В каких научных направлениях студенты и аспиранты кафедры физики атмосферы могут проводить исследования, в чем могут специализироваться

       Научные исследования на кафедре и в отделе физики атмосферы проводятся на базе трех лабораторий, тематика которых изложена ниже. Студент может выбрать любую тематику.

       Если научные интересы студента оказываются выходят за пределы тематики лабораторий, он может воспользоваться своим правом выполнить научное исследование (с формальным представлением результатов в качестве курсовых работ и магистерской диссертации) в другом российском научном учреждении, список которых приведен в следующем разделе. Кафедра помогает студенту найти научного руководителя в выбранном студентом научном учреждении.

       Лаборатории отдела физики атмосферы НИИФизики СПбГУ

1. Лаборатория дистанционных методов изучения атмосфер планет.

          Руководитель лаборатории – зав. кафедры и отдела физики атмосферы, доктор ф.-м. наук, профессор Ю.М. Тимофеев, лауреат Международной премии Макса Планка (ФРГ).

          Сотрудники : кандидаты физ.-мат. наук – А.В. Поберовский, А.В. Поляков, В.С. Косцов, В.В. Розанов, Е.М. Шульгина, Д.В. Ионов, Я.А. Виролайнен, аспиранты – М.А. Макарова, Е.А. Заболоцких (совместная аспирантура СПбГУ и Международного Нансеновского Центра дистанционных измерений параметров окружающей среды).

          Лаборатория – единственное научное подразделение в России и СНГ, где на основе современных достижений теории переноса излучения, атмосферной оптики, электродинамики, молекулярной и атомной спектроскопии, экспериментальных оптических методов и методов решения некорректных обратных задач матфизики разрабатываются и реализуются наземные и спутниковые дистанционные методы измерений разнообразных параметров атмосферы и поверхности в широкой области спектра от ультрафиолета до радиодиапазона.

          Научные теоретические и экспериментальные исследования лаборатории:

а. Физико-математические основы различных дистанционных методов измерений – анализ информативности, точности, оптимальных условий измерений в обратных задачах рассеяния излучения, собственного (равновесного и неравновесного) атмосферного излучения, прозрачности атмосферы. Разработка оптимальных методик решения обратных задач.

б. Теоретические и экспериментальные ( лабораторные и натурные) исследования оптических характеристик атмосферных газов и аэрозолей.

в. Численное моделирование дистанционных методов измерений и создание специализированного матобеспечения для оперативной обработки спутниковых и наземных измерений излучения.

г. Создание специализированной оптической аппаратуры для дистанционного зондирования атмосферы и поверхности.

д. Исследования параметров атмосферы с помощью дистанционных методов измерений – спутниковых ( космические носители – спутники “Метеор”, ERS-2, Envisat, станция “МИР” и т.д.) и наземных ( спектрометры СИКС, интерферометр ДОПИ, солнечные фотометры и т.д.).

е. Анализ точности дистанционных измерений ( валидация) на основе сопоставлений с независимыми измерениями ( наземными, самолетными и аэростатными).

ж. Изучение долговременных изменений состояния атмосферы – трендов в содержании атмосферных газов – озона, метана, окислов азота, угарного газа и т.д.

       Работы лаборатории финансируются Российским фондом фундаментальных исследований, Минобразованием, Миннауки, Росгидрометом, Российским космическим агенством и различными международными организациями – Национальным космическим агенством США, Европейским космическим агенством, ИНТАС, фондом Сороса, отдельными иностранными институтами - США (Университет Хопкинса) и ФРГ (Университеты Гамбурга и Карлсруе).

2. Лаборатория физики аэрозолей

       Руководитель лаборатории д.ф.-м.н. профессор Л.С. Ивлев.

       Сотрудники: кандидаты ф.-м.н. А.В. Васильев, С.С. Власенко, А.А. Киселев, В.И. Кудряшов, Е.Ф. Михайлов, Т.И. Рышкевич, инженеры-исследователи С.Л. Васильев, В.М. Жуков, Н.Ю. Терехин, аспиранты Ю.Ф. Сафронова, Е.Ю. Мелехина.

       Лаборатория физики аэрозолей единственная в стране научная лаборатория, объединяющая в рамках одного коллектива исследователей как в области оптических свойств аэрозолей, так и в области микрофизических процессов в аэродисперсных системах.

       Основные направления научных исследований лаборатории:

а. Изучение пространственно-временных вариаций структуры и химического состава аэрозолей в земной атмосфере прямыми методами с помощью наземных, самолетных, аэростатных и ракетных комплексов аэрозольной аппаратуры с последующим комплексным анализом аэрозольных проб.

б. Моделирование оптических характеристик атмосферных аэрозолей различной микроструктуры, а также моделирование физико-химических процессов эволюции аэродисперсных систем в атмосфере.

в. Решение экологических задач, возникающих в результате антропогенного и естественного загрязнения атмосферы.

г. Лабораторные исследования физико-химических свойств высокодисперсных систем с неупорядоченной структурой. К исследованиям привлекается новый метод основанный на фрактальном подходе к изучению объектов. Исследования проводятся с помощью электронной микроскопии.

д. Изучение атмосферных электрических процессов, в частности, процессов электризации аэрозольных частиц как в слабо ионизированных средах, так и в условиях мощного газового разряда.

е. Исследование процессов релаксации аэрозольной плазмы, в целях создания высокоэффективных сред для передачи концентрированных потоков энергии и сильных источников излучения нового поколения. Выполняются лабораторные эксперименты, генерирующие долгоживущие плазменные образования, которые моделируют процессы образования шаровой молнии.

Исследования проводятся совместно как с российскими, так и зарубежными партнерами. В совместной работе принимают участие филиал ГОИ им. Вавилова С.И. (г. Сосновый бор), Технический университет (г. Мюнхен), Университет Вашингтона (г. Сент-Луис).

3. Лаборатория средних и верхних атмосфер планет

       Руководитель лаборатории д.ф.-м. н. профессор ГМ. Швед, Соросовский профессор.

       Сотрудники: д.ф.-м. н. Н.М. Гаврилов, кандидаты ф.-м. н. Л.Э. Хворостовская, В.А. Янковский, Р.А. Акмаев, В.И. Фомичев, Р.О. Мануйлова, И.Н. Дробязко, И.Ю. Потехин. В.П. Огибалов, аспиранты И.В. Карпова и А.О. Семенов.

       На Земле средняя атмосфера это слой 15-120 км. Выше 120 км верхняя атмосфера.

       Уникальность лаборатории в разнообразии исследуемых физических процессов динамика и энергетика атмосферы, спектроскопия и перенос электромагнитного излучения, фотохимия и физика плазмы.

       Научные исследования сгруппированы по четырем темам:

а. Генерация и распространение акустико гравитационных волн в атмосфере. Влияние волн на нагревание атмосферы, на усиление среднего ветра и на перенос газовых компонент атмосферы. Исследование волнового климата средней и верхней атмосферы Земли на основе обработки наблюдений движений атмосферы радиофизическими и оптическими методами.

б. Лабораторное исследование скоростей элементарных аэрономических процессов, протекающих в атмосферах Земли, Венеры и Марса, с помощью экспериментов в газовом разряде с полым катодом. Изучение кинетики электронно и колебательно возбужденных молекул в атмосфере и интенсивности атмосферных эмиссий, получающихся при девозбуждении этих молекул.

в. Перенос неравновесного излучения в “оптически толстых” колебательно-вращательных полосах молекул в атмосфере Земли и других планет. Исследование вклада колебательно-вращательных полос в энергетический бюджет средних атмосфер планет.

г. Совместно с сейсмологами отдела физики Земли НИИФ СПбГУ проводятся экспериментальные и теоретические исследования проникновения колебаний Земли в атмосферу и генерации сейсмических колебаний колебаниями атмосферы. Изучаются предвестники землетрясений в атмосфере.

      В настоящее время исследования лаборатории финансируются грантами Российского фонда фундаментальных исследований (4 гранта), программы “Фундаментальные исследования высшей школы”, Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF), открытого европейского конкурса INTAS для стран бывшего СССР. Студенты и аспиранты лаборатории участвуют в исследованиях по указанным грантам.