КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-17-00183
НазваниеИсследование процессов инициации и развития молниевых разрядов в атмосфере Земли
Руководитель Иудин Дмитрий Игоревич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" , Нижегородская обл
Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-601 - Общая циркуляция атмосферы и динамическая метеорология
Ключевые слова Атмосферное электричество, молниевый разряд, компактный внутриоблачный разряд, ступенчатый лидер, пространственный стем, пространственный лидер, обратный лидер, гидрометеоры, аэрозоль, стохастический дрейф
Код ГРНТИ37.21.23
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы физики Земли, связанной с инициацией и развитием молниевых разрядов. Общеизвестно, что наблюдаемые в грозовых облаках электрические поля имеют пиковые значения на порядок меньше, чем уровень пробоя воздуха на этих высотах. Этот факт делает вопрос о физических механизмах инициации и развития молниевого разряда одной из самых интригующих проблем атмосферного электричества. Поиск адекватного описания инициации и развития молнии становится сегодня особенно актуальным как в связи с тенденцией к усилению грозовой активности на планете, так и в связи с повсеместным использованием в навигационных системах и системах жизнеобеспечения крупных промышленных агломераций элементов слаботочной электроники, уязвимых для мощного электромагнитного воздействия молниевого удара. Несмотря на то, что поиск механизмов зарождения и развития молнии имеет длительную и богатую историю, новизна предлагаемой научной работы в этой области определяется, прежде всего, новыми яркими объектами исследования, которые появляются благодаря использованию современных экспериментальных технологий. Среди них компактные внутриоблачные разряды, морфологические элементы стримерной короны отрицательного лидера, обратный лидер (авторский перевод английского термина “recoil leader”, не имеющего русскоязычного аналога) и другие виды электрической активности грозового облака, протекающие как на предварительной стадии молниевого разряда, так и во время его развития. Серьёзное внимание в проекте будет уделено экспериментально детектируемым последовательностям импульсов электромагнитного излучения, предшествующим появлению канала лидера молнии. Новые объекты исследования требуют новых подходов. Авторами проекта – ведущими специалистами в области физики молнии развивается совершенно новый оригинальный сценарий инициации молнии как последовательности переходов разрядной активности с малых пространственных масштабов на более протяжённые масштабы. Первая стадия сценария представляет собой переход от мелкомасштабных таунсендовских лавин к мезомасштабным стримерам; вторая стадия – переход от стримерных разрядов к крупномасштабной системе горячих лидерных каналов. Одним из основных моментов предлагаемого сценария является то, что генерация стримеров в основном определяется уровнем мелкомасштабных и мезомасштабных флуктуаций электрического поля в грозовом облаке и практически не зависит от величины крупномасштабного поля. В свою очередь, роль крупномасштабного электрического поля заключается в обеспечении взаимодействия возникающих стримеров, когда последние начинают развиваться главным образом в направлении внешнего поля. Реализация проекта напрямую связана с математическим моделированием процесса развития всех структурных элементов дерева молниевого разряда, наиболее малоизученными из которых являются ступенчатый отрицательный лидер, обратный лидер и компактный внутриоблачный разряд. Проект предусматривает количественную проверку развиваемых представлений на основе построения и тестирования новых математических моделей процессов инициации и развития молниевых разрядов различных типов. Для верификации теоретических результатов проекта предусмотрено экспериментальное исследование предварительной стадии молниевого разряда путем сочетания методов активного радиолокационного зондирования грозовых облаков с методами регистрации молниевой активности системами пассивной радиопеленгации и высокочастотного радиокартирования на экспериментальных полигонах Верхне-Волжского УГМС в Нижегородской области и с использованием средств УКВ интерферометрии в Тарусском районе Калужской области.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Лил А.Ф.Р., Раков В.А.
A study of the context in which compact intracloud discharges occur
Scientific Reports, Vol. 9, Article number: 12218 (год публикации - 2019)
10.1038/s41598-019-48680-6
2.
Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А., Хаякава М.
Formation of Decimeter-Scale, Long-Lived Elevated Ionic Conductivity Regions in Thunderclouds
npj Climate and Atmospheric Science, 2, 46 (год публикации - 2019)
10.1038/s41612-019-0102-8
3. Базелян Э.М., Попов Н.А. Ступенчатое развитие положительной длинной искры в воздухе Физика плазмы (год публикации - 2020)
4. Булатов А.А., Иудин Д.И., Сысоев А.А. Самоорганизующаяся транспортная модель искрового разряда в грозовом облаке Известия вузов. Радиофизика (год публикации - 2019)
5. Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А. Динамика ионов в грозовом облаке Известия вузов. Радиофизика (год публикации - 2019)
6.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Булатов А.А., Раков В.А.
Numerical Simulation of Stepping and Branching Processes in Negative Lightning Leaders
Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 125, No 7, P. e2019JD031360 (год публикации - 2020)
10.1029/2019JD031360
7.
Иудин Д.И., Иудин Ф.Д., Сысоев А.А.,Климашов В.Ю., Емельянов А.А.
Noise-induced kinetic transition in two-component environment
Journal of Computational and Applied Mathematics, Vol. 388, P. 113268 (год публикации - 2021)
10.1016/j.cam.2020.113268
8.
Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В., Караштина О.С.
High Frequency Radio Emission from a Thundercloud: A Case Study
IEEE Xplore, 2020 XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science, Accession Number: 20065267, p. 1-4 (год публикации - 2020)
10.23919/URSIGASS49373.2020.9232358
9. Сысоев А.А., Иудин Д.И. Феноменология атмосферного электричества Земля и Вселенная, № 1(2) (год публикации - 2021)
10.
Булатов А.А., Сысоев А.А., Иудин Д.И.
Simulation of lightning initiation on the basis of dynamical graph
Computer Research and Modeling, Vol. 13, No. 1, P. 125-147 (год публикации - 2021)
10.20537/2076-7633-2021-13-1-125-147
11.
Иудин Д.И.
Lightning as an asymmetric branching network
Atmospheric Research, Vol. 256, P. 105560 (год публикации - 2021)
10.1016/j.atmosres.2021.105560
12.
Сысоев А.А., Иудин Д.И.
On a possible mechanism of space stem formation at the negative corona streamer burst periphery
Atmospheric Research, Vol. 259, P. 105685 (год публикации - 2021)
10.1016/j.atmosres.2021.105685
13.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В.
Radiation electric field produced by the lightning leader formation in a thundercloud: Observations and modeling
Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Vol. 221, P. 105686 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jastp.2021.105686
14.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Иудин Ф.Д., Климашов В.Ю., Емельянов А.А.
On the Problem of Critical Electric Field of Atmospheric Air
Atmosphere, Vol. 12, No. 8, Article number: 1046 (год публикации - 2021)
10.3390/atmos12081046
15.
Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А., Хаякава М.
From decimeter-scale elevated ionic conductivity regions in the cloud to lightning initiation
Scientific Reports, Vol. 11, Article number: 18016 (год публикации - 2021)
10.1038/s41598-021-97321-4
16.
Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В., Караштина О.С.
HF Pulsed Thundercloud Emission Observed in the Upper Volga Region of Russia
IEEE Xplore, 2021 XXXIVth General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science (URSI GASS), pp. 1-4 (год публикации - 2021)
10.23919/URSIGASS51995.2021.9560396
Публикации
1.
Лил А.Ф.Р., Раков В.А.
A study of the context in which compact intracloud discharges occur
Scientific Reports, Vol. 9, Article number: 12218 (год публикации - 2019)
10.1038/s41598-019-48680-6
2.
Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А., Хаякава М.
Formation of Decimeter-Scale, Long-Lived Elevated Ionic Conductivity Regions in Thunderclouds
npj Climate and Atmospheric Science, 2, 46 (год публикации - 2019)
10.1038/s41612-019-0102-8
3. Базелян Э.М., Попов Н.А. Ступенчатое развитие положительной длинной искры в воздухе Физика плазмы (год публикации - 2020)
4. Булатов А.А., Иудин Д.И., Сысоев А.А. Самоорганизующаяся транспортная модель искрового разряда в грозовом облаке Известия вузов. Радиофизика (год публикации - 2019)
5. Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А. Динамика ионов в грозовом облаке Известия вузов. Радиофизика (год публикации - 2019)
6.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Булатов А.А., Раков В.А.
Numerical Simulation of Stepping and Branching Processes in Negative Lightning Leaders
Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 125, No 7, P. e2019JD031360 (год публикации - 2020)
10.1029/2019JD031360
7.
Иудин Д.И., Иудин Ф.Д., Сысоев А.А.,Климашов В.Ю., Емельянов А.А.
Noise-induced kinetic transition in two-component environment
Journal of Computational and Applied Mathematics, Vol. 388, P. 113268 (год публикации - 2021)
10.1016/j.cam.2020.113268
8.
Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В., Караштина О.С.
High Frequency Radio Emission from a Thundercloud: A Case Study
IEEE Xplore, 2020 XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science, Accession Number: 20065267, p. 1-4 (год публикации - 2020)
10.23919/URSIGASS49373.2020.9232358
9. Сысоев А.А., Иудин Д.И. Феноменология атмосферного электричества Земля и Вселенная, № 1(2) (год публикации - 2021)
10.
Булатов А.А., Сысоев А.А., Иудин Д.И.
Simulation of lightning initiation on the basis of dynamical graph
Computer Research and Modeling, Vol. 13, No. 1, P. 125-147 (год публикации - 2021)
10.20537/2076-7633-2021-13-1-125-147
11.
Иудин Д.И.
Lightning as an asymmetric branching network
Atmospheric Research, Vol. 256, P. 105560 (год публикации - 2021)
10.1016/j.atmosres.2021.105560
12.
Сысоев А.А., Иудин Д.И.
On a possible mechanism of space stem formation at the negative corona streamer burst periphery
Atmospheric Research, Vol. 259, P. 105685 (год публикации - 2021)
10.1016/j.atmosres.2021.105685
13.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В.
Radiation electric field produced by the lightning leader formation in a thundercloud: Observations and modeling
Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Vol. 221, P. 105686 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jastp.2021.105686
14.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Иудин Ф.Д., Климашов В.Ю., Емельянов А.А.
On the Problem of Critical Electric Field of Atmospheric Air
Atmosphere, Vol. 12, No. 8, Article number: 1046 (год публикации - 2021)
10.3390/atmos12081046
15.
Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А., Хаякава М.
From decimeter-scale elevated ionic conductivity regions in the cloud to lightning initiation
Scientific Reports, Vol. 11, Article number: 18016 (год публикации - 2021)
10.1038/s41598-021-97321-4
16.
Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В., Караштина О.С.
HF Pulsed Thundercloud Emission Observed in the Upper Volga Region of Russia
IEEE Xplore, 2021 XXXIVth General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science (URSI GASS), pp. 1-4 (год публикации - 2021)
10.23919/URSIGASS51995.2021.9560396
Публикации
1.
Лил А.Ф.Р., Раков В.А.
A study of the context in which compact intracloud discharges occur
Scientific Reports, Vol. 9, Article number: 12218 (год публикации - 2019)
10.1038/s41598-019-48680-6
2.
Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А., Хаякава М.
Formation of Decimeter-Scale, Long-Lived Elevated Ionic Conductivity Regions in Thunderclouds
npj Climate and Atmospheric Science, 2, 46 (год публикации - 2019)
10.1038/s41612-019-0102-8
3. Базелян Э.М., Попов Н.А. Ступенчатое развитие положительной длинной искры в воздухе Физика плазмы (год публикации - 2020)
4. Булатов А.А., Иудин Д.И., Сысоев А.А. Самоорганизующаяся транспортная модель искрового разряда в грозовом облаке Известия вузов. Радиофизика (год публикации - 2019)
5. Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А. Динамика ионов в грозовом облаке Известия вузов. Радиофизика (год публикации - 2019)
6.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Булатов А.А., Раков В.А.
Numerical Simulation of Stepping and Branching Processes in Negative Lightning Leaders
Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 125, No 7, P. e2019JD031360 (год публикации - 2020)
10.1029/2019JD031360
7.
Иудин Д.И., Иудин Ф.Д., Сысоев А.А.,Климашов В.Ю., Емельянов А.А.
Noise-induced kinetic transition in two-component environment
Journal of Computational and Applied Mathematics, Vol. 388, P. 113268 (год публикации - 2021)
10.1016/j.cam.2020.113268
8.
Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В., Караштина О.С.
High Frequency Radio Emission from a Thundercloud: A Case Study
IEEE Xplore, 2020 XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science, Accession Number: 20065267, p. 1-4 (год публикации - 2020)
10.23919/URSIGASS49373.2020.9232358
9. Сысоев А.А., Иудин Д.И. Феноменология атмосферного электричества Земля и Вселенная, № 1(2) (год публикации - 2021)
10.
Булатов А.А., Сысоев А.А., Иудин Д.И.
Simulation of lightning initiation on the basis of dynamical graph
Computer Research and Modeling, Vol. 13, No. 1, P. 125-147 (год публикации - 2021)
10.20537/2076-7633-2021-13-1-125-147
11.
Иудин Д.И.
Lightning as an asymmetric branching network
Atmospheric Research, Vol. 256, P. 105560 (год публикации - 2021)
10.1016/j.atmosres.2021.105560
12.
Сысоев А.А., Иудин Д.И.
On a possible mechanism of space stem formation at the negative corona streamer burst periphery
Atmospheric Research, Vol. 259, P. 105685 (год публикации - 2021)
10.1016/j.atmosres.2021.105685
13.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В.
Radiation electric field produced by the lightning leader formation in a thundercloud: Observations and modeling
Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Vol. 221, P. 105686 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jastp.2021.105686
14.
Сысоев А.А., Иудин Д.И., Иудин Ф.Д., Климашов В.Ю., Емельянов А.А.
On the Problem of Critical Electric Field of Atmospheric Air
Atmosphere, Vol. 12, No. 8, Article number: 1046 (год публикации - 2021)
10.3390/atmos12081046
15.
Иудин Д.И., Раков В.А., Сысоев А.А., Булатов А.А., Хаякава М.
From decimeter-scale elevated ionic conductivity regions in the cloud to lightning initiation
Scientific Reports, Vol. 11, Article number: 18016 (год публикации - 2021)
10.1038/s41598-021-97321-4
16.
Караштин А.Н., Шлюгаев Ю.В., Караштина О.С.
HF Pulsed Thundercloud Emission Observed in the Upper Volga Region of Russia
IEEE Xplore, 2021 XXXIVth General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science (URSI GASS), pp. 1-4 (год публикации - 2021)
10.23919/URSIGASS51995.2021.9560396