Главная

Отдел геофизического мониторинга и исследований (ОГМИ)

Основными научными задачами ОГМИ являются:

научно-методическое руководство геофизическими наблюдательными сетями по закреплённым видам наблюдений:
разработка средств и методов геофизического мониторинга атмосферы;
теоретические и экспериментальные исследования закономерностей геофизических величин и связанных с ними процессов в атмосфере;
разработка, создание и развитие геоинформационных технологий и систем в сфере ответственности ГГО согласно Уставу организации и руководящим документам Росгидромета;
теоретические и экспериментальные исследования облаков и связанных с ними опасных явлений погоды;
формирование, ведение и эксплуатация режимно-справочных банков данных по закреплённым видам наблюдений;
исследование эффективности имеющихся методов воздействий на облака и туманы и разработка новых.

Отдел состоит из семи научно-исследовательских лабораторий и одной группы:

Патенты отдела ОГМИ

Патент Сбор инициирования грозовых разрядов
Патент Способ борьбы с засухой искусственным вызыванием осадков
Патент Способ и устройство искусственного регулирования осадков
Патент Способ предотвращения образования тумана
Патент Устройство для разряда электричества облаков

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ отдела ОГМИ

Лаборатория научно-методических основ радиометеорологических наблюдений (ЛНМОРМН)

Лаборатория научно-методических основ радиометеорологических наблюдений осуществляет:

научно-методическое руководство сетью «МРЛ-Штормооповещения, путем разработки соответствующих руководств, наставлений и методических пособий;
(ссылка на страничку с методическими письмами по годам)
координацию работ по внедрению МРЛ на сеть, участие в установленном порядке в приемочных, метрологических, сертификационных испытаниях;
разработку и внедрение на сеть методик радиолокационного метеорологического обеспечения различных отраслей народного хозяйства и использования радиолокационной метеорологической информации совместно с данными других видов наблюдений;
статистический контроль данных МРЛ, основанный на сопоставлении с режимными и оперативными данными метеорологических наблюдений;
обучение и методический контроль рабочих групп по радиометеорологии УГМС;
оформление в установленном порядке удостоверений годности на метеооборудование (МРЛ);
сбор, учет, автоматизированную обработку, контроль, хранение и представление данных сети «МРЛ-Штормооповещения»;
формирование, ведение и эксплуатацию режимно-справочного банка данных сети «МРЛ-Штормооповещения»;
совершенствование технологий обработки режимных данных сети «МРЛ-Штормооповещения»;
подготовку, в соответствии с нормативными документами, данных сети «МРЛ-Штормооповещения» для передачи на технических носителях в Госфонд ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД».

Историческая справка об отделе ОГМИ

В ФГБУ «ГГО» 16 февраля 2016 года на базе двух отделов отдела радиометеорологических исследований (ОРМИ) и отдела физики облаков и атмосферного электричества (ОФО и АЭ) создан отдел геофизического мониторинга и исследований (ОГМИ).

Отдел радиометеорологических исследований (первоначальное название – отдел экспериментальной геофизики) был организован 25 февраля 1971 г. Отдел занимался разработкой дистанционных методов получения метеорологической информации с помощью средств активного и пассивного электромагнитного зондирования атмосферы и подстилающей поверхности. Проводил исследования метеорологических и радиофизических характеристик атмосферы и подстилающей поверхности с помощью указанных средств. Осуществлял руководство сетью МРЛ штормового оповещения.

Радиометеорологические исследования включают в себя радиолокационные и радиотеплолокационные методы получения информации о параметрах окружающей среды.

Радиолокационные исследования облаков и связанных с ними опасных явлений погоды (ливни, грозы, град, шквалы) продолжают работы, начатые в 1947 г. Н.Ф. Котовым и П.Н. Николаевым, организовавшими в 1951 г. в ряде пунктов систематические радиолокационные наблюдения с целью оперативной выдачи штормовых предупреждений, и работы, выполнявшиеся с 1952 г. под руководством Е.М. Сальмана, по разработке физических основ и оперативно-информационной системы радиолокационных метеорологических наблюдений, а также по ее созданию.

Радиотеплолокационные (СВЧ-радиометрические) методы получения гидрометеорологической информации являются развитием работ, начатых в 1964 г. К.С. Шифриным, Ю.И. Рабиновичем, Г.Г. Щукиным.

К. С. Шифрин теоретически обосновал метод пассивной радиолокации, в основу которого была заложена идея использования теплового излучения для СВЧ пассивного зондирования системы Земля-атмосфера. Этот признанный ныне во всем мире метод дистанционной диагностики различных форм подстилающей поверхности позволяет производить аэрокосмический мониторинг природных сред независимо от наличия облачности, осуществлять фиксацию параметров состояния самой атмосферы.

Сверхвысокочастотные (СВЧ) радиометрические методы позволяют получать информацию о метеорологических характеристиках атмосферы и подстилающей поверхности при наличии облаков и осадков, в непрерывном режиме, в любое время суток.

Круг решаемых задач ОРМИ составной частью включён в перечень задач вновь созданного отдела геофизического мониторинга и исследований.

Вторая часть отдела сложилась сначала на базе объединения в 1986 году двух отделов- отдела физики облаков и активных воздействий (ОФО и АВ) и отдела радиационных исследований (ОРИ), а затем в 2007 году присоединения к этой структуре отдела атмосферного электричества (ОАЭ), после чего подразделение получило название отдел физики облаков и атмосферного электричества. (ОФО и АЭ). Задачи, решаемые этими подразделениями также вошли в общий перечень задач, возложенных на ОГМИ.

Исследования в области физики облаков и атмосферного электричества продолжают работы, начатые в 40-50-х годах И.М.Имянитовым, В.П.Колоколовым, Л.Г.Махоткиным, Н.С.Шишкиным, В.Я.Никандровым, внесших наибольший вклад в изучение распределения грозовой активности по территории в целях предупреждения о возможности появления опасных стихийных явлений погоды, электромагнитного излучения грозовых разрядов, электризации туманов и облаков, гроз, электризации самолетов и других летательных аппаратов в облаках различных форм, электрических характеристик воздушной среды, в теоретические, лабораторные и натурные, включая самолетные, исследования микроструктуры конвективных облаков, осадков, динамики развития облаков и условий их формирования, возможности активных воздействий на облака и осадки, методов и средств искусственного регулирования осадков с целью тушения лесных пожаров, численного моделирования конвективных облаков и осадков, в организацию регулярных наблюдений за атмосферным электричеством, в создание моделей электрических процессов в атмосфере, разработку методов и технических средств наземных и самолетных измерений параметров атмосферного электричества и другие работы прикладного характера.

Отдел Физики облаков и активных воздействий был создан как самостоятельное подразделение в 1958 году по инициативе Н.С. Шишкина и при поддержке администрации ГГО в лице заместителя директора В.Я. Никандрова, который еще в предвоенные годы под руководством В.Н. Оболенского начал работать в области активных воздействий на облака и туманы. Отдел был назван Отдел физики облаков и активных воздействий. С 1958 по 1980 г.г. Н.С. Шишкин оставался бессменным руководителем отдела. К моменту создания отдела им и рядом сотрудников в ГГО был уже выполнен значительный объем теоретических, лабораторных и натурных исследований, микроструктуры конвективных облаков и осадков, динамики развития облаков и условий их формирования. Результаты этих исследований были обобщены в 1954 г. в монографии Н.С. Шишкина «Облака, осадки и грозовое электричество». Эта монография была одной из первых, посвященных данной проблеме. Она стала настольной книгой для многих ученых последующих поколений. Возможность практического использования методов активных воздействий на облака и осадки являлась стимулом развития дальнейших фундаментальных исследования по физике облаков. Отдел всегда стремился выполнять научно- исследовательские работы комплексно, что предусматривало теоретические, лабораторные и натурные исследования облаков и осадков.

В течение этих многих лет работы ОФО были направлены, в основном, на решение следующих задач:

Исследование процессов облака – и осадкообразования при естественном развитии и при активных воздействиях;
Разработка методов и средств искусственного регулирования осадков с целью тушения лесных пожаров, метеозащиты крупных городов от неблагоприятных метеорологических условий, очищения атмосферы путем вымывания осадками аэрозолей;
Изучение облачных ресурсов конвективных облаков для активных воздействий;
Изучение механизма образования грозы и изыскания путей искусственного регулирования грозовых явлений, изучение смерчевых облаков;
Исследование опасных облаков антропогенного происхождения (аварии на АЭС, ядерные взрывы) и разработка радиолокационных методов обнаружения и способов защиты от их радиоактивного загрязнения;
Исследование обледенения летательных аппаратов, разработка способов определения физических параметров этого опасного явления и борьба с ним;
Изучение возможностей и особенностей дистанционного получения информации об облаках и осадках с помощью наземных метеорологических радиолокаторов и ИСЗ.

Свидетельства о государственной регистрации баз данных отдела ОГМИ

Свидетельство о госрегистрации базы данных Атмосферные осадки
Свидетельство о госрегистрации базы данных Грозопеленгация
Свидетельство о госрегистрации базы данных Наблюдения сети ВХА
Свидетельство о госрегистрации базы данных РСБД МРЛ-Штормооповещения
Свидетельство о госрегистрации РСБД Атмосферное электричество

Разработка средств и методов геофизического мониторинга атмосферы

Основной задачей мониторинга геофизической обстановки является предоставление своевременной и достоверной информации о природном или антропогенном возмущения, его пространственной локализации и динамики дальнейшего развития.

Оперативность и своевременность подачи штормовых предупреждений, заблаговременный прогноз опасных и особо опасных явлений погоды являются неотъемлемой частью успешной и безотказной работы многих отраслей хозяйства и транспорта, обеспечения безопасности и комфорта жизнедеятельности населения.

Созданный в ГГО программно-технический комплекс геофизического мониторинга (ПТК ГФМ ГГО) входит в состав информационно-аналитического центра ФГБУ «ГГО» и предназначен для подготовки, контроля и управления текущей, прогнозной и экстренной информацией о геофизической обстановке на территории Российской Федерации (РФ) с использованием функциональных компонентов геофизического мониторинга ФГБУ «ГГО» (атмосферное электричество, озонометрия, ультрафиолетовая радиация, актинометрия, СВЧ-радиометрия, химия осадков, малые газовые составляющие, грозопеленгация) и сопутствующей гидрометеорологической информации, поступающей в ПТК по каналам Росгидромета.

Разработка архитектуры ПТК ГФМ ГГО производилась с учетом следующих особенностей существующей системы геофизического мониторинга (рисунок 1) и порядком распространения гидрометеорологической информации:

источником данных для ПТК ГФМ являются специализированные тематические сервера (ТС), выполняющие прием и оперативную обработку геофизической информации в зоне ответственности ГГО с устанавливаемых на наземной наблюдательной сети (ННС) Росгидромета наблюдательных платформ: измерительных комплексов, регистраторов и индикаторов геофизических величин;
сбор данных с измерительных платформ на ТС осуществляется в непрерывном режиме. Интервалы передачи и объемы данных существенно зависят от измеряемой геофизической величины и характера ее изменчивости;
геофизические данные, поступающие с измерительных платформ на ТС ГГО могут быть получены, преобразованы и представлены на вход ПТК с применением разных информационных технологий, а также в различных кодовых формах и интервалах пространственно-временного осреднения и обобщения – оперативные, режимные, статистические, прогностические и т.д.;
основным источником сопутствующих гидрометеорологических данных является ИИТС Росгидромета. Функционирование ПТК основано на интеграции комплекса и его отдельных модулей (систем, программно-аппаратных средств) в уже существующие крупные комплексные информационные системы как на этапе сбора, так и при распространении геофизической информации, а также адаптации комплекса к условиям функционирования этих систем;
перечень источников данных, а также их номенклатура могут быть расширены, например, за счет, ввода в эксплуатацию дополнительных средств измерений, появлении новых кодовых форм (таких как КН-02 SEA и т.д.). Для возможностей эффективного расширения функциональных возможностей комплекса, развития методов и алгоритмов обработки геофизической информации, а также разработки новых форм представления конечной продукции, ко всем информационным системам комплекса предъявляется требование масштабируемости и возможности гибкой настройки конфигурации.

Рисунок 1 – Схема информационных потоков системы геофизического мониторинга

Важнейшей проблемой обеспечения геофизического мониторинга, наряду с развитием технических средств наблюдений и измерений, является создание и развертывание эффективной масштабируемой системы сбора, обработки, хранения и публикации различных видов геофизической информации. Именно задача эффективного использования всех видов гидрометеорологических наблюдений и бюллетеней данных, формируемых в результате этих наблюдений, послужила основой концепцией создания ПТК ГФМ ГГО.

Разработанный ПТК ГФМ ГГО по техническим характеристикам удовлетворяет следующим требованиям:

обеспечение необходимого качества и требуемой полноты сбора геофизических данных, поступающих от различных информационных источников;
формирование широкомасштабной зоны (глобальности) сбора данных;
надежность и безотказность функционирования технических средств, используемых для приема, обработки и архивации геофизических данных;
автоматизация обработки метеорологической информации и компьютеризация компонентов и систем комплекса (переход к безбумажной и безлюдной технологии метеообеспечения);
модульность построения, обеспечивающая функционирование комплекса в виде логически законченных систем, которые, в свою очередь, построены на основе блоков (модулей), взаимодействующих по формализованным протоколам;
целостность представления, позволяющая осуществлять приём любой геофизической информации, проводить её обработку, архивацию, визуализацию на единой картографической основе и доведение до потребителя;
возможность расширения (масштабирования) функциональных возможностей отдельных компонентов с целью усовершенствования решаемых прикладных задач обработки, анализа и отображения информации;
возможность программного подключения новых элементов в виде отдельных программных блоков или библиотек при расширении перечня обрабатываемых геофизических данных, испытании новых средств измерений, методик диагноза и прогноза геофизических явлений;
изготовление широкого спектра конечной информационной продукции, совместимой с геоинформационными системами (ArcGIS, ГИС «Панорама»), используемыми конечными потребителями информации для принятия оперативных хозяйственных решений;
обеспечение передачи конечной информационной продукции потребителям с учетом специфики информационного обеспечения научной, хозяйственной и других видов деятельности;
применение современных информационных телекоммуникационных технологий, обеспечивающих информационную и программную совместимость с системами сбора и распространения данных Росгидромета;
соответствие перспективам развития сети геофизических наблюдений Росгидромета, а также перспективам развития методов, средств и форм информационного обеспечения потребителей геофизическими данными.

Структурная схема ПТК ГФМ ГГО представлена на рисунке 2.

Лаборатория радиолокационных метеорологических исследований и контроля активных воздействий (ЛРМИ и КАВ)

Лаборатория радиолокационных метеорологических исследований и контроля активных воздействий осуществляет:

проведение теоретических, лабораторных и натурных исследований процессов переноса электромагнитного излучения в атмосфере применительно к фундаментальным задачам и к задачам оценки погодной надёжности линий связи, контроля возможностей активных и пассивных средств дистанционного зондирования атмосферы, используемых для метеорологического обеспечения авиации и контроля результатов активных воздействий;
разработку методов приема, обработки, архивации и визуализации фактической и прогностической, приземной и высотной геофизической и гидрометеорологической информации для последующего использования в Гео ИТС Росгидромета;
адаптацию численных мезомасштабных моделей атмосферы в части усвоения информации наземной наблюдательной сети, радиолокационных и спутниковых данных;
разработку средств постпроцессорной обработки результатов численного мезомасштабного моделирования для подготовки форм представления, ориентированных на Потребителя, и статистическую оценку качества конечной продукции на основе сопоставления с оперативными и режимными данными;
проведение работ по созданию оперативной технологии восстановления пространственно-временного распределения количества осадков на основе радиолокационных и наземных наблюдений; (картинка)
разработку и авторское сопровождение кроссплатформенного генератора конечной геофизической информационной продукции в векторном виде для использования в геоинформационных системах;
разработку унифицированного подхода статистической оценки конечной гидрометеорологической информационной продукции на основе сопоставления с режимными и оперативными данными наблюдений.