EN
Кафедра физики атмосферы

сайт: http://atmosphere.phys.msu.ru
email: atmosphere@physics.msu.ru
тел.: +7(495)939-20-89

Зав. кафедрой – академик РАН Мохов Игорь Иванович
комн.: 4-69
тел.: +7(495)939-38-06
email: mokhov_ii@physics.msu.ru

В последнее время в геофизике и в том числе в физике атмосферы особое внимание уделяется комплексным проблемам, лежащим на стыке различных областей знаний. В основе физики атмосферы - исследование атмосферы физико-математическими методами . Она строится на фундаменте общей и теоретической физики – в ней широко используются представления геофизической гидродинамики, неравновесной термодинамики и статистической физики, оптики, теории волн, механики и электродинамики сплошных сред, радиационного переноса, химических процессов в атмосфере и др. Важнейший метод исследований - математическое моделирование. В физике атмосферы особое значение имеют «природные наблюдения», экспериментальные данные по измерениям в атмосфере уникальные и необходимо развитие методов получения данных, их верификации и анализа.

Физика атмосферы представляет собой науку, достижения которой все более востребованы мировым сообществом, все более разносторонне и глубоко реализуются при решении практически важных задач и обогащают физику в целом, примером тому – история кафедры физики атмосферы

В настоящее время на кафедре физики атмосферы физического факультета МГУ реализованы учебные программы для бакалавров и магистров под общим названием «Физика атмосферы и околоземного космического пространства»

Цель программы – получение современных профессиональных знаний в области физики атмосферы, включая и верхнюю, и околоземного космического пространства.

Программа «Физика атмосферы и околоземного космического пространства» направлена на обучение студентов профессиональным навыкам и компетенциям в области экологии атмосферы (изучение различных примесей в атмосфере и их переноса, анализа результатов хозяйственной деятельности человека; Пример глобальной реконструкции полного электронного содержания в околоземном космическом пространстве описания климатической системы Земли и прогноза погоды и задач дистанционного исследования атмосферы Земли и околоземного пространства различными методами, включая томографические. Дистанционные исследования используются для оперативного научного и прогностического мониторинга динамики атмосферных процессов на различных высотах, температуры, газового и аэрозольного состава атмосферы, свойств облаков, осадков, и т.д. Кроме того, эти методы используются и для исследования атмосфер других планет. За разработку метода спутниковой радиотомографии ионосферы сотрудники кафедры совместно с сотрудниками ПГИ и ИЗМИРАН отмечены Государственной премией РФ в области науки и техники.

Лекции сопровождаются иллюстрациями результатов современных экспериментальных и теоретических исследований атмосферы и климата, а также в рамках практических занятий. Экспериментальный материал для ряда исследований получен на собственной наблюдательной базе. На летней практике студентов. Кацивели-2013 Все курсы обеспечены электронными презен-тацииями и материалами для самостоятельного изучения. Лекции читаются с использованием совре-менных мультимедий-ных возможностей и проекционного оборудования.

Неотъемлемой частью обучения являются практические работы в лабораториях и экспедициях, имеющих широкий географический охват – от Подмосковья до Крыма и Камчатки.

Области науки и профессии, где может применить свои знания выпускник программы – физика атмосферы, метеорология и исследования климата, геофизика, экология, системы геофизического мониторинга, сбора и обработки информации, геофизические спутниковые системы.

Перечень обязательных дисциплин магистерской программы: Основы теории климата, Оптика атмосферы, Дистанционное зондирование атмосферы и околоземного космического пространства, Электрические поля и процессы в атмосфере, Общая циркуляция атмосферы и ее численное моделирование, Современные спутниковые навигационные системы и основы их применения в геофизике, Радиотомография верхней атмосферы, Волновые и турбулентные процессы в атмосфере, Численные методы в геофизике и др.

Предприятия, научные организации, на которых обучающийся может проходить научно-исследовательскую практику и работать по окончании обучения – институты и организации Российской академии наук (Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, ИЗМИРАН, ИСЗФ СО РАН, ИФЗ РАН и др.), Росгидромета (Гидрометцентр РФ, Институт прикладной геофизики и др.), организации экологического мониторинга (МосЭкоМониторинг и др.).

Дополнительные материалы о кафедре

Темы курсовых работ для 2-ого курса

Краткая история кафедры

Кафедра физики атмосферы в составе отделения геофизики была организована в 1946 г. по инициативе академика В.В. Шулейкина и чл.-корр. АН СССР А.С. Предводителева.

Первым руководителем кафедры был профессор А.Ф. Дюбюк. В разные годы кафедру возглавляли: академик А.М. Обухов, профессора А.Х. Хргиан, Ю.П. Пытьев, Г.Г. Хунджуа. В 1994 - 2015 гг. кафедрой заведовал профессор В.Е. Куницын. В настояцее время заведующий кафедрой - академик РАН И.И.Мохов.

Профессор А.Ф. Дюбюк внёс весомый вклад в физику облаков, создание школы изучения динамики локальных атмосферных процессов на основе теории и измерений. Одновременно он был крупнейшим синоптиком страны и участником создания основ современного прогноза погоды. С 1965 г. на кафедре существует научная школа А.Ф. Дюбюка, изучающая динамику среднемасштабных атмосферных процессов, прежде всего облака и обтекание гор (проф. В.Н. Трубников, д.ф.м.н. В.Н. Кожевников и др.).

Академик А.М. Обухов, выдающийся гидромеханик и геофизик — один из крупнейших ученых, работавших в области физики атмосферы. С 1956 г. и до своей кончины (1989 г.)— бессменный директор Института физики атмосферы АН СССР. В 60-е годы он был президентом Международной ассоциации метеорологии и физики атмосферы; членом Американского геофизического союза; Королевского метеорологического общества Великобритании. Им сформулированы новые физические понятия и математический аппарат: введено понятие пространственного спектра энергии турбулентных пульсаций и определена его форма; введено понятие меры пространственной неоднородности скалярных полей типа пассивной примеси и скорости её диссипации, на основе которых описание статистической структуры таких полей в турбулентном потоке получило количественную форму; открыт и получил всеобщее признание «закон двух третей для температурного поля»; введено понятие систем гидродинамического типа, которые обладают фундаментальными свойствами симметрии уравнений гидродинамики несжимаемой жидкости; сформулирован закон Колмогорова — Обухова для структуры мелкомасштабной турбулентности; обоснован закон Ричардсона – Обухова, найден синоптический масштаб Обухова и.т.д.

С именем профессора А.Х. Хргиана, работавшего на кафедре с 1947 г., связаны такие направления исследований, как физика облаков и физика атмосферного озона. Исследования по физике облаков, проводимые в ЦАО и на кафедре физики атмосферы, увенчались созданием прочной экспериментальной и теоретической базы национальной школы физики облаков и осадков, признанным главой которой был А.Х. Хргиан. Исследования по физике атмосферного озона начались на кафедре в 1954 г. с приходом Г.И. Кузнецова. Заслугой А.Х. Хргиана является то, что он задолго до многих, в том числе и за рубежом, оценил значение атмосферного озона и подготовил созданную им национальную школу физики атмосферного озона к «озонному буму» 70—80-х годов.

За время существования кафедры были созданы и получили дальнейшее развитие следующие научные направления и школы, имеющие мировую известность:

  • Геофизическая гидродинамика (акад. А.М. Обухов, проф. М.В. Курганский)
  • Динамическая метеорология и теория обтекания гор (проф. А.Ф. Дюбюк, акад. А.М. Обухов, д.ф.м.н. В.Н. Кожевников)
  • Физика облаков и осадков (проф. А.Х. Хргиан)
  • Турбулентность атмосферы (акад. А.М. Обухов)
  • Физика атмосферного озона (проф. А.Х. Хргиан, доц. Г.И. Кузнецов)
  • Процессы тепломассообмена на границе океан—атмосфера (проф. Г.Г. Хунджуа)
  • Радиофизика ионосферы (проф. В.Д. Гусев).
  • Дистанционное зондирование и радиотомография верхней атмосферы и ближнего космоса (проф. В.Е. Куницын)

С начала 80-х годов, когда на кафедру пришла группа, возглавляемая проф. Г.Г. Хунджуа, начались работы по взаимодействию между океаном и атмосферой. Исследование тепло- и массообмена на поверхности раздела океан—атмосфера является ключевой задачей энергетики атмосферы; вместе с солнечной радиацией и радиационными процессами в атмосфере эти процессы определяют тепловой баланс Земли. Была разработана оригинальная аппаратура для непрерывной регистрации профиля температуры в тонких слоях воды и воздуха. В результате проведения натурных регистраций был получен уникальный банк данных наблюдений по многим акваториям Мирового океана при различных гидрометеорологических условиях и волнениях моря до 4-х баллов. В последние годы на базе метеоданных из Интернета были проведены исследования Тихоокеанского тропического бассейна (ТТБ) и феномена Эль-Ниньо, определен источник дополнительной теплоты и получена оценка накопления тепла в ТТБ. Получены оценки гидрологических характеристик паводков важнейших рек с учетом добавочной влаги, поступающей на сушу от Эль-Ниньо, выявлено влияние феномена Эль-Ниньо на катастрофические наводнения на Земле.

Группой атмосферного озона (доц. Г.И. Кузнецов) проведены исследования формирования, динамики и трендов озонового слоя Земли в условиях естественных и антропогенных воздействий на атмосферу. Экологические приложения проблемы атмосферного озона заставляют обратить особое внимание на исследование ультрафиолетовой облученности и на режим приземной концентрации озона. В этих направлениях кафедра активно работала с ИФА и ЦАО в рамках международных проектов EUROTRAC-TOR-2, TROICA. В числе основных результатов группы следует отметить пионерские исследования связи озона с особенностями общей циркуляции, волновой активностью и типами циркуляции; создание первых банков озонометрических наблюдений и разработку эмпирической модели атмосферного озона в земной атмосфере; построение первого «синтезированного спектра колебаний» озона в динамическом диапазоне от минут до 11-летнего периода; исследование приземного озона и создание моделей анализа и прогноза региональных и локальных аварийных выбросов. В течение 60—90-х годов было проведено более 10 крупных экспедиционных исследований озона и аэрозоля, включая рейсы научно-исследовательских судов и исследования в высокогорных областях Памира.

В конце 90-х годов на кафедру пришла группа радиофизиков (доц. А.Г. Вологдин, доц. С.Ф. Миркотан, с.н.с. Л.И. Приходько и др.), возглавляемая проф. В.Д. Гусевым, которая выполнила серию фундаментальных работ по ряду международных проектов. Были организованы экспедиционные наблюдения по дистанционному радиозондированию неоднородной ионосферы. Разработанная в группе математическая теория полного корреляционного анализа позволила получить данные о характере анизотропии неоднородностей и их динамики. Под руководством проф. В.Д. Гусева и доц. С.Ф. Миркотана был создан ряд методик по дистанционной диагностике тонкой структуры ионосферы, позволивших получить пионерские данные о динамике и геометрии неоднородностей.

С приходом на кафедру проф. В.Е. Куницына начались работы по разработке методов дистанционного зондирования и спутниковой томографии атмосферы и ближнего космоса. Целью данных работ является исследование состояния и экологии атмосферы на основе данных мониторинга. В последние годы в группе были разработаны методы спутниковой радиотомографии (РТ) ионосферы, включая лучевую, дифракционную и статистическую РТ. На основе развитых РТ методов совместно с Полярным геофизическим институтом РАН были проведены первые эксперименты по РТ ионосферы. Впервые в мире были получены изображения локализованных неоднородностей ионосферы (дифракционная РТ), реконструированы радиотомографические сечения глобальной структуры ионосферы (лучевая РТ), получены спектры флуктуаций электронной плотности (статистическая РТ). В дальнейшем сотрудниками кафедры были проведены многочисленные РТ исследования в России, США, Скандинавии, Юго-восточной Азии в совместных работах с рядом отечественных и зарубежных научных центров. Разработанные методы спутниковой РТ открывают перспективу создания региональных и глобальной систем мониторинга атмосферы и околоземного пространства. За разработку метода спутниковой радиотомографии ионосферы сотрудники кафедры (проф. В.Е. Куницын, с.н.с. Е.С. Андреева, н.с. О.Г. Разинков) совместно с сотрудниками ПГИ и ИЗМИР РАН были отмечены Государственной премией РФ в области науки и техники 1998 г.

C 2016 г. кафедрой заведует проф. И.И. Мохов, под руководством которого ведутся исследования климатических процессов в сотрудничестве с Институтом физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, директором которого он является.