• изучение пространственного распределения региональных аномальных магнитных полей, обусловленных намагниченностью земной коры, с использованием спутниковых измерений
• применение аэростатных наблюдений в геомагнетизме (совместно с лабораторией стратосферных геомагнитных исследований)
• изучение неоднородных двухмерных и трехмерных приповерхностных и глубинных геоэлектрических объектов в полях и откликах различной природы

Исследование аномального геомагнитного поля Земли с использованием данных спутников

    Изучение аномальных магнитных полей, обусловленных намагниченностью земной коры, является важным и актуальным направлением современной геофизики. Для проведения таких исследований обычно используются данные геомагнитного поля по наземным, морским и аэромагнитным измерениям. Преимущества спутниковых магнитных съемок в этом случае очевидны. Это глобальное и равномерное покрытие всей поверхности земного шара за относительно короткий интервал времени. К сожалению, имеются и трудности, связанные с обработкой спутниковых данных. Измеряемое на спутнике геомагнитное поле является сложной функцией пространства и времени и обусловлено различными физическими источниками, такими как главное поле, источник которого определяется токами в жидкой части земного ядра, магнитосферно-ионосферные поля, индукционные поля и, наконец, аномальные коровые поля. Возникает непростая задача разделения геомагнитного поля, измеряемого на спутнике, на вышеперечисленные составляющие. Тем не менее, проблемы, связанные с обработкой спутниковой информации, успешно решаются с использованием современных математических методов и технических средств.

В лаборатории создана методика обработки и анализа огромных массивов геомагнитных данных, измеренных на приземных, стратосферных и спутниковых высотах, позволяющая рассматривать магнитное поле литосферы Земли как единое явление во всем околоземном пространстве. Активно развивается направление практического использования аномальных полей: для определения глубины залегания источников аномального поля и мощности магнитоактивного слоя литосферы, для создания магнитных моделей отдельных регионов земного шара.

Актуальными являются построенные по высокоточным данным спутника CHAMP пространственные распределения региональных аномальных магнитных полей для основных тектонических областей Евразийского континента.

Исследование аномального геомагнитного поля Земли с использованием данных стратосферных аэростатов

    Магнитные съемки, проводимые на разных высотах, с использованием стратосферных аэростатов являются уникальным экспериментом, выполняемым в мире только в ИЗМИРАН. Пионерские работы в этом направлении начаты Ю.П.Цветковым (заведующий лабораторией стратосферных геомагнитных исследований) в 80-ые годы прошлого века. По материалам этих полетов получены основные характеристики магнитных аномалий и их градиентов. В последующие годы созданный измерительный комплекс совершенствовался и в настоящее время он состоит из трех протонных магнитометров, равномерно разнесенных вдоль вертикальной линии в пределах 6 км. В последние годы под руководством Ю.П.Цветкова выполнен ряд полетов аэростатов с таким комплексом вдоль проходящих над территорией России трансконтинентальных трасс. Используя результаты данных полётов, в лаборатории создана методика анализа аномальных магнитных полей на приземных, стратосферных и спутниковых высотах, позволяющая рассматривать магнитное поле литосферы Земли как единое явление во всем околоземном пространстве. Впервые для региона Курской магнитной аномалии удалось выделить аномальное поле на приземных, стратосферных и спутниковых высотах, установить закон затухания аномального поля в зависимости от высоты съемки, провести моделирование, сделать выводы об источниках аномальных полей. Сравнение аэростатных и спутниковых магнитных съемок показало, что стратосферные градиентные данные позволяют более надежно и полно, чем использование данных других видов съемок, интерпретировать характеристики источников региональных магнитных аномалий. Спутниковые же данные имеют предпочтение для изучения глобальной структуры тектонического строения литосферы Земли. Таким образом, спутниковые и баллонные данные при их совместном использовании в задачах, решаемых лабораторией, рационально и эффективно дополняют друг друга.

Основные направления электромагнитных исследований

    Крайне важным является получение научных результатов, основанных на практическом анализе и интерпретации электромагнитных данных различной природы. Это направление включает в себя интерпретацию глобальных спутниковых и наземных индукционных данных с целью извлечения информации о распределении электропроводности в мантии и коре Земли.

В настоящее время основные усилия сотрудников лаборатории направлены на разработку методов, алгоритмов и программ моделирования и инверсии электромагнитных данных в моделях Земли с трехмерным распределением электропроводности, а также на изучение и анализ эффектов от неоднородных трехмерных приповерхностных и глубинных геоэлектрических объектов в полях и откликах различной природы.

Разрабатываемые подходы имеют универсальный характер и успешно применяются для решения самых разнообразных задач геоэлектрики – от приповерхностных исследований Земли с использованием искусственных источников (в рамках плоских моделей) до магнитотеллурического зондирования коровых структур и глубинного геомагнитного зондирования мантийных структур с использованием естественных ионосферных и/или магнитосферных источников (в рамках плоских и сферических моделей Земли). Например, одной из подзадач данного направления является количественное исследование пространственно-временной структуры трехмерного океанического (индукционного) эффекта в переменных полях ионосферного и магнитосферного происхождения, наблюдаемых на Земле и в космосе.

Также в лаборатории проводятся исследования в области разработки методов, алгоритмов и программ обработки, анализа и интерпретации электромагнитных данных различной природы. В частности, работа по этому направлению включает в себя построение эффективных средств шумоподавления в данных, получаемых методами становления поля, вызванной поляризации и дифференциально-нормированному методу.