С.Ю.Хомутов Геофизическая обсерватории «Ключи» (Новосибирск): 8 лет в INTERMAGNET (достижения, проблемы, перспективы) Geophysical observatory Klyuchi Altay-Sayan Branch of Geophysical survey Siberian Branch of Russian Academy of Sciences , Koptyug av., 3, Novosibirsk, Russia tel.(7-383) ,

Геофизическая обсерватория «Ключи» История, расположение, инфраструктура Геофизическая обсерватория "Ключи" была образована в 1962 г. как Комплексная магнитно-ионосферная станция (КМИС) на основании: Постановления Совета министров СССР от г. Постановления Бюро Президиума АН СССР от 20/26 апреля 1962 г (г. Москва) Решения Бюро Президиума СО АН СССР от 8 июня 1962 г. 234 (г. Новосибирск). В 1964 г. строительство первой очереди станции было завершено.

Геофизическая обсерватория «Ключи» История, расположение, инфраструктура Выбор места для строительства определялся рядом факторов, в том числе близостью к Новосибирскому научному центру (ННЦ) - Академгородку (примерно в 10 км) и особенностями этого района (наличие определенной инфраструктуры, подходящие геологические и ландшафтные условия).

Основное здание ионосферной станции (цифровой ионозонд с антенной, рабочие комнаты, оборудование локальной сети, мастерская, фотолаборатория, кухня и пр.) Магнитные павильоны: - вариационный (слева) - абсолютный (в центре) - технический (справа) Геофизическая обсерватория «Ключи» История, расположение, инфраструктура

Геофизическая обсерватория «Ключи» Задачи и виды измерения Геофизическая обсерватория «Ключи»: зарегистрирована в Международной ассоциации по геомагнетизму и аэрономии IAGA и сертифицирована Международной сетью INTERMAGNET как магнитная обсерватория (код "NVS"); зарегистрирована в Международном союзе по радионаукам URSI как ионосферная станция (код "NS355"); является станцией космических лучей мировой сети. На ГО получены однородные и практически непрерывные ряды длительностью более 40 лет.

Медленные вариации магнитного поля в Новосибирске по данным измерений на обсерватории «Ключи» (среднемесячные значения) и по модели IGRF-11. Первые магнитные данные, полностью отвечающие стандартам IAGA и доступные в машиночитаемом виде, были получены в конце 1966 г. (см., например, сайт МЦД-C1 по геомагнетизму, Эдинбург, На Обсерватории создана база цифровых магнитограмм с 1967 по 2004 гг. в виде графических TIFF-файлов (работы по сканированию выполнены при поддержке РФФИ). Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (история)

Старые магнитометры Кварцевые вариометры Боброва с фотозаписью (датчики и регистратор) Кварцевые магнитометры для абсолютных H- и D- наблюдений (QHM) Различные протонные магнитометры в кольцах Гельмгольца Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (история)

В 2003 г. магнитная служба Обсерватории начала переход на цифровую аппаратуру нового поколения. Были приобретены и установлены для регулярных измерений: оверхаузеровский магнитометр POS-1 (точность около нТл, частота измерений до 1 Гц, разработчик – ЛКМ УПИ- УГТУ, г. Екатеринбург) трехкомпонентный феррозондовый вариометр LEMI-008 (чувствительность около 0.1 нТл, частота измерений 1 Гц, разработчик - ЛЦ ИКИ АН Украины, г.Львов) - благодаря проекту CRENEGON (INTAS) и личной поддержке д-ра Ж.Рассона (Бельгия) и А.С.Потапова (ИСЗФ СО РАН, г.Иркутск) Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Наличие современной измерительной аппаратуры для проведения магнитного мониторинга и программного обеспечения для регистрации и обработки измерений, имеющиеся методические наработки и опыт позволили Геофизической обсерватории «Ключи» в ноябре 2004 г. получить статус магнитной обсерватории сети INTERMAGNET. Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Основные факторы, которые позволили обсерватории «Ключи» войти в INTERMAGNET: кадры и преемственность на обсерватории имелась сохранившаяся инфраструктура для обеспечения магнитных измерений обсерватория "Ключи" практически за всю свою историю находилась в структуре непрофильных институтов, научная тематика которых только частично касалась магнитных измерений и практически полностью была вне исследований ионосферы или космических лучей. Поэтому получение статуса было практически единственной возможностью продолжать развиваться и модернизироваться Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Непрерывные вариационные измерения: магнитометры: - оверхаузеровский протонный магнитометр POS-1 (с февраля 2003 г.) - феррозондовый магнитометр LEMI-008 (с мая 2004 г.) - цифровая магнитно-вариационная станция «Кварц-09» (с мая 2010 г.) компоненты (XYZ), (HDZ), F периодичность измерений 1 с разрешение нТл Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Абсолютные наблюдения магнитного склонения D, наклонения I и модуля полного вектора напряженности F: приборы – DI-магнитометры на основе немагнитных теодолитов 3Т2КП и Theo 020B (с 1991 г.), оверхаузеровский протонный магнитометр POS-1 (с 2003 г.); точность – до 6 для угловых величин и до нТл для модуля периодичность – обычно 3-4 раза в неделю для D,I продолжительность D,I-наблюдений – около мин. Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Схема расположения аппаратуры в магнитных павильонах. Основные принципы: Независимый компьютер для каждой системы Независимая система питания для каждого магнитометра и регистратора Независимая для каждой системы привязка к UT с помощью GPS-приемников (точность до 0.5 с) Компьютеры в техническом павильоне выполняют только управление магнитометрами и первичный сбор данных Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Диаграмма главных процедур обработки результатов вариационных измерений и вычисления базисных значений после абсолютных наблюдений Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап) Основные принципы: контроль на каждом этапе обработки (программный и визуальный, сравнением результатов разных магнитометров) протоколирование обработки, ведение электронных журналов работ в павильонах и с аппаратурой дублирование архивов данных

Статистика запросов данных обсерватории "Ключи" (NVS) с официального сервера INTERMAGNET (Оттава, Канада). Символ "о" – количество запросов суточных файлов минутных данных за месяц, гистограмма – количество запрошенных файлов за год. Слева – статистика по оперативным (Preliminary) данным, справа – по окончательным (Definitive) данным, которые готовятся по завершению года. Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

Сверки магнитометров обсерватории "Ключи" и инспекторские поездки на другие магнитные обсерватории: в ноябре 2004 г. на магнитной обсерватории "Kakioka" (Япония); в ноябре 2005 г. на обсерваториях «Магадан», «Южно-Сахалинск», «Хабаровск» (ИКИР ДВО РАН) в декабре 2006 г. и в августе 2007 г. на магнитной обсерватории "Паратунка" (ИКИР ДВО РАН, Камчатский край); в ноябре 2007 г. на магнитной обсерватории "Патроны" ИСЗФ СО РАН (г. Иркутск); в ноябре 2009 г. и в сентябре 2011 г. на Геофизической обсерватории "Арти" (ИГФ УрО РАН, г. Екатеринбург); в июле 2010 г. на магнитотеллурической станции "Узур" на о. Ольхон на Байкале (ИСЗФ СО РАН, г. Иркутск); в феврале 2012 г. на магнитной станции «Курчатов» и обсерватории «Алма-Ата» (Казахстан). Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап)

На базе обсерватории "Ключи" тестировались и сверялись магнитометры из Алма-Аты (Институт ионосферы), Горно- Алтайска (ГАГУ), Красноярска ("Востсибнефтегаз"), Новосибирска (ИНГГ СО РАН, НГУ, СНИИГГиМС). Геофизическая обсерватория «Ключи» Мониторинг магнитного поля (современный этап) Сверка DI-магнитометра из Алма-Аты (2008 г.) Сверка буссоли «Востсибнефтегаз» (2009 г.)

Baikal Магнитная съемка (абсолютные измерения D,I,F) на льду Байкала в марте 2009 г. и летом 2010 г. на о.Ольхон (совместно с ИСЗФ СО РАН, г.Иркутск). Оценка пространственного распределения склонения D, пункты измерения через 10 км, шкала в угл.мин. (справа) Olkhon Island Геофизическая обсерватория «Ключи» Полевые измерения

Магнитная станция «Байгазан» (Телецкое оз.): абсолютные DI-наблюдения и сравнение вариаций поля на Алтае (красные кривые) и в Новосибирске (синие кривые) Геофизическая обсерватория «Ключи» Полевые измерения

Основные проблемы, стоящие перед обсерваторией «Ключи» (и частично – перед другими магнитными обсерваториями): «финансовые» организационные измерительные Геофизическая обсерватория «Ключи» Проблемы

1.Поддержание обсерватории и ее инфраструктуры значительно более затратное, чем для «обычной» лаборатории (электричество, обогрев зданий и павильонов, транспорт, коммуникации) 2.Большие затраты сопровождаются сложностями с получением дополнительной поддержки из различных источников (гранты и хоздоговора), поскольку обсерваторская деятельность не дает возможностей выполнять ресурсоемкие работы без ущерба для основной задачи. Обсерватории – бюджетные организации, главный результат – данные, открытые для мировой научной общественности (через систему МЦД) 3.Проблемы с модернизацией аппаратуры, с командировками и др. (за последние 8 лет обсерватория не приобрела ни одного прибора непосредственно по бюджету, только в рамках госконтрактов со сторонними организациями) Геофизическая обсерватория «Ключи» Проблемы (финансовые)

1. Проблемы с кадрами Большой средний возраст сотрудников (пенсионный и предпенсионный) Нет молодежи, у выпускников вузов нет интереса к работе на обсерваториях: - низкие зарплаты - специфика работы на обсерватории, требующая некоторого консерватизма – как следствие, ограничены возможности в личном научном росте Геофизическая обсерватория «Ключи» Проблемы (организационные)

2. Отсутствие российского координирующего центра по геомагнетизму. Что ожидается: подготовка предложений и проектов по целевому финансированию магнитных обсерваторий организационно-правовая деятельность (защита территории обсерватории и прилегающих районов от застройки, регулирование отношений между обсерваториями различных ведомств, участие в картографической деятельности и т.п.) организация сверок магнитометров в РФ, помощь в участии в международных сверках помощь обсерваториям в кризисных ситуациях Геофизическая обсерватория «Ключи» Проблемы (организационные)

1.Возрастание техногенных помех (на обсерватории «Ключи» шум может достигать 1-2 нТл, единичные выбросы –до 5- 8 нТл) 2.Интенсивная застройка территорий вокруг обсерваторий (дачи, коттеджи и т.п.) – увеличение нагрузки на электросети, коммуникации, рост криминогенной обстановки и пр.) Вариации модуля F, измеренные протонным магнитометром POS-1 (вверху) и их разность с F, вычисленных по данным вариометра LEMI-008 (внизу). Выбросы dF вызваны небольшой рассинхронизацией измерений двумя системами Геофизическая обсерватория «Ключи» Проблемы (измерительные)

Особенности проблем Геофизической обсерватории «Ключи» аппаратура и специалисты находятся в Геофизической службе СО РАН, здания и инфраструктура – на балансе ИНГГ СО РАН результаты мониторинга, выполняемого на обсерватории (магнитного поля и, в большей степени, ионосферы и космических лучей) не вписываются в сферу проблем, решаемых ГС СО РАН и ИНГГ СО РАН помехи (вероятный источник – железная дорога на постоянном токе) Геофизическая обсерватория «Ключи» Проблемы (особенности)

Геофизическая обсерватория «Ключи» Перспективы Ожидаемый прогресс на обсерватории связывается: с ростом интереса к магнитным измерениям в целом, и к результатам регулярного мониторинга на обсерваториях; с перестройкой работы обсерватории для уменьшения зависимости от кадровой проблемы; с ожидаемым прогрессом в решении проблемы высокого уровня магнитного шума (пути – выполнить исследование этого шума и установить дополнительную стационарную автоматическую вариационную станцию в районе со спокойным полем); с участием обсерватории в научно-прикладных исследованиях по проблеме сейсмичности Алтая (в качестве опорной магнитной станции), с возобновлением измерений на пунктах векового ходя Сибири и Дальнего Востока

В целом, мы считаем, что Геофизическая обсерватория "Ключи" в Новосибирске будет продолжать работать и развиваться. И всегда главной нашей задачей будет обеспечение регулярного и непрерывного мониторинга магнитного поля Земли в соответствии с международными стандартами. Мы надеемся, что обсерватория достойно встретит свои юбилеи – 50 и 100 лет. Спасибо за внимание