Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023.Т. 45. №4. C. 201-228. ISSN 2079-6641

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИМЕРЕНИЙ
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-45-4-201-228
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 550.380.2

Содержание выпуска

Read English Version

Помехи от железной дороги в магнитных измерениях на Геофизической обсерватории «Новосибирск»

С.Ю. Хомутов¹^\ast, А. А. Ковалев², А.Ю. Гвоздарев¹, Н. Н. Семаков²

¹Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, Камчатский край, Елизовский район, c. Паратунка, ул. Мирная, д. 7, Россия
²Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, Россия

Аннотация. После перехода Геофизической обсерватории «Новосибирск» (NVS) на цифровые
магнитометры в результатах измерений проявились помехи в виде кратковременных скачков и выбросов амплитудой до нескольких нТл, которые ранее не были видны на аналоговой фотозаписи. Основной эффект наблюдается в вертикальной составляющей и в значениях модуля. В качестве возможного источника этих помех рассматривается железная дорога на постоянном токе, проходящая в 10 км к западу от обсерватории. В 2006-2012 гг. были выполнены маршрутные съёмки модуля F по двум профилям различной протяженности, примерно перпендикулярные железной дороге. Показано, что амплитуда помех падает с расстоянием R как 1/R. Сопоставление суточного распределения мощности шума в вертикальной составляющей вариаций поля на обсерватории с расписанием движения поездов (пригородных и пассажирских) также показало, что вероятным источником является железная дорога. Сделан обзор работ последних лет по проблеме влияния железных дорог и метро на результаты магнитных измерений на обсерваториях, при полевых измерениях и МТЗ. В рамках простой модели распределения токов утечки, учитывающей наличие высокоомного фундамента в геоэлектрическом разрезе в районе обсерватории, вычислены магнитные эффекты в вертикальной и горизонтальной составляющих поля. Модель дает только частичное объяснение наблюдаемых зависимостей. Отмечена тенденция снижения в последние годы интенсивности помех.

Ключевые слова: магнитные обсерватории, помехи, железная дорога

Получение: 17.11.2023; Исправление: 05.12.2023; Принятие: 13.12.2023; Публикация онлайн: 14.12.2023

Для цитирования. Хомутов С. Ю., Ковалев А. А., Гвоздарев А. Ю., Семаков Н. Н. Помехи от железной дороги в магнитных измерениях на Геофизической обсерватории «Новосибирск» // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023. Т. 45. № 4. C. 201-228. EDN: UGPBOY. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-45-4-201-228.

Финансирование. Работа С.Ю. Хомутова и А.Ю. Гвоздарева выполнена в рамках Государственного задания по теме (2021—2023 гг.) «Физические процессы в системе ближнего космоса и геосфер при солнечных и литосферных воздействиях», регистрационный номер АААА-А21-121011290003-0. Работа А. А. Ковалева и Н. Н. Семакова выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (проект FWZZ-2022-0019).

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут
ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^\astКорреспонденция: E-mail: khomutov@ikir.ru

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Хомутов С. Ю., Ковалев А. А., Гвоздарев А. Ю., Семаков Н. Н., 2023

© ИКИР ДВО РАН, 2023 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Jankowski J., Sucksdorff C. Guide for magnetic measurements and observatory practice. Warsaw: IAGA, 1996. 235 pp.
  2. Chaize L., Lavergne M. Signal et bruit en magnetotellurique, Geophysical Prospecting, 1970. vol. 18, no. 1, pp. 64–87.
  3. Szarka L. Geophysical aspects of man-made electromagnetic noise in the Earth – a review, Surveys in Geophysics, 1988. vol. 9, pp. 287–318.
  4. Margiono R., Yusuf M. On the influence of DC railway noise on variation data from Tangerang geomagnetic observatories / Proceeding Conference on Applied Electromagnetic Technology (AEMT), Lombok, 11 — 15 April, 2014, 2014, pp. 27–32.
  5. Padua M. B., Padilha A. L., Vitorello I. Disturbances on magnetotelluric data due to DC electrified railway: A case study from southeastern Brazil, Earth Planets Space, 2002. vol. 54, pp. 591–596.
  6. Ding X., Li Y., Wu Y., Duan S., Li Z., Yin Y., Pan L.A reduction method for magnetic disturbance caused by DC railway system, Earth Planets Space, 2021. vol. 73, pp. 107 https://doi.org/10.1186/s40623-021-01428-x.
  7. Chen C.-H., Lin C.-H., Yen H.-Y., Chen C.-R., Jan J. C., Wang C.-Ho, Liu J. Artificial magnetic disturbance from the mass rapid transit system in Taiwan,Terra Nova, 2017. vol. 29, pp. 306–311 https://doi.org/10.1111/ter.12277.
  8. Chang P.-Y., Hsu H.-L., Lin D.-J. Fikri, A., Puntu J. M. Characteristics of electromagnetic Taiwanese- Railway signals and the signals’ influences on magnetotelluric measurements,Terr. Atmos. Ocean. Sci., 2020. vol. 31, pp. 589–601 https://doi.org/10.3319/TAO.2020.07.02.01.
  9. Дядьков П. Г., Цибизов Л. В., Борисенко Д. А. Методика учета интенсивных промышленных помех при проведении магнитной съемки / Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. (г. Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.): Междунар. науч. конф.: Сб. материалов в 3 т., Т. 2, 2015, С. 57–62.
  10. Neska A., Reda J., Neska M., Sumaruk Y.On the influence of DC railway noise on variation data from Belsk and Lviv geomagnetic observatories,Acta Geophysica, 2013. vol. 61, no. 2, pp. 385–403 https://doi.org/10.2478/s11600-012-0058-0.
  11. Lingala M., Nelapatla P. C., Arora K. Evaluating the effect of noise from traffic on HYB Magnetic Observatory data during COVID-19 lockdown, Appl. Sci., 2022. vol. 12, pp. 2730 https://doi.org/10.3390/app12052730.
  12. Lowes F. J.DC railways and the magnetic fields they produce – the geomagnetic context, Earth
    Planets Space, 2009. vol. 61, pp. i–xv.
  13. Pirjola R., Newitt L., Boteler D., Trichtchenko L., Fernberg P., McKee L., Danskin D., Jansen van Beek G. Modelling the disturbance caused by a dc-electrified railway to geomagnetic measurements, Earth Planets Space, 2007. vol. 59, pp. 943–949.
  14. Pirjola R.Modelling the magnetic field caused by a dc-electrified railway with linearly changing leakage currents, Earth Planets Space, 2011. vol. 63, pp. 991–998.
  15. Yanagihara K. Magnetic field disturbance produced by electric railway, Memoirs of the Kakioka Magnetic Observatory, 1977. vol. 7, no. Supplement, pp. 17–35; translate to English, p.17–35
  16. Tokumoto T., Tsunomura S. Calculation of magnetic field disturbance produced by electric railway, Memoirs of the Kakioka Magnetic Observatory, 1984. vol. 20, no. 2, pp. 33–44; translate to English, p. 27–37
  17. Хомутов С. Ю., Янчуковский В. Л., Кузнецов В. В., Плоткин В. В. История развития Института геологи и геофизики СО (АН СССР и РАН) и его научных направлений. Новосибирск: Академ. изд-во «Гео», 2010.
  18. Горностаева Е. С., Оленченко В. В., Потапов В. В. Строение Шадрихинского разлома (Правобережное Приобье) по данным аудиомагнитотеллурического зондирования /Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. (г. Новосибирск, 2015 г.): Междунар. науч. конф.: Сб. материалов в 3 т., Т. 2, 2014, С. 32–35.
  19. Processor Overhauser Sensor – Magnetometer., User Manual: Ural State Technical University, 2004.
  20. Santarelli L., Palangio P., De Lauretis M. Electromagnetic background noise at L’Aquila Geomagnetic Observatory,Ann. Geophysics, 2014. vol. 52, no. 2, pp. G0211 https://doi.org/10.4401/ag-6299.
  21. Xie Fan, Teng Yuntian, Xu Xuegong, Xing Xichun, Hu Xingxing Magnetic perturbation to geomagnetic observation caused by Tianjin railway transit,Acta Seismologica Sinica, 2011. vol. 33, no. 2, pp. 252–261.

Информация об авторах

Сергей Юрьевич Хомутов – кандидат физико-
математических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий Геофизической обсерваторией «Паратунка», Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, с. Паратунка, Камчатка, Россия, ORCID 0000-0002-6231-7041.

Ковалев Александр Александрович – младший научный сотрудник Лаборатории (обсерватории) солнечно-земной физики Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, ORCID 0009-0006-0528-6935.

Гвоздарев Алексей Юрьевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник обсерватории «Паратунка», Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, с. Паратунка, Камчатка, Россия, ORCID 0000-0002-0196-4712.

Семаков Николай Николаевич – старший научный сотрудник Лаборатории (обсерватории) солнечно-земной физики Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, ORCID 0000-0003-4067-5603.

Читать статьюСкачать статью