[ X ]

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ D

ОБЗОР СТАНЦИЙ МОНИТОРИНГА РЕЗОНАНСА ШУМАНА

 
Станция Томского Государственного Университета (РФ)
Станция Лехта (РФ)
Станция West Greenwich (США)
Станции Hollister и Parkfield (США)
Станция Moshiri (Япония)
Станция Модраской обсерваториии (Словакия)
Станция Nagycenk (Венгрия)
Станции Университета Иоаннина (Греция)
Станция Mitzpe Ramon (Израиль)
Станция Мартовая (Украина)
Полярные станции
Прочие станции

 

Станция Томского Государственного Университета.

Данная станция функционирует с 1997 года и является частью станции комплексного электромагнитного мониторинга. Она расположена в с. Коларово, находящемся в 17 км от г. Томска, и оснащена трехкомпонентным магнитометром на базе индуктивных датчиков LEMI. Основное назначение станции - изучение закономерностей параметров резонанса Шумана, а также мониторинг электромагнитной обстановки, в т.ч. для исследования ее влияния на жизнедеятельности биологических объектов.

Станция предоставляет для всеобщего пользования в режиме он-лайн данные о текущих параметрах резонанса Шумана. Данные публикуются на сайте Space Observing System и включают спектрограмму, а также частоты, амплитуды и добротности первых четырех мод. На рис.D.1 эти данные представлены в сгруппированном синхронизированном виде, что позволяет увидеть общие закономерности изменения различных параметров.

 

ОТСУТСТВУЕТ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕРВЕРУ
НЕМНОГО ПОДОЖДИТЕ ИЛИ ПОВТОРИТЕ ПОПЫТКУ ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ
ОТСУТСТВУЕТ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕРВЕРУ
НЕМНОГО ПОДОЖДИТЕ ИЛИ ПОВТОРИТЕ ПОПЫТКУ ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ
ОТСУТСТВУЕТ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕРВЕРУ
НЕМНОГО ПОДОЖДИТЕ ИЛИ ПОВТОРИТЕ ПОПЫТКУ ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ
ОТСУТСТВУЕТ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕРВЕРУ
НЕМНОГО ПОДОЖДИТЕ ИЛИ ПОВТОРИТЕ ПОПЫТКУ ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ

 

Рис.D.1. Данные станции мониторинга Томского Государственного Университета (РФ)

Верхний кадр - спектрограмма, F - частоты, A - амплитуды, Q - добротности.
Для просмотра в увеличенном масштабе наведите курсор мыши на нужный кадр, нажмите правую кнопку и выберите опцию «открыть изображение».

Публикация архивных данных мониторинга не предусмотрена. Сведения об алгоритмах и параметрах обработки сигналов также не освещаются. На момент написания данного обзора станция Томского Государственного Университета является единственной в мире официальной станцией мониторинга, предоставляющей текущие данные резонанса Шумана в режиме он-лайн.

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
А.А.Деревянных, С.А.Колесник. Сезонно-суточные закономерности параметров шумановских резонансов в разных регионах Земли. Известия ВУЗов, Физика, т.55, N8, 2012 г..

 

Станция Лехта (РФ)

Геофизическая станция «Лехта» входит в структуру отдела геомагнитных исследований Санкт-Петербургского отделения ИЗМИРАН. Расположена в с.Лехта Республики Карелия, в 350 км севернее Петрозаводска. Обеспечивает измерение вертикальной электрической и двух горизонтальных магнитных компонент в диапазоне частот 4 - 40 Гц. Предназначена для исследования электромагнитной обстановки и распространения радиоволн. Данные в открытом доступе не предоставляются.

геофизическая станция Лехта

Рис. D.2. Станция «Лехта»

Слева - здание станции, в центре - географическое расположение, справа - структурная схема начального этапа

Источники иллюстраций - сайт Санкт-Петербургского филиала ИЗМИРАН и публикации, перечисленные ниже в списке избранных.

Географическое расположение станции весьма благоприятно с позиций исследования глобальной грозовой активности, а именно:

  • станция находится на значительном удаление от источников антропогенных помех;
  • географическая широта обеспечивает минимум помех от локальных гроз;
  • азимуты направлений на глобальные центры грозовой активности ортогональны, что облегчает пеленгацию грозовых разрядов.

По указанным причинам станция активно использовалась в качестве источника данных для исследования глобальной грозовой активности, в т.ч. как автономного, так и в связке со станциями West Greenwich (США) и Moshiri (Япония).

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
G.G.Belyaev, A.Yu.Schekotov, A.V.Shvets, A.P.Nickolaenko. Schumann resonances observed using Poynting vector spectra.
A.P.Nickolaenko, E.I.Yatsevich, A.V.Shvets, M.Hayakawa, Y.Hobara. Schumann-resonance records at three observatories and ULF universal- and local-time variations.

 

Станция West Greenwich (США)

Станция принадлежит Массачуссетскому Технологическому Институту и предназначена для изучения закономерностей резонанса Шумана, а также для исследования глобальной грозовой активности и глобальных климатических процессов. Расположена вблизи городка West Greenwich, штат Rhode Island, США. Часто именуется по названию штата. Станция функционирует с 1992 года и ее данные используются как самим МТИ, так и сторонними организациями.

Станция обеспечивает измерение вертикальной электрической и двух горизонтальных (N-S и E-W) магнитных компонент резонанса Шумана в диапазоне первых шести мод. Оцифровка до 2006 года осуществлялась с частотой выборок 350 Гц, а с 2006 года осуществляется с частотой 4 кгц. Оцифрованный сигнал подвергается преобразованию Фурье и полученная спектральная характеристика фильтруется путем аппроксимации по Лоренцу. По спектральной характеристике вычисляются центральные частоты, амплитуды и добротности резонансов. Интервал усреднения данных - 12 минут. Данные в открытом доступе не предоставляются.

данные станции мониторинга резонанса Шумана West Greenwich

Рис. D.3. Данные мониторинга станции West Greenwich за 1993 - 2013 г.г.

Источник иллюстраций - первая публикация из приведенного ниже списка избранных.

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
Robert Boldi, Earle Williams, Anirban Guha. Analysis of the Rhode Island Schumann Resonance Daily-Average Data.
G.Satori, E.R.Williams, B.Zicger, R.Boldi, S.Heckman, K.Rothkin. Comparisons of long-term Schumann resonance records in Europe and North America.

 

Станции Hollister и Parkfield (США)

Данные станции входят в состав цифровой сейсмической сети Беркли (Berkeley Digital Seismic Network - BDSN), развернутой в штате Калифорния. Основное их назначение - исследование возможности использования СНЧ электромагнитных колебаний в качестве предвестника землетрясений. Станции были смонтированы и запущены в 1995 г. и активно эксплуатировались с 1997 по 2002 г.г. Данные мониторинга публиковались на FTP-сервере сейсмической сети ftp://quake.geo.berkeley.edu, а сводная аналитика публиковалась в разделе Parkfield-Hollister Electromagnetic Monitoring Array ежегодных отчетов, которые доступны по ссылкам из раздела Reports and Publications страницы Electromagnetic Field Measurements сайта Университета Беркли. Данные этих станций также использовались для исследований резонанса Шумана, в частности, для исследования влияния на его параметры солнечного терминатора (см. первую работу в списке избранных публикаций).

cтанциb резонанса Шумана Hollister и Parkfield

Рис. D.4. Cтанции резонанса Шумана Hollister и Parkfield

Источник иллюстрации - вторая публикации из приведенного ниже списка избранных

Станции измеряли три магнитные и две электрические (горизонтальные) компоненты в диапазоне от 0,0001 до 20 Гц, что охватывает как медленно меняющиеся поля, так и диапазон частот первого резонанса Шумана. В качестве датчиков магнитных компонент использовались индуктивные датчики, а в качестве датчиков электрических компонент - две пары «земляных» антенн, образованных заглубленными в землю электродами (более подробно о «земляных» антеннах см. в главе 2).

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
A.Melnikov, C.Price, G.Satori, M.Fullekrug. Infuence of solar terminator passages on Schumann resonance parameters.
Karl Neil Kappler. Long Term Electromagnetic Monitoring at Parkfield, CA.

 

Станция Moshiri (Япония)

Станция геофизической обсерватории Moshiri - одна из старейших в мире. Обсерватория принадлежит институту ISEE (Institute for Space-Earth Environmental Research, Университет Нагои, Япония). Она расположена в северной части острова Хоккайдо, на удалении от источников антропогенных помех и предназначена для мониторинга атмосферы, ионосферы и магнитосферы. Первые экспериментальные измерения резонанса Шумана проводились ей еще в 60-е - 70-е годы прошлого века. В 90-х годах на станции была внедрена цифровая обработка сигналов, а в 2005 году проведен полный апгрейд, в т.ч. с заменой гигантских рамочных магнитных антенн (60х43 м) на индуктивные датчики и вертикальной штыревой электрической антенны на сферическую. В 2017 г. в связи с физическим износом зданий и сооружений планируется закрытие станции с переносом оборудования и датчиков электромагнитного мониторинга на станцию Rikubetsu, также расположенную на Хоккайдо.

Cтанция мониторинга резонанса Шумана Moshiri

Рис. D.5. Станция Moshiri и пример ее данных в сравнении с данными других станций

Источники иллюстрации: сайт Solar-Terrestrial Environment Laboratory. Nagoya University и вторая публикация из нижеприведенного перечня избранных

Данные, предоставляемые станцией, использовались в целом ряде исследований, в т.ч. в исследовании глобальной грозовой активности методом трех станций, в исследовании возможности использования резонанса Шумана в качестве предвестника землетрясений, а также в исследовании влияния на параметры резонанса факторов космической погоды. Данные в открытом доступе не предоставляются.

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
A.P.Nickolaenko, E.I.Yatsevich, A.V.Shvets, M.Hayakawa, Y.Hobara. Schumann-resonance records at three observatories and ULF universal- and local-time variations.
A.Nikolaenko, A.Shvets, M.Hayakawa. Universal and local time variations deduced from simultaneous Schumann resonance records at three widely separated observatories.

 

Станция Модраской обсерватории (Словакия)

Станция функционирует с начала 2000-х годов. Первоначально она измеряла только две горизонтальные магнитные компоненты (см. краткое описание датчиков), но со временем добавилась также вертикальная электрическая (см. фото датчика на рис.2.6). Станция предоставляла открытый он-лайн доступ к своим данным по IP-адресу 147.175.143.11, однако в настоящее время доступ закрыт.

Станция резонанса Шумана в составе Модраской обсерватории

Рис. D.6. Станция резонанса Шумана в составе Модраской обсерватории

Источник иллюстрации: сайт Модраской обсерватории AGO

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
A.Ondraskova, S.Sevcik, L.Rosenberg, P.Kostecky, L.Turna, I.Kohut. The detection of magnetic field component of Schumann eigenmodes using search coil sensors at Modra observatory
A.Ondraskova, P.Kostecky, S.Sevcik, L.Rosenberg. Long-term observations of Schumann resonances at Modra Observatory.

 

Станция Nagycenk (Венгрия)

Одна из старейших станций, функционирует с 1993 года. Расположена в 10 км от города Sopron в составе геофизической обсерватории Венгерской Академии Наук. Обеспечивает мониторинг вертикальной электрической и двух горизонтальных магнитных компонент.

оборудование станции мониторинга резонанса Шумана Nagycenk

Рис. D.7. Оборудование станции Nagycenk

Источник иллюстрации: Geophysical Observatory Reports of The Geodetic And Geophysical Research Institute of The Hungarian Academy of Sciences (years 2005 -2006). Nagycenk Geophysical Observatory. Sopron 2007.

Данные мониторинга записываются в единую базу геоэлектромагнитных данных FEMA обсерватории Nagycenk, но в открытом он-лайн доступе не публикуются.

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
G.Satori, E.R.Williams, B.Zicger, R.Boldi, S.Heckman, K.Rothkin. Comparisons of long-term Schumann resonance records in Europe and North America.

 

Станции Университета Иоаннина (Греция)

Одним из примеров недавно запущенных в эксплуатацию станций могут служить станции Университета Иоаннина, размещенные в Kalpaki и Neochori (Греция). Выборочные архивные данные этих станций представлены на странице Schumann Resonance Stations сайта лаборатории электроники и телекоммуникаций Университета Иоаннина. См. дополнительно краткое описание датчика.

фрагмент архивных данных резонанса Шумана станции в Калпаки, Греция

Рис. D8. Фрагмент архивных данных станции Университета Иоаннина в Kalpaki, Греция

Источник иллюстрации:
Schumann Resonance Stations/Measurements /Spot A: Kalpaki/22-26/01/2016 (NS)

 

Станция Mitzpe Ramon (Израиль)

Станция принадлежит Университету Тель-Авива (Израиль). Она расположена в пустыне Негев недалеко от поселения Мицпе Рамон возле кратера Рамон. Функционирует с конца 90-х годов и обеспечивает измерение вертикальной элетрической и двух горизонтальных магнитных компонент. Данные, получаемые станцией, активно используются различными группами исследователей, но в открытом он-лайн доступе не предоставляются.

датчики электрической и магнитных компонент резонанса Шумана станции Mitzpe Ramon

Рис. D9. Дачтчики электрической и магнитной компонент станции Mitzpe Ramon

Источник иллюстрации - первая публикация из приведенного ниже списка избранных.

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
Colin Price. ELF Electromagnetic Waves from Lightning: The Schumann Resonances.

 

Станция Мартовая (Украина)

Станция Мартовая расположена в с. Мартовая Харьковской области Украины. Входит в состав низкочастотной обсерватории Харьковского Радиоастрономического Института. Включает два канала измерения горизонтальных магнитных компонент и один канал вертикальной электрической компоненты (см. схему на рис.D10) в диапазоне 0,5 - 40 Гц.

структурная схема СНЧ-комплекса станции Мартовая

Рис. D10. Структурная схема СНЧ-комплекса станции Мартовая

Источники иллюстрации - Приемно-измерительный СНЧ комплекс

На сайте института в открытом доступе представлены суточные спектрограммы магнитных компонент, а также суточные графики вариаций частоты первой моды резонанса Шумана. Примеры этих данных приведены на рис. D11.

суточные спектрограммы и вариации частоты резонанса Шумана станции Мартовая

Рис. D11. Пример суточных спектрограмм и вариаций частоты резонанса Шумана со станции Мартовая

 

Полярные станции

Полярные области являются идеальными местом для наблюдения за резонансом Шумана в связи с их значительной удаленностью от гроз, а также от источников антропогеннных помех. На момент публикации данного обзора наиболее известными являются три полярных станции мониторинга резонанса Шумана:

 

Антарктическая станция Стэнфордского Университета (США).

Расположена на возвышенности Arrival Heights юго-западной оконечности острова Росса на территории метеостанции McMurdo, принадлежащей Новой Зеландии. Функционирует в целях геофизических исследований с начала 90-х годов. Данные мониторинга резонанса Шумана этой станции широко использовались во многих исследованиях.

Примечательно, что станция расположена в точке антипода Кольскому полуострову, где находится отечественный СНЧ-передатчик ЗЕВС для связи с подводными лодками. С конца 80-х годов станция использовалась для мониторинга сигнала данного передатчика. Аналогичные станции с той же целью были развернуты в Гренландии (Sonderstromfjord), Новой Зеландии (Dunedin) и Японии (Kochi). Более подробно об использовании СНЧ-радиодиапазона для связи с подводными лодками см. в отдельной публикации.

Станция Харьковского Радиоастрономического Института (Украина). Расположена на украинской антарктической станции Академик Вернадский. Обеспечивает измерение двух горизонтальных магнитных компонент в диапазоне 0,01 - 300 Гц. с разделением частот на два перекрывающихся канала. Станция функционирует с 2002 года.

 

Арктическая станция обсерватории Hornsund (Польша). Расположена на архипелаге Шпицберген (Норвегия). Обеспечивает измерение вертикальной электрической и двух горизональных магнитных компонент. Функционирует с 2004 года. На станции используется такое же оборудование, что и на станции Мартовая Харьковского Радиоастрономического Института. Суточные спектрограммы магнитных компонент и графики вариаций частоты первой моды резонанса публикуются на сайте Харьковского Радиоастрономического Института вместе с данными станции Мартовая на тех же страницах (см. выше).

Электрическая антенна станции Hornsund и статистика многолетнего мониторинга частоты резонанса Шумана на станции Arrival Heights

Рис. D12. Электрическая антенна станции Hornsund (слева) и статистика многолетнего мониторинга частоты резонанса Шумана на станции Arrival Heights (справа)

Источники иллюстрации - публикации из приведенного ниже списка избранных.

Избранные публикации по проведенным исследованиям:
 
K.Schlegel, M.Fullekrug. Schumann resonance parameter changes during high-energy particle precipitation.
А.В.Колосков, Н.А.Бару, О.В.Буданов, В.Е.Пазнухов, Ю.М.Ямпольский. Двухпозиционный (Антарктида-Украина) мониторинг глобальных электромагнитных резонанансов земли.
M.Neska, G.Satori, J.Szendroi, J.marianiuk, K.Nowozynski, S.Tomczyk. Schumann Resonance Observation in Polish Polar Station at Spitsbergen and Central Geophysical Observatory in Belsk.

 

Прочие станции

Выше были перечислены станции, наиболее часто упоминаемые в научных публикациях. С начала 2000-х годов интерес к исследованию резонанса Шумана и его геофизическим приложениям растет, и многие научные организации обзаводятся собственными станциями мониторинга. Некоторые из них (станция Модраской обсерватории, станция Mitzpe Ramon, станции Университета Иоаннина, станция Харьковского Радиоастрономического Института и станция Hornsund на Шпицбергене) были уже упомянуты выше, другие упоминались в Приложении B (станция Johnson County) и C (станция Сьерра-Невада). К названным станциям можно добавить станции Belsk (Польша), Eskdalemiur (Шотландия), индийские станции в Калькутте, в Агре и в Антарктике (станция Maitri), станцию Карымшина (РФ, Камчатка), японскую антарктическую станцию Syowa и целый ряд других. Создаются также временные станции для целевого мониторинга в определенных географических районах, а также специализированные станции и сети станций для регистрации спрайтов и других оптических явлений в ионосфере.

 

* * *

 

 

поделиться ссылкой

 

Перепечатка без согласования с автором запрещена.
При цитировании обязательно указание автора, названия и активной ссылки на данную страницу
или ссылки на титульную страницу публикации.

 

наверх

 

 

Станции мониторинга резонанса Шумана

Опубликовано 29.10.16. Последнее изменение - 01.11.16.

© Janto 2016