Анна Александровна КУРАКОВА, к. г. н., мл. н. с. НИЛ эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева (проект «Опасные русловые процессы на равнинных реках Западной Сибири»)
Мое знакомство с русловыми процессами началось с книги И.В. Попова «Загадки речного русла», которую я случайно прочитала на 2 курсе, учась в Тюменском государственном университете по направлению «Экология и природопользование». Уже тогда мои курсовые и дипломная работы были отдаленно связаны с эрозионной деятельностью рек. Еще в магистратуре, обучаясь на кафедре физической географии мира и геоэкологии, я познакомилась с проф. Р.С. Чаловым, с которым начала ездить в экспедиции на Обь, что определило мое научное будущее.
Аспирантуру я проходила уже на кафедре гидрологии суши и под руководством Р.С. Чалова в 2022 г. защитила кандидатскую диссертацию на тему «Гидролого-морфодинамический анализ русел и опасные проявления русловых процессов на равнинных реках Обь-Иртышского бассейна (лесная зона)». В своей работе я изучала одно из опасных проявлений русловых процессов — размывы берегов — при помощи ГИС-технологий. Это направление исследований активно развивается как у нас, так и зарубежом. Работа выполнялась в рамках гранта РФФИ для аспирантов. Перед нами стояла задача выявить закономерности размывов берегов на реках Обь-Иртышского бассейна и связать их с разными природными факторами, в первую очередь с гидрологическими. Также в ходе работы были разработаны методология оценки и прогнозирования размывов берегов, даны рекомендации по безопасному и эффективному водохозяйственному и воднотранспортному освоению территории Обь-Иртышского бассейна, что получило отклик в местной администрации бассейна внутренних водных путей. В статье отражены ключевые результаты моего исследования.
Во время моего обучения и работы в Научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева я ежегодно выезжала на главные объекты своего научного интереса — Обь и Иртыш. К настоящему моменту мной пройдена Обь от слияния Бии и Катуни до г. Барнаула, участок Оби ниже г. Новосибирска и в районе г. Колпашево, а также удалось поработать на всем протяжении средней и нижней Оби от г. Нижневартовска до г. Салехарда; на Иртыше я работала на всем его протяжении: от государственной границы и до слияния с Обью.
В ходе экспедиционных исследований удавалось не только собирать уникальные данные о рассредоточении стока воды по длине рек, но и отбирать пробы руслообразующих наносов и пробы воды на мутность, а также реализовывать одну из моих важных задач — изучение и картографирование размывов в первую очередь пойменных берегов. После защиты диссертации передо мной встал вопрос, чем заниматься дальше: с одной стороны, хотелось более углубленно изучить и снять нерешенные в ходе диссертационного исследования вопросы по размывам берегов рек Обь-Иртышского бассейна, а с другой — расширить географию, попробовать что-то новое. Поэтому был найден некоторый компромисс: исследовать всю Западно-Сибирскую равнину, включив северные реки (Надым, Пур, Таз и их притоки), а из южных — Ишим.
Это и стало моим новым грантом, где я являюсь руководителем «Опасные русловые процессы на равнинных реках Западной Сибири» (2023–2025 гг.). Основной задачей проекта является проведение комплексного анализа размывов берегов на равнинных реках Западной Сибири с получением их количественных характеристик и классификацией рек по типу и степени опасности. Реализация проекта имеет как прикладное, так и фундаментальное значение. С одной стороны, ожидаемые результаты могут помочь в решении проблем, связанных с освоением и развитием рек и приречных пространств, а с другой — внести существенный вклад в развитие теории об опасных проявлениях русловых процессов и значительно улучшить методы их прогнозирования и в целом повысить эффективность управления русловыми процессами. Помимо этого я активно занимаюсь региональными исследованиями русловых процессов на таких реках, как Лена, Северная Двина, участвовала в работах по Тереку, Камчатке и др.
Помимо осуществления научной деятельности, я являюсь ученым секретарем нашей лаборатории и в целом отвечаю за организацию ее научного процесса. В мои обязанности входят организация и проведение научно-технического совета, работа с системой ИСТИНА, помощь в подготовке отчета по государственному заданию.
Алексей Андреевич ПОЛЮХОВ, к. г. н., мл. н. с. кафедры метеорологии и климатологии (проект «Роль трехмерной структуры атмосферного аэрозоля в прогнозе погоды на территории Северной Евразии»)
Еще в школе самыми интересными предметами для меня были физика и география, что предопределило выбор кафедры метеорологии и климатологии после моего поступления на географический факультет в 2011 г. На втором году обучения студенты изучают дисциплину «Физика атмосферы», где в числе иных тем про радиационные процессы в атмосфере читает лекции д. г. н., профессор Н.Е. Чубарова. Как я помню, уже на второй лекции я понял, что хочу заниматься именно этим направлением метеорологии. И вот уже 12 лет я изучаю, как атмосферный аэрозоль влияет на распространение радиации в атмосфере и на различные метеорологические элементы и как знания о распределении аэрозолей могут улучшить точность прогноза погоды и климата.
Совместно с научным руководителем Натальей Евгеньевной Чубаровой в рамках моей кандидатской диссертации мы оценили влияние свойств аэрозолей на точность прогноза приземной температуры в официальной, оперативной мезомасштабной модели ФГБУ «Гидрометцентра России» COSMO-Ru, результатами которой пользуются отечественные синоптики во всех регионах РФ. Удалось включить в модель COSMO-Ru совершенно новые данные по свойствам атмосферного аэрозоля и доказать, что это приводит к улучшению прогноза приземной температуры воздуха в отдельных случаях до 1°С, что в рассмотренных условиях является существенной величиной. Данный результат был также принят во внимание мировым консорциумом по мезомасштабному моделированию COSMO, что позволило использовать модернизированную версию модели для оперативного счета еще в более чем 20 странах.
Кроме модельных расчетов, очень важно наблюдать за межгодовой динамикой аэрозоля в различных частях России. Так нами было проанализированы современные тренды содержания аэрозолей на Европейской территории России и на Кавказе. Загрязнению воздушного бассейна московского мегаполиса посвящено значительное количество работ. На основе высокоточных, спектральных данных международной сети AERONET впервые удалось оценить современные изменения содержания аэрозолей в московском воздухе.
Следует отметить, что меры правительства Москвы по ужесточению экологической политики провели к существенному уменьшению аэрозольного загрязнения. С другой стороны, уменьшение количества аэрозолей приводит к увеличению температуры воздуха в Московском регионе на 0.1–0.2 градуса, полученные результаты были опубликованы в Atmospheric Research в 2024 г. Кроме того, была впервые была обнаружена связь роста индекса засушливости на Ближнем Востоке с увеличением концентрации минеральной пыли в керне Эльбруса за последние 150 лет (Kutuzov et al., 2019). Данные результаты очень востребованны в мировом сообществе, они были опубликованы в трех статьях в высокорейтинговых журналах.
Также нами была модифицирована единственная российская климатическая модель Института вычислительной математики имени Г.И. Марчука — INMCM, участвующая в международных климатических экспериментах CMIP в рамках докладов Межправительственной группы экспертов по изменению климата. В данную климатическую модель была включена современная параметризация расчета концентрации облачных капель в зависимости от содержания аэрозолей. Она позволяет модели INMCM воспроизводить увеличение солнечной радиации, приходящей на поверхность Земли, которое отмечается в Европе в последние десятилетия по данным наблюдений. Это выводит отечественную климатическую модель в один ряд с передовыми международными климатическими моделями, в которых учитываются данные процессы.
Предыдущие работы показали, что для дальнейшего понимания влияния аэрозолей на погоду и климат необходимо учитывать его вертикальную структуру, в особенности в нижних слоях атмосферы, где и живут люди. Поддержанный молодежный проект РНФ направлен на изучение особенностей вертикальной структуры различных типов аэрозолей, таких как минеральная пыль, морская соль, черный углерод и другие, и их воздействие на потоки солнечной радиации и нагрев нижней тропосферы. Так нами было обнаружено, что аэрозоли могут существенно изменять прогноз погоды в нижних 1,5 километрах над поверхностью земли, а на 2 метрах этот эффект может накапливаться с течением времени на 0,6°С за 100 часов прогноза.
Более детально с результатами наших исследований можно познакомиться в статье Poliukhov A.A., Zhdanova E.Y., Chubarova N.Y. Long-term variations of aerosol optical depth according to satellite data and its effects on radiation and temperature in the Moscow megacity // Atmospheric Research. — 2024. — Vol. 304. — P. 107398.
Для комплексного понимания процессов необходимо выходить за рамки своего узкого исследования и принимать участие в проектах по смежным темам. Так, например я принимал участие в проектах по изучению ультрафиолетовой радиации, аэрозолей по ледниковому керну Эльбруса, мегагранта географического факультета. На данный момент совместно с сотрудниками НИВЦ МГУ мы разрабатываем вихреразрешающую модель с учетом переноса радиации и аэрозолей, которая будет отличным инструментом для более детального, с шагом в несколько метров, изучения их взаимодействия.
Кроме участия в проектах и написания статей, очень важен и международный обмен, поэтому для каждого ученого необходимо принимать участие в различных конференциях. Это прекрасный способ познакомиться с людьми, которых ты цитируешь, узнать напрямую от создателей информацию о новых методах, моделях, спутниках, и посмотреть мир. За свою научную карьеру я побывал на конференциях в Новой Зеландии, Китае, Германии, Австрии, Греции, Италии, также в этом году планируются конференции в Испании и Индии. А еще однажды мне посчастливилось принять участие в рейсе НИС «Академик Страхов», где моей основной задачей было измерение характеристик аэрозолей по ходу движения судна от Шри-Ланки через Аравийское, Красное, Средиземное моря и вокруг Европы до Калининграда! Также у меня было множество экспедиций в Приэльбрусье, начиная от студенческих практик, заканчивая участием в бурении ледника на западном плато Эльбруса и измерением содержания аэрозоля на западной вершине.
Помимо научной деятельности, я веду преподавательскую работу. В первую очередь это проведение семинаров по метеорологии для первого курса и курс «Химия атмосферы» для второго курса студентов нашей кафедры. Также я веду часть курса «Глобальные изменения климата и устойчивое развитие» для студентов 4 курса химического факультета МГУ. Сюда же можно отнести участие в проведении практики студентов первого курса географического факультета в Сатино и организацию зимних полевых работ. В 2023 г. я возил студентов в г. Кисловодск, где мы изучали вертикальное распределение аэрозольных частиц размером меньше 10 мкм. В 2024 г. экспедиция проводилась совместно с доцентом кафедры метеорологи и климатологии П.А. Тороповым на южном склоне г. Эльбрус и работы были посвящены изучению метелевого переноса.
Материал подготовили А.А. Куракова (к. г. н., мл. н. с. НИЛ эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева) и А.А. Полюхов (к. г. н., мл. н. с. кафедры метеорологии и климатологии).
