БАЗА ДАННЫХ ГЕОМАГНИТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЙ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Создан архив цифровых одноминутных данных советских/российских арктических магнитных станций начиная с 1983 г. по настоящее время. Архив включает данные станций, развернутых вдоль Арктического побережья разными институтами СССР/РФ. Все данные унифицированы, разбиты на суточные файлы, приведены к стандартному текстовому формату IAGA2002 и снабжены графиками для быстрого просмотра (quick-look). Часть данных не входит в существующие мировые базы магнитных данных (SuperMAG, INTERMAGNET). Приведены примеры использования базы данных по Арктике: изучение иррегулярных возмущений и волн диапазона Рс5/Pi3, возбуждающих интенсивные геоиндуцированные токи; оценка искажения потенциала земля—трубопровод при магнитных бурях; наземная поддержка радарных наблюдений ионосферы. Для определения наиболее подверженных геомагнитной опасности регионов рассчитана карта с амплитудами теллурических полей, возбуждаемых однородным магнитным возмущением с единичной амплитудой и периодами 100–1000 с. Эта карта показывает, что геологическое строение существенно влияет на величину геоэлектрических полей, генерируемых магнитными возмущениями. База данных выложена в открытый доступ на анонимном ftp-сайте [ftp://door.gcras.ru/ftp_anonymous/ARCTICA_Rus].

Ключевые слова:
магнитные станции, Арктика, геомагнитные пульсации, базы данных, геоиндуцированные токи, теллурические поля
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать
Список литературы

1. Алешин И.М., Иванов С.Д., Корягин В.Н. и др. ИТ-инфраструктура сети геомагнитных обсерваторий. Геофизические исследования. 2020. Т. 21, № 3. C. 50–65. DOI: 10.21455/gr2020.3-4.

2. Амиантов А.С., Зайцев А.Н., Одинцов В.И., Петров В.Г. Вариации магнитного поля Земли — база цифровых данных магнитных обсерваторий России за период 1984–2000 гг. CD-ROM. М.: ИЗМИРАН, 2001. 52 с.

3. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Модели и методы магнитотеллурики. М.: Научный мир, 2009. 680 с.

4. Бернгардт О.И., Куркин В.И., Кушнарев Д.С. и др. Декаметровые радары ИСЗФ СО РАН. Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6, № 2. С. 79–92. DOI: 10.12737/szf-62202006.

5. Воробьев А.В., Пилипенко В.А., Сахаров Я.А., Селиванов В.Н. Статистические взаимосвязи вариаций геомагнитного поля, аврорального электроджета и геоиндуцированных токов. Солнечно-земная физика. 2019. T. 5, № 1. C. 48–58. DOI: 10.12737/szf-51201905.

6. Гвишиани А.Д., Лукьянова Р.Ю. Геоинформатика и наблюдения магнитного поля Земли: российский сегмент. Физика Земли. 2015. № 2. С. 3–20. DOI: 10.7868/S0002333715020040.

7. Гвишиани А.Д., Соловьев А.А., Сидоров Р.В. и др. Успехи организации геомагнитного мониторинга в России и ближнем зарубежье. Вестник Отделения наук о Земле РАН. 2018. Т. 10, № NZ4001. DOI: 10.2205/2018NZ000357.

8. Зайцев А.Н. Проект «Геомагнитный меридиан». Вестник АН СССР. 1974. № 4. С. 92–94.

9. Ивонин А.А. Влияние геомагнитного поля Земли на защиту от коррозии МГ ООО «Газпром трансгаз Ухта». Коррозия «Территории Нефтегаз», 2015. № 1. С. 88–89.

10. Муллаяров В.А., Козлов В.И., Григорьев Ю.М., Ромащенко Ю.А. Индуцированный в газопроводе ток от большого магнитного возмущения 21.01.05. Наука и образование. 2006. № 1 (41). С. 53–55.

11. Пилипенко В.А. Воздействие космической погоды на наземные технологические системы. Солнечно-земная физика. 2021. Т. 7, № 3. С. 73–110. DOI: 10.12737/szf-73202106.

12. Пилипенко В.А., Красноперов Р.А., Соловьев А.А. Проблемы и перспективы геомагнитных исследований в России. Вестник ОНЗ РАН. 2019. Т. 11, NZ1103. DOI: 10.2205/2019NZ000362.

13. Сахаров Я.А., Ягова Н.В., Пилипенко В.А. Геомагнитные пульсации Pc5/Pi3 и геоиндуцированные токи. Изв. РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85, № 3. С. 445–450. DOI: 10.31857/s0367676521030236.

14. Соколова Е.Ю., Козырева О.В., Пилипенко В.А. и др. Вариации геомагнитных и теллурических полей в северо-западных регионах России при возмущениях космической погоды: cвязь с геоэлектрической структурой и индуцированными токами в ЛЭП. Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 4. С. 66–85. DOI: 10.21455/GPB2019.4-7.

15. Челпанов М.А., Магер П.Н., Климушкин Д.Ю., Магер О.В. Наблюдения магнитосферных волн, распространяющихся в направлении дрейфа электронов, с помощью Екатеринбургского когерентного радара. Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 1. С. 68–76. DOI: 10.12737/szf-51201907.

16. Alekseev D., Kuvshinov A., Palshin N. Compilation of 3D global conductivity model of the Earth for space weather applications. Earth, Planets and Space. 2015. Vol. 67, no. 108. DOI: 10.1186/s40623-015-0272-5.

17. Amiantov A.S., Odintsov V.I., Zaitzev A.N. The unmanned geophysical data collection platform based on the digital magnetometer CMVS-6. Physics of Earth and Planetary Interiors. 1990. Vol. 59. P. 61–65.

18. Apatenkov S.V., Pilipenko V.A., Gordeev E.I., et al. Auroral omega bands are a significant cause of large geomagnetically induced currents. Geophys. Res. Lett. 2020. Vol. 47, no. 6. e2019GL086677. DOI: 10.1029/2019GL086677.

19. Bedrosian P.A., Love J.J. Mapping geoelectric fields during magnetic storms: Synthetic analysis of empirical United States impedances. Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42, iss. 23. P. 10160–10170. DOI: 10.1002/2015GL066636.

20. Belakhovsky V., Pilipenko V., Engebretson M., et al. Impulsive disturbances of the geomagnetic field as a cause of induced currents of electric power lines. J. Space Weather and Space Climate. 2019. Vol. 9, no. A18. DOI: 10.1051/swsc/2019015.

21. Boteler D.H. A new versatile method for modelling geomagnetic induction in pipelines. Geophys. J. International. 2013. Vol. 193. P. 98–109.

22. Boteler D.H., Trichtchenko L. Telluric influence on pipelines. Oil and Gas Pipelines: Integrity and Safety Handbook. Ed. R.W. Revie. John Wiley & Sons, Inc. 2015. P. 275–285. DOI: 10.1002/9781119019213.ch21.

23. Brasse H., Junge A. The influence of geomagnetic variations on pipelines and an application for large-scale magnetotelluric depth sounding. J. Geophys. 1984. Vol. 55, no. 1. P. 31–36.

24. Campbell W.H. Observation of electric currents in the Alaska oil pipeline resulting from auroral electrojet current sources. Geophys. J. Royal Astronomical Society. 1980. Vol. 61. P. 437–449.

25. Chinkin V.E., Soloviev A.A., Pilipenko V.A., et al. Determination of vortex current structure in the high-latitude ionosphere with associated GIC bursts from ground magnetic data. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2021. Vol. 212. 105514. DOI: 10.1016/j.jastp.2020.105514.

26. Connors M., Rostoker G., Sofko G., et al. Ps6 disturbances: relation to substorms and the auroral oval. Ann. Geophys. 2003. Vol. 21. P. 493–508.

27. Engebretson M.J., Steinmetz E.S., Posch J.L., et al. Nighttime magnetic perturbation events observed in Arctic Canada: 2. Multiple-instrument observations. J. Geophys. Res. 2019. Vol. 124. P. 7459–7476. DOI: 10.1029/2019JA026797.

28. Gjerloev J.W. The SuperMAG data processing technique. J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117, A09213. DOI: 10.1029/2012JA017683.

29. Gummow R., Eng P. GIC effects on pipeline corrosion and corrosion control systems. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. Vol. 64. P. 1755–1764. DOI: 10.1016/s1364-6826(02)00125-6.

30. Hejda P., Bochnicek J. Geomagnetically induced pipe-to-soil voltages in the Czech oil pipelines during October–November 2003. Ann. Geophys. 2005. Vol. 23. P. 3089–3093.

31. Henriksen J.F., Elvik R., Gransen L. Telluric currents corrosion on buried pipelines. Proc. 8th Scandinavien Corrosion Congress. Helsinki, 1978. V. II. P. 167–176.

32. Korja T., Engels M., Zhamaletdinov A.A., et al. Crustal conductivity in Fennoscandia — a compilation of a database on crustal conductance in the Fennoscandian Shield. Earth, Planets and Space. 2002. Vol. 54. P. 535–558. DOI: 10.1186/BF03353044.

33. Kuvshinov A., Grayver A., Tøffner-Clausen L., Olsen N. Probing 3-D electrical conductivity of the mantle using 6 years of Swarm, CryoSat-2 and observatory magnetic data and exploiting matrix Q-responses approach. Earth, Planets and Space. 2021. Vol. 73. P. 67. DOI: 10.1186/s40623-020-01341-9.

34. Lehtinen M., Pirjola R. Currents produced in earthed conductor networks by geomagnetically induced electric fields. Ann. Geophys. 1985. Vol. 3. P. 479–484.

35. Mursula K., Marsh D., Nandy D., Usoskin I. A review of space climate and an introduction to the papers of the JASTP special issue on space climate. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. Vol.73. P. 179–181. DOI: 10.1016/j.jastp.2010.11.002.

36. Pilipenko V., Belakhovsky V., Kozlovsky A., et al. Determination of the wave mode contribution into the ULF pulsations from combined radar and magnetometer data: Method of apparent impedance. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2012. Vol. 77. P. 85–95. DOI: 10.1016/j.jastp.2011.11.013.

37. Pulkkinen A., Viljanen A., Pajunpaa K., Pirjola R. Recordings and occurrence of geomagnetically induced currents in the Finnish natural gas pipeline network. J. Applied Geophys. 2001. Vol. 48. P. 219–231.

38. Saito T. Long-period irregular magnetic pulsation Pi3. Space Sci. Rev. 1978. Vol. 21. P. 427–467.

39. Schultz A. EMScope: A continental scale magnetotelluric observatory and data discovery resource. Data Sci. J. 2009. Vol. 8. IGY6–IGY20. DOI: 10.2481/dsj.SS_IGY-009.

40. Shapka R. Geomagnetic effects on modern pipeline systems. Proc. Solar-Terrestrial Predictions Workshop. Ottawa, May 18–22, 1992. Vol. 1. P. 163–170.

41. Trichtchenko L., Boteler D.H. Modelling of geomagnetic induction in pipelines. Ann. Geophys. 2002. Vol. 20. P. 1063–1072. DOI: 10.5194/angeo-20-1063-2002.

42. Viljanen A., Pulkkinen A., Pirjola R., et al. Recordings of geomagnetically induced currents and a nowcasting service of the Finnish natural gas pipeline. Space Weather. 2006. Vol. 4. S10004. DOI: 10.1029/2006SW000234.

43. URL: ftp://door.gcras.ru/ftp_anonymous/ARCTICA_Rus (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

44. URL: http://db.izmiran.nw.ru (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

45. URL: https://supermag.jhuapl.edu (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

46. URL: https://space.fmi.fi/image (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

47. URL: http://www.serc.kyushu-u.ac.jp/magdas (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

48. URL: http://ckp.gcras.ru (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

49. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov/vitmo/cgm.html (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

50. URL: https://www.ngdc.noaa.gov/IAGA/vdat/IAGA2002/iaga2002format.html (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

51. URL: https://www.intermagnet.org (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

52. URL: https://omniweb.gsfc.nasa.gov (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

53. URL: http://sdrus.iszf.irk.ru (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

54. URL: https://arctic-mipt.com (дата обращения 10 февраля 2022 г.).

55. URL: https://doi.org/10.2205/Rus-Arctic-1-min-DB (дата обращения 10 февраля 2022 г.).