Общие сведения

Заведующий кафедрой
профессор Куницын Вячеслав Евгеньевич

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. С 1994 г. кафедрой заведует профессор В.Е. Куницын.

Профессор А.Ф. Дюбюк внес 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 ее 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. Хрги-ана 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). Кафедра взаимодействует со многими ведущими отраслевыми и академическими институтами: Институтом физики атмосферы РАН, Гидрометеоцентром, Полярным геофизическим институтом РАН, МФТИ, ИЗМИР РАН, ЦАО, ИРЭ, Институтом прикладной геофизики и др.

Основные направления научной и учебной деятельности кафедры связаны с изучением физических закономерностей изменений состояния и экологии атмосферы.

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.

Группа атмосферного озона (доц. Г.И. Кузнецов) занимается исследованием формирования, динамики и трендов озонового слоя Земли в условиях естественных и антропогенных воздействий на атмосферу. Экологические приложения проблемы атмосферного озона заставляют сейчас обратить особое внимание на исследование ультрафиолетовой облученности и на режим приземной концентрации озона. В этих направлениях кафедра активно работает 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.

Исследования научной школы А.Ф. Дюбюка продолжаются на кафедре в группе д.ф.м.н. В.Н. Кожевникова. Направления исследований в группе: создание современных гидродинамических моделей обтекания гор; исследование физики процессов обтекания гор на основе теории и экспериментальных измерений в природе; решение прикладных задач в областях прогноза погоды, теории климата, оценки опасных очагов турбулизации, ветроэнергетики, возмущений озонового слоя.

В конце 80-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. Конечной 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.

В настоящее время на кафедре работают 2 профессора (В.Е. Куницын и Г.Г. Хунджуа), 5 доцентов и 10 научных сотрудников (д.ф.м.н. В.Н. Кожевников и 9 кандидатов наук). Для преподавания на кафедре привлекаются известные ученые: академик Г.С. Голицын, проф. В.М. Березин, проф. М.В. Курганский, проф. А.Б. Успенский, проф. В.Б. Лапшин, проф. Ю.Н. Черкашин и другие. Cреди выпускников кафедры более 60 кандидатов и 10 докторов наук. Педагогический и научный состав кафедры обеспечивает преподавание пятнадцати основных спецкурсов и более десяти спецкурсов по выбору, охватывающих основные направления современной физики атмосферы. Экспериментальная подготовка студентов на кафедре начинается с задач спецпрактикума и продолжается на выездных производственных практиках. Завершается она работой на установках в научных лабораториях кафедры и в сотрудничающих с кафедрой научно-исследовательских институтах. Учебный план кафедры соответствует учебным планам аналогичных кафедр ведущих отечественных и зарубежных университетов. Все это позволяет студентам получить необходимые знания для выполнения курсовых и дипломных работ и для успешного продолжения педагогической и научной деятельности в области физики атмосферы. Выпускники кафедры имеют возможность включиться в разработку многих важнейших научных программ, таких, как прогноз климата и погоды, региональный и глобальный мониторинг состояния и экологии атмосферы и т.д.