Время наук о Земле
Отделение геофизических исследований ИПФ РАН было создано в 2011 г. на основе нескольких отделов
Отделения гидрофизики и гидроакустики и Отделения физики плазмы и электроники больших мощностей. В наши дни в состав Отделения входят пять крупных отделов и две отдельные лаборатории. Руководит работой Отделения Евгений Анатольевич Мареев, заместитель директора по научной работе ИПФ РАН, член-корреспондент РАН по отделению наук о Земле.
Междисциплинарное отделение
— Отделение геофизических исследований, входящее в состав Федерального исследовательского центра «Институт прикладной физики РАН», является междисциплинарным, — в нем представлены практически все основные направления изучения физики окружающей среды и геофизики, — поясняет Евгений Мареев. — В кооперации с другими академическими, отраслевыми институтами и образовательными научными учреждениями в нашем Отделении изучаются фундаментальные проблемы, механизмы и пространственно- временные характеристики природных явлений. Особое внимание уделяется изучению быстроразвивающихся опасных явлений в атмосфере (разрушительных ливней, гроз, молний, града, штормов, ураганов). Основная цель подобных исследований — совершенствование технологий предупреждения и мониторинга дальнейшей эволюции таких явлений путем оперативного анализа данных различных систем дистанционного зондирования Земли. Оперативное усвоение наблюдений (в том числе радиолокационных, спутниковых) позволяет более точно прогнозировать зарождение и динамику опасного явления с помощью разномасштабных (тысячи, сотни километров, километры) моделей циркуляции атмосферы и океана (их обычно называют погодно-климатическими).
Так, у нас разработана система мониторинга быстроразвивающихся конвективных атмосферных явлений на территории Верхне-Волжского региона, особенностью которой является слежение за грозами. Вообще разработка методов и средств локации и предупреждения гроз и молний представляют особый научный интерес и практическую значимость. Эти явления (более широко — атмосферное электричество в целом) привлекают повышенное внимание геофизиков и метеорологов очень давно. Наряду с традиционными техническими и экологическими проблемами, связанными с грозами, — помехами и выходом из строя радиоэлектронной аппаратуры, высокой пожароопасностью — внимание привлекают вопросы фонового электромагнитного загрязнения и его воздействия на природные экосистемы и непосредственно на человека. Анализ новых данных требует и новых подходов, базирующихся на современных методах исследований.
Большой интерес вызывают потоки энергичных частиц в атмосфере, коррелирующие с грозовой активностью. Оказывается, во время грозы можно наблюдать не только молниевые разряды, но и потоки энергичных квантов рентгеновского и даже гамма-излучения. Это тоже опасное явление, его последствия и механизмы еще не поняты до конца. Да, длина свободного пробега квантов вблизи земной поверхности невелика, но на спутниках и в горах регистрируются достаточно интенсивные импульсы электромагнитного излучения, созданного грозовыми облаками. Большой вклад в изучение подобных явлений внесли наблюдения на высокогорной станции Арагац (3200 метров над уровнем моря) Ереванского физического института, выполненные под руководством профессора Ашота Чилингаряна. Всестороннему анализу этих наблюдений и развитию общей теории высокоэнергичных явлений, коррелирующих с молниевой активностью, посвящена защищенная недавно кандидатская диссертация моей аспирантки Кати Свечниковой.
Возвращаясь к молнии, отмечу, что это хорошо знакомое нам явление, сложное и многофакторное, до сих пор предъявляет ученым много загадок и сюрпризов. Так, в последние годы были обнаружены разряды над облаками, так называемые спрайты, эльфы, джеты, которые трудно увидеть с Земли, так как они закрыты облачным слоем. Но, поднявшись на гору, можно увидеть, что разряд развивается над облаками на высоте 50-90 километров и охватывает довольно большие области. Это и есть спрайты. Сейчас мы изучаем их физику, их влияние на ионизацию и возмущения химического состава атмосферы, в том числе на созданной недавно установке для лабораторного моделирования, которая так и называется — «Спрайт». Моделирование проводится посредством генерации высоковольтного разряда в газе с градиентом давления и сопровождается диагностикой параметров плазмы разряда и спектра его излучения, которые реализованы на этом стенде.
Еще один круг исследований, касающихся опасных природных явлений, связан с океаном и морскими катастрофами — штормами, цунами, волнами-убийцами. Все эти явления имеют волновую природу и вызывают наш особый интерес как специалистов в области физики волновых процессов. Исследования этих процессов ведутся под руководством заведующего отделом нелинейных геофизических процессов профессора Юлии Игоревны Троицкой.
Самыми опасными морскими погодными явлениями считаются тропические циклоны, которые возникают и развиваются над океанами в основном в тропической зоне, где скорость ветра может превышать 70 метров в секунду. Интенсивные и быстро развивающиеся атмосферные вихри, сходные с тропическими циклонами по механизмам формирования и некоторым характерным признакам, наблюдаются и в высоких широтах — это полярные ураганы. В последнее десятилетие значительное сокращение ледяного покрова Арктики привело к тому, что полярные ураганы возникают вдоль Северного морского пути, и это становится реальной проблемой, требующей не только изучения, но и создания технологий их прогнозирования. Скорости ветра в них достигают не таких высоких значений, как в тропических ураганах, на уровне 35-40 метров в секунду, но угрозы для судоходства и нефтедобывающих платформ очевидны и серьезны. Основные наши усилия направлены на создание адекватных ураганным условиям моделей взаимодействия атмосферы и океана и разработку методов дистанционной диагностики ветрового волнения при этих условиях.
В зарождении морских штормов принципиальную роль играет взаимодействие между океаном и атмосферой на границе их раздела и в примыкающих к ней сравнительно тонких слоях воды и воздуха. В штормовых условиях атмосфера и океан являются многофазными средами: приводный слой атмосферы насыщен брызгами и дождевыми каплями, на поверхности воды присутствуют пенные области, а приповерхностный водный слой насыщен пузырьками воздуха. Такие процессы вызывают радикальные изменения энергообмена «океан — атмосфера», изменяя, прежде всего, интенсивность ураганов. Сильная неопределенность информации о мелкомасштабном взаимодействии «океан — атмосфера» считается важнейшим источником ошибок прогноза (недооценки более, чем вдвое) скорости ветра при морском шторме. Результаты, полученные нашими сотрудниками, позволяют существенно продвинуться в решении этой важной задачи.
В Отделении давно и успешно ведутся исследования такого грозного явления, как цунами, на основе физических и численных моделей, позволяющих прогнозировать распространение этих гигантских волн в открытом океане и силу их воздействия на береговую зону: как и насколько волна заплеснет береговую зону в конкретном приморском районе, потенциально подверженном такому катастрофическому воздействию. При изучении и прогнозе цунами как волнового явления следует корректно рассчитать скорость распространения и высоту волны в разных районах океана в зависимости от того, где и с какой энергией произойдет сейсмическое событие (основным источником цунами являются землетрясения, иногда — подводные вулканы, как, например, недавнее — 15 января — извержение вулкана Тонга в Тихом океане), рассчитать время прихода волны в тот или иной район, оценить волновой накат в прибрежной зоне и дать предупреждение соответствующим структурам. Наши сотрудники активно взаимодействуют с институтами Дальневосточного отделения РАН и другими учреждениями и службами, ответственными за систему наблюдения цунами на Тихоокеанском побережье России, районы которого не раз испытывали такие катастрофы. Один из ведущих в мире специалистов в этой области — главный научный сотрудник ИПФ РАН, профессор Ефим Наумович Пелиновский, автор многих основополагающих публикаций по теории и моделированию цунами.
Еще одно направление, вызывающее интерес специалистов в области волновых явлений, связано с так называемыми волнами-убийцами. Их образное название обусловлено тем, что они возникают неожиданно, порой «из ничего», но при этом их высота в два и более раза превышает высоту фонового волнения. Именно в силу столь неожиданного возникновения они представляют большую опасность даже для крупных судов и морских сооружений (нефтяных платформ, например). Экспериментальные данные, появившиеся в последние годы, свидетельствуют о реальности таких волн, пусть редких, но по-настоящему убийственных. Вопросами теории таких волн — физическими механизмами их образования и моделированием динамики, оценками вероятности возникновения в различных акваториях океана — занимается группа Ефима Наумовича Пелиновского и его ученика, профессора РАН Алексея Викторовича Слюняева. Еще десяток лет назад это явление представляло собой загадку, но сейчас в мировом сообществе достигнута уже достаточно высокая степень понимания этого явления, и мне приятно отметить, что работы наших сотрудников, отмеченные в 2018 году престижной академической премией имени Мандельштама, сыграли в этом продвижении важную роль.
Исследования, проводимые в отделе физики атмосферы и микроволновой диагностики под руководством профессора Александра Марковича Фейгина, нацелены на создание и применение новых теоретических методов и инструментальных средств исследования состояния окружающей среды и ее эволюции. Инструментальные комплексы для дистанционного зондирования атмосферы и земной поверхности и методы построения на основе данных наблюдений оптимальных прогностических моделей позволяют извлекать максимально возможную информацию о свойствах различных природных систем, проявляющихся в широком диапазоне пространственно-временных масштабов: от внутрисуточных вариаций характеристик атмосферы на разных высотах (от поверхности Земли до 70-80 км) до межгодовой и декадной изменчивости современного климата и десяти- и стотысячелетней динамики климата прошлого.
В числе недавних инструментальных разработок — не имеющие мировых аналогов мобильные, полностью автоматизированные приборы для наземного мониторинга характеристик атмосферы и земных покровов, обеспечивающих непрерывный мониторинг термической структуры атмосферы в диапазоне высот от 0 до 55 километров, озонового слоя Земли в диапазоне высот 15-75 километров, комплекс для дистанционного измерения характеристик снежного покрова (в частности, его высоты и водозапаса) и других типов земных покровов.
Большое внимание уделено исследованию (в том числе с использованием данных мониторинга) фотохимических процессов в разных областях атмосферы, протекающих с участием солнечного излучения. Эти процессы существенно влияют на «энергетическую подпитку» Земной системы Солнцем. Для их анализа предложен новый подход, основанный на построении максимально простых математических моделей, корректно описывающих «фотохимическую» реальность. В последнее время данный подход применяется для разработки не имеющих аналогов в мире методов восстановления распределений неизмеряемых «напрямую» важнейших химических и физических характеристик атмосферы, прежде всего на основе накопленных за несколько десятилетий данных спутниковых измерений. Ведутся оценки качества данных измерений, выявляются нетривиальные режимы эволюции малых газовых составляющих. В этой связи следует отметить недавнюю защиту заведующим лабораторией атмосферных исследований Михаилом Юрьевичем Куликовым докторской диссертации, посвященной исследованию физико-химических процессов на высотах наименее изученной области атмосферы 50-105 километров.
Еще одно направление проводимых в отделе исследований нацелено на достижение лучшего знания об источниках и атмосферной эволюции климатически значимых газовых и аэрозольных примесей атмосферы, включая углекислый газ, черный углерод и органический углерод. Такое знание требуется для повышения точности прогнозов климатических изменений на ближайшие десятилетия и определения наиболее эффективных (в том числе с экономической точки зрения) способов их предупреждения. Сочетание компьютерных расчетов с использованием сложных трехмерных моделей мирового уровня и анализом данных спутниковых и наземных измерений обеспечивает надежность получаемых результатов и их признание на международном уровне.
Говоря об изучении климата, важно иметь в виду, что климат и погода — не одно и то же. Принято говорить о климате (специалисты употребляют термин «климатическая система», которая включает не только атмосферу и океан, но и криосферу, биосферу) как о результате «усреднения погодных условий» за достаточно длительный период (от нескольких лет и более). Быстрое развитие вычислительных средств привело к тому, что климатические и погодные модели постепенно сближаются: строятся модели планетарного масштаба (модели «Земной системы»), которые должны учитывать состояние всех земных оболочек (геосфер), включая ближний космос (ионосферу и магнитосферу). Биосфере придается особое значение, поскольку заметные климатические изменения конца ХХ века ученые связывают с ростом содержания в атмосфере парниковых газов, прежде всего углекислого газа, антропогенного происхождения. Важно, однако, что простого увеличения вычислительных мощностей недостаточно для понимания проблем динамики климата. Нужны базовые физико-математические модели, которые позволили бы выделить «ключевые режимы» этой динамики, то есть понять те процессы, которые «управляют» климатом на Земле и на этой основе попытаться дать климатический прогноз на десятилетия. В отделе физики атмосферы и микроволновой диагностики получены весьма обнадеживающие результаты в этом направлении, получившие высокую оценку академического сообщества. Эмпирическая модель основной составляющей современного климата — явления Эль-Ниньо, влияющего на погодные условия почти на всех континентах, — включена в мировой пул лучших прогностических моделей.
Еще одно научное направление, которое возникло и укрепилось еще в составе Отделения гидрофизики и гидроакустики и затем органично вписалось в междисциплинарный профиль «природного» Отделения, связано с исследованиями в области акустических методов диагностики природных сред. В основном, здесь разрабатываются методы, ориентированные на диагностику земных пород и морской среды, и отличительной их чертой является использование подходов, позволяющих достичь высокого пространственного разрешения. Примером служит опыт применения разработанных методов в приложении к археологии, где остро стоит проблема неразрушающей диагностики скрытых под слоем земли исторических памятников: до начала раскопок важно понять, где именно копать и где границы того или иного археологического объекта. В сотрудничестве с археологами Университета Лобачевского, проводившими раскопки на территории древнего захоронения (относящегося к раннему Средневековью, V-VII века нашей эры) на береговых склонах Оки, сотрудниками отдела геофизической акустики были апробированы методы, позволившие решить такую задачу в условиях, когда контраст самих объектов на фоне окружающего грунта был практически ничтожным, на уровне единиц процентов по информативным физическим параметрам.
Схожие, по сути, методы сейсмоакустической диагностики используются и в других приложениях, где важны не столько глубины проникновения зондирующих сигналов, сколько разрешающая способность при относительно малых («щадящих») уровнях излучаемой мощности. Актуальным применением таких методов является морская сейсмоакустика, ориентированная на реконструкцию вертикального разреза и геоакустических параметров донных пород на глубинах в десятки и сотни метров, где особенно важно добиться высокого разрешения. Эти работы ведутся в отделе геофизической акустики под руководством кандидата наук Александра Игоревича Малеханова.
Очень важными направлениями работ Отделения являются разработка и совершенствование дистанционных, в частности, оптических и радиолокационных, методов зондирования поверхности и верхнего слоя океана, с помощью которых можно получать информацию о характеристиках физических процессов в водной среде. Такие исследования проводятся на протяжении многих лет в отделе радиофизических методов в гидрофизике. Большое место занимают здесь классические работы сотрудников отдела Льва Сергеевича Долина и Александра Григорьевича Лучинина, лауреатов престижной премии имени Рождественского за цикл работ «Теория инструментального видения подводных объектов» 2010 года, и их учеников по распространению света в морской воде, повышению дальности систем подводного «видения», развитию методов лазерной локации океана. Значительное место в тематике отдела занимает и радиолокация океана. Поскольку электромагнитное излучение СВЧ-диапазона практически не проникает в воду, стоит весьма сложная задача изучения морских течений, океанских и атмосферных внутренних волн, крупных ветровых волн, поля приводного ветра и пр. по их «отпечаткам» на морской поверхности — вариациям характеристик мелкомасштабных ветровых волн — «ряби» под действием упомянутых процессов. Этими проблемами, в том числе с помощью модельных экспериментов, занимаются сотрудники под руководством профессора Станислава Александровича Ермакова. Недавно ими был создан уникальный радиолокационных комплекс многочастотной поляризационной радиолокации, с активным использованием которого реализуются новые методы изучения процессов в океане и диагностики загрязняющих пленок, в том числе нефтяных, на поверхности морей и пресноводных водоемов.
Установки национальной значимости
— Как в любой фундаментальной науке, для того, чтобы научиться предсказывать и строить прогноз развития сложных природных процессов, нужно научиться понимать их «запускающие» механизмы. В настоящее время понятны еще далеко не все детали опасных быстроразвивающихся явлений в реальной атмосфере и океане, — продолжает Евгений Мареев. — Поэтому такие явления изучаются нами не только теоретически, но и экспериментально путем масштабного (в определенных соотношениях подобия) моделирования в лабораторных условиях. Отделение геофизических исследований располагает уникальным многофункциональным комплексом научных установок, который является предметом нашей особой заботы.
Крупнейшим в России стендом для лабораторного моделирования явлений, происходящих в реальном океане, является Большой термостратифицированный бассейн, созданный на рубеже 1980-1990-х годов под руководством академика РАН Владимира Ильича Таланова. Уникальность стенда заключена в самой возможности воспроизведения в лаборатории условий, характерных для верхнего слоя океана — его температурной и плотностной стратификации. Размеры бассейна: 20 метров в длину, четыре в ширину и два в глубину. С помощью системы теплообменников в водной толще бассейна создается определенный глубинный профиль температуры, адекватно отвечающий (с учетом определенных масштабных соотношений) профилю в океане. Бассейн оснащен высокоскоростным ветро-ветровым каналом, который недавно был модернизирован и позволяет сейчас моделировать взаимодействие ветра с морской поверхностью и разгон ветрового волнения вплоть до условий, отвечающих ураганам, которые, как известно, зарождаются и набирают свою чудовищную силу в открытом океане. Здесь же расположен акустический бассейн, используемый для испытаний гидроакустических средств.
Крупномасштабный плазменный стенд «Крот» — комплекс электрофизических установок с уникальными параметрами, размещенных в специальном помещении, — предназначен для лабораторного моделирования физических явлений в ионизированных оболочках Земли и в космической плазме, включая эффекты при проведении экспериментов в ионосфере и магнитосфере. На этих установках выполняются исследования по взаимодействию волн и частиц в плазме, генерации электромагнитного излучения, лабораторному моделированию активных экспериментов в ионосфере и в ближнем космосе, физике длинной искры (молнии), а также плазменные испытания бортовых систем космических аппаратов и авиатехники. В состав комплекса «Крот» входят самая крупная в стране плазменная камера объемом 180 кубометров с системой вакуумной откачки, высокочастотным источником плазмы и генератором импульсного магнитного поля; генератор импульсов напряжений 1 МВ; сильноточный ускоритель электронов «Крот-F». Помещение стенда обеспечивает защиту от ионизирующих излучений, возникающих при работе высоковольтной и ускорительной техники. На сегодняшний день «Крот» не имеет аналогов в России и Европе. Действующими аналогами являются только два стенда, работающие в США, — LAPD (Лос-Анджелес) и SPSC (Вашингтон).
Большой термостратифицированный бассейн и стенд «Крот» включены в список экспериментальных установок национальной значимости Российской Федерации — так называемых «уникальных установок». Еще одной установкой национальной значимости, которая тоже находится в кругу наших интересов и забот, является нагревный стенд «СУРА» Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ); ныне он входит в состав Университета Лобачевского. Этот стенд используется для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач, в том числе задач радиолокации, исследования распространения радиоволн в ионосфере в условиях активного воздействия. Работы ведутся в тесной кооперации сотрудниками университета и ИПФ РАН. В течение последних двух лет «СУРУ» удалось модернизировать, и в настоящее время на ней планируется ряд важных и интересных работ.
От Архангельска до моря Лаптевых
— Конечно, мы занимаемся проведением и натурных исследований, — отмечает ученый. — Например, оригинальное маломерное судно «Геофизик», спроектированное и построенное несколько лет назад нашими молодыми сотрудниками как плавучая гидрофизическая лаборатория, предназначено для дистанционной диагностики водной поверхности, в том числе применительно к задачам верификации спутниковых методов зондирования состояния поверхности водоема. Запас хода, достигающий почти 1000 километров, дает возможность продолжительных экспедиций с охватом натурными наблюдениями Горьковского и Чебоксарского водохранилищ или регулярным мониторингом их отдельных районов.
Сотрудники Отделения принимают также участие в научных исследованиях на Дальнем Востоке, на Севере, на Черном море, проводимых на научно-исследовательских судах. Так, группа наших молодых ученых осенью 2021 года участвовала со своей аппаратурой в арктической экспедиции, прошедшей сложный маршрут от Белого моря до моря Лаптевых на судне «Академик Мстислав Келдыш», и получила интересные результаты. Участие в этой экспедиции было во многом их инициативой, потому и работа оказалась результативной.
Тесные научные контакты налажены с Морским гидрофизическим институтом РАН в Севастополе, и почти каждый год мы организуем совместные исследования на морской платформе этого института, расположенной в прибрежной зоне черноморского поселка Кацивели.
Еще одна перспективная кооперация — с Волжским государственным университетом водного транспорта и Университетом Лобачевского по реализации научно-образовательного проекта «Плавучий университет Волжского бассейна», поддерживаемого Русским географическим обществом на акваториях Верхней и Средней Волги. Научной проблематикой проекта руководит заведующий отделом радиофизических методов в гидрофизике профессор Станислав Александрович Ермаков, по совместительству заведующий кафедрой ВГУВТ. Важная составляющая исследований — дистанционные (радиолокационные и оптические) методы и средства зондирования состояния водной поверхности и подповерхностного слоя, позволяющие количественно оценивать уровень их загрязнений веществами биологического и промышленного происхождения. Экологический аспект таких работ очевиден, но с научной точки зрения здесь важны результаты, составляющие основу разработки подобных методов и повышения их функциональных возможностей.
Наши сотрудники взяли на себя задачу построения региональной геоинформационной системы «Ока — Волга». Все это представляет собой элементы системы экологического мониторинга, и нам есть что предложить и использовать в рамках инициатив Правительства России. Без сомнения, с экологической точки зрения бассейн Волги — один из самых сложных регионов страны. В нацпроекте «Экология» изначально был даже выделен отдельный федеральный проект «Оздоровление Волги», так как на территориях, прилегающих к бассейну этой реки, сконцентрированы значительное народонаселение, крупные промышленные и сельскохозяйственные предприятия.
В связи с разработкой мер по реализации государственной научно-технической политики в области экологического развития России и климатических изменений (Указ Президента РФ №76 от 8 февраля 2021 года) уместно отметить, что 2 июля 2021 года Владимир Путин подписал закон N 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов», предусматривающий введение поэтапной процедуры регулирования таких выбросов, включая обязательную углеродную отчетность предприятий — эмитентов выбросов парниковых газов. Внастоящее время под руководством Губернатора Нижегородской области Глеба Сергеевича Никитина разрабатывается дорожная карта, предусматривающая внедрение в регионе углеродного регулирования, включая создание системы мониторинга выбросов парниковых газов. Губернатор также выразил заинтересованность в создании и развитии научно-образовательного карбонового полигона. Проект карбонового полигона на территории Нижегородской области, подготовленный сотрудниками Университета Лобачевского и ИПФ РАН, подан на конкурс Министерства науки и высшего образования России.
Медали РАН с премиями для молодых ученых
По словам Евгения Мареева, своими научными достижениями Отделение геофизических исследований обязано сильному коллективу, в составе которого много одаренных молодых ученых и аспирантов. Свидетельством этому является, в частности, тот факт, что, начиная с 2000 года, когда РАН учредила медали с премиями для молодых ученых, молодые сотрудники Отделения достаточно регулярно получают такие медали в острой конкуренции с коллегами из других ведущих академических институтов страны. Сейчас в Отделении работают семь лауреатов медали РАН для молодых ученых по направлению «Океанология, физика атмосферы и география» и один лауреат по направлению «Физические науки». Важно, что молодые ученые, получившие в разные годы эти высокие награды, не останавливаются на достигнутом, развивают свои исследования и уже сами окружают себя научной молодежью, формируя тем самым новые «точки роста». Это заведующие лабораториями Владимир Юрьевич Караев (лауреат медали и премии 2000-го года), Алексей Викторович Слюняев (2006), Даниил Александрович Сергеев (2009), ведущий научный сотрудник Игорь Борисович Коновалов (2003). Коновалов и Слюняев — уже доктора наук, избраны профессорами РАН.
В 2021 г. медаль РАН присуждена молодому авторскому коллективу Отделения в составе научного сотрудника ИПФ РАН, к.ф.-м.н. Александра Кандаурова, научного сотрудника ИПФ РАН и ИФА им. Обухова РАН, к.ф.-м.н. Георгия Байдакова и научного сотрудника ИПФ РАН, к.ф.-м.н. Александры Кузнецовой за цикл работ «Мелкомасштабное взаимодействие атмосферы и океана в штормовых и ураганных условиях». В этой работе были применены методы гидрофизического эксперимента в натурных и лабораторных условиях, а также высокоразрешающее численное моделирование. На высокоскоростном ветро-волновом канале авторами были разработаны универсальные методики исследования мелкомасштабных многофазных процессов в пограничном слое на основе визуализации течений. Были разработаны и успешно применены методика радиолокационных
измерений в лабораторных условиях и оборудование для натурных измерений.
Путь в науку
— Как и многие сотрудники ИПФ РАН, я окончил радиофизический факультет Горьковского университета, — рассказывает о себе Евгений Мареев. — Интерес к физике и химии мне привили известные в Горьком учителя Борис Адольфович Рац и Антонина Петровна Кузнецова, работавшие в школе № 50 Канавинского района, где я учился. Педагогический коллектив школы был сильнейший! Не могу не вспомнить добрым словом математика Евгению Ивановну Витковскую, учителя физкультуры Михаила Петровича Смирнова. А моя любовь к русскому языку и литературе — от Марии Федоровны Киселевой и, конечно, Елены Ивановны Мареевой, моей мамы, которая всю жизнь работала в школе №50.
По окончании радиофака в 1981 году я трудился несколько лет в НИРФИ, где под руководством Евгения Андреевича Бенедиктова и Витольда Витальевича Беликовича изучал проблемы физики ионосферы, занимаясь новым тогда методом резонансного рассеяния на искусственных квазипериодических неоднородностях. При этом продолжал заниматься проблемами генерации волн различной природы (внутренних волн в атмосфере и океане, электромагнитных волн в ближнем космосе — ионосфере и магнитосфере), которые меня интересовали еще в студенческие годы. В 1984 году поступил в заочную аспирантуру ИПФ РАН, где моим руководителем стал доктор физико-математических наук, профессор Юрий Владимирович Чугунов. В 1986 году я перешел в ИПФ РАН и стал работать в отделе астрофизики и физики космической плазмы, который возглавлял Владимир Васильевич Железняков — выдающийся ученый, академик РАН. Я работал в секторе, которым руководил профессор Виктор Юрьевич Трахтенгерц, крупнейший специалист в области радиофизики и физики космической плазмы. На рубеже 1990-х годов, когда я заинтересовался новой для себя тематикой атмосферного электричества, научное взаимодействие с ним было для меня исключительно полезным и стимулирующим. Таким образом, я имею честь принадлежать к научной школе Железнякова, а моими непосредственными учителями в науке были Чугунов и Трахтенгерц.
В 1988 году я защитил кандидатскую диссертацию, а в 1993 году по предложению руководителя Отделения физики плазмы и электроники больших мощностей Александра Григорьевича Литвака стал ученым секретарем Отделения, продолжая работу в отделе.
Проблематика, связанная с антеннами в космической плазме, нашла отражение в совместной с Юрием Владимировичем Чугуновым монографии «Антенны в плазме», которую мы издали в 1991 году. Излучатели в условиях космоса — на спутниках и ракетах — работают совсем не так, как в приземной атмосфере, и мы разбирались, каким образом можно использовать измерения, которые ведутся на спутниках и ракетах, для изучения самой среды и ее диагностики. Результаты исследований отражены частично в моей докторской диссертации «Генерация и диагностика квазистационарных электромагнитных полей в ионизованных средах», защищенной в 1999 году.
Со временем эта тематика расширилась, и не только в нашем институте: в РАН была организована отдельная программа фундаментальных исследований по электродинамике и волновой диагностике атмосферы. Эту программу мы координировали вместе с академиком Георгием Сергеевичем Голициным, в ее выполнении принимал участие ряд институтов из двух отделений РАН — физических наук и наук о Земле. В конце 2000-х годов под моим руководством был образован отдел геофизической электродинамики, а в 2012 году мне было доверено возглавить работу нового Отделения ИПФ РАН — Отделения геофизических исследований. Это очень большая ответственность, причем не только за уровень выполняемых исследований и разработок, но и за «климат» в весьма сложном и очень творческом коллективе. Получается так, что с погоды и климата мы начали наш разговор, на них же и завершаем.
СПРАВКА: Е.А. Мареев родился 10 февраля 1960 г. в Горьком. Специалист в области физики атмосферы, атмосферного электричества, генерации и распространения волн в ионосферной и магнитосферной плазме. Вместе с сотрудниками выполнил основополагающие работы по физике глобальной атмосферной электрической цепи, электродинамике тумана, физике турбулентного электрического динамо, по инициации разрядов в средней атмосфере. Разработал теорию генерации электрического поля в проводящей среде, которая используется для решения задач грозового электричества. Е.А. Мареевым развита теория квазистационарных резонансных полей источников в магнитоактивной плазме, применяемая при изучении и диагностике атмосферных и ионосферных явлений, электромагнитного окружения Земли. Имеет более 2700 цитирований своих работ, опубликованных в российских и зарубежных научных журналах. Индекс Хирша по состоянию на 2021 г. — 20 в системе WoS, 30 в Google Scholar. В течение многих лет читает в Университете Лобачевского курсы по общей геофизике и физическим основам экологии.
Е.А. Мареев — очень занятый человек, погруженный в науку и научно-организационные вопросы. В редкие свободные минуты любит послушать классическую музыку, сам садится за фортепиано, не упускает возможности побывать в Мариинке. Любимый композитор — Сергей Рахманинов. Еще одно увлечение — литература, в особенности поэзия. Он не только хорошо ее знает, но глубоко чувствует стиль и творческую манеру многих выдающихся поэтов. Иногда пишет стихотворения сам, но не для широкого круга. Супруга Ольга Владимировна — физик, к.ф.-м.н. А обе дочери стали гуманитариями: старшая Елена — кандидат архитектуры, младшая Полина — кандидат филологических наук.
