С целью определения влияния крупных городских агломераций на среду обитания при ИДГ РАН с 2014 г. функционирует Центр геофизического мониторинга г. Москвы, в котором систематически выполняются инструментальные наблюдения за геофизическими полями и метеорологическими характеристиками приземной атмосферы. С учетом возникновения новых задач, а также необходимости расширения технических возможностей Центра в 2022 г. проведена его модернизация: расширен перечень регистрирующих средств и обновлены методики наблюдений и анализа данных. Получаемые в Центре данные позволяют оценить взаимосвязь энергетических параметров приземного слоя атмосферы с возмущениями геофизических полей природного итехногенного происхождений и уровнем загрязнения атмосферы мелкодисперсными частицами. In order to determine the impact of large urban agglomerations on the habitat, the Moscow Geophysical Monitoring Center has been operating at the IDG RAS since 2014, where instrumental observations of geophysical fields and meteorological characteristics of the surface atmosphere are systematically carried out. Taking into account the emergence of new tasks, as well as the need to expand the technical capabilities of the Center in 2022, its modernization was carried out: the list of recording tools was expanded and the methods of observation and data analysis were updated. The data obtained at the Center allow us to assess the relationship between the energy parameters of the surface layer of the atmosphere with disturbances of geophysical fields of natural and man-made origin and the level of atmospheric pollution by fine particles.

Wind transport of an air-borne dust cloud in the atmospheric boundary layer in the neighborhood area of a surface mine is analyzed by numerical solution of the Navier–Stokes equations in their full form for a compressible liquid and in a subsonic flow approximation. The dust source is a large-scale blast at a total mass of ∼ 100 g of TNT at a depth of 250 m in the pitwall rock mass. The calculations take into account a portion of dust raised above ground surface by blasting. The size of the surface areas of air-borne dust concentrations above maximal allowable values is estimated. The relationship of this size and the wind direction–pitwall angle α is analyzed. The maximal distance between the pitwall and the area of dust concentration above MAV is 3 km. The exposure duration at the fixed point on ground surface is independent of the angle α and ranges from a few minutes at a distance of 500 m from the blast center to a dozen minutes at a distance of 3 km.

Методами численного решения полной системы уравнений Навье - Стокса для сжимаемой жидкости в дозвуковом приближении исследован перенос ветром облака взвешенной пыли в атмосферном пограничном слое территории, прилегающей к горнорудному карьеру. Источник пыли - массовый взрыв с суммарной массой заряда ~ 100 т тротила, расположенный на уступе борта карьера на глубине 250 м. В расчетах учитывается часть пыли источника, поднявшаяся в результате взрыва над дневной поверхностью карьера. Проведены оценки размеров области, где концентрация взвешенной пыли над поверхностью превышает предельно допустимые значения. Исследована зависимость этих размеров от угла α между направлением ветра и бортом карьера. Показано, что максимальное расстояние от борта карьера, на котором концентрация пыли превышает предельно допустимые значения, составляет 3 км. Длительность воздействия в фиксированных точках над поверхностью не зависит от угла α и растет от нескольких минут на расстоянии 500 м от центра взрыва до десятка минут на расстоянии 3 км. Wind transport of an air-borne dust cloud in the atmospheric boundary layer in the neighborhood area of a surface mine is analyzed by numerical solution of the Navier-Stokes equations in their full form for a compressible liquid and in a subsonic flow approximation. The dust source is a large-scale blast at a total mass of ~ 100 g of TNT at a depth of 250 m in the pitwall rock mass. The calculations take into account a portion of dust raised above ground surface by blasting. The size of the surface areas of air-borne dust concentrations above maximal allowable values is estimated. The relationship of this size and the wind direction-pitwall angle α is analyzed. The maximal distance between the pitwall and the area of dust concentration above MAV is 3 km. The exposure duration at the fixed point on ground surface is independent of the angle α and ranges from a few minutes at a distance of 500 m from the blast center to a dozen minutes at a distance of 3 km.

Описаны инструментальные наблюдения за уровнем инфразвукового фона в полосе частот 1-20 Гц от работающей техники при вывозе руды из карьеров Лебединского и Стойленского ГОКов. Ежедневно в карьерах работают более 130 единиц основной горной техники, которые являются источником интенсивных инфразвуковых колебаний. Измерения проводились в период с июня по октябрь 2022 и 2023 гг. Проведенные исследования показали, что увеличение количества массовых взрывов в 2023 г. и, как следствие, интенсификация вывоза руды, привело к возрастанию инфразвукового фона на 4-9 дБ по сравнению с 2022 г. Однако его значение не превышает предельно допустимые уровни для территории жилой застройки 75÷90 дБ. Instrumental observations of the level of the infrasound background in the frequency band of 1-20 Hz from working equipment during the export of ore from the Lebedinsky and Stoilensky quarries are described. More than 130 units of basic mining equipment operate in the quarries every day, which are a source of intense infrasound vibrations. The measurements were carried out between June and October 2022 and 2023. The conducted studies have shown that an increase in the number of mass explosions in 2023 and, as a result, the intensification of ore export, led to an increase in the infrasound background by 4-9 dB compared to 2022. However, its value does not exceed the maximum permissible levels for residential areas of 75-90 dB.

Описание инструментальных наблюдений за уровнем инфразвукового фона в полосе частот 1…20 Гц от работающей техники при вывозе руды из карьера Лебединского ГОКа. Ежедневно в карьере работает более 130 единиц основной горной техники, которые являются источником интенсивных инфразвуковых колебаний. Измерения проводились в период с июня по октябрь 2022 г. Проведенные исследования показали, что средний уровень инфразвукового фона при работе горной техники равен ~ 55÷62 дБ. The report describes instrumental observations of infrasound background levels in the frequency range of 1…20 Hz generated by operating machinery during ore removal from Lebedinsky GOK quarry. More than 130 units of heavy mining equipment operate daily at the quarry, serving as sources of intense infrasound vibrations. Measurements were conducted from June to October 2022. The studies showed that the average infrasound background level during the operation of mining machinery is approximately ~55÷62 dB.

Описывается численная модель для расчета взрывов ВВ в скважинах, которая предусматривает возможность превращения выброшенного из воронки взрыва вещества в дискретные частицы (пыль и камни) и расчета движения этих конденсированных частиц и их взаимодействия с газовым потоком в рамках уравнений движения многофазных сред. Приводятся результаты расчета нескольких взрывов ВВ массой 1000 кг в скважинах глубиной 15 м, демонстрирующие образование и эволюцию газопылевого облака, изменение со временем массы частиц разного размера в воздухе и их распределение по пространству. Проведен численный анализ поведения в поле ветра газопылевого облака после завершения его подъема, и получена в первом приближении зависимость поверхностной концентрации мелкодисперсных частиц от времени на расстояниях до нескольких километров от борта карьера. Согласно расчетам, в условиях рассмотренной задачи превышение предельно допустимой концентрации взвешенных частиц в атмосфере на расстояниях, превышающих 500 м от борта карьера по ветру, достигнуто не будет. A numerical model for calculating explosive detonation in boreholes is described. The model provides for the possibility of converting ejecta from the explosion crater into discrete particles (dust and stones) and calculating the motion of these condensed particles and their interaction with the gas flow within the framework of the equations of motion of multiphase media. The results of the calculation of 1000 kg TNT explosions in several boreholes 15 m deep are presented. These calculations demonstrate the formation and evolution of a gas and dust cloud, the change in the mass of particles of different sizes in the air with time, and their spatial distribution. A numerical analysis of the behavior of a gas and dust cloud in the wind field after completion of its rise was carried out, and the first approximation of dependence of the surface concentration of fine particles on time was obtained at distances up to several kilometers from the quarry wall. According to the calculations, the excess of the maximum permissible concentration of suspended particles in the atmosphere at downwind distances exceeding 500 m from the pit will not be achieved under the conditions of the considered problem.

Приводятся данные инструментальных наблюдений, выполненных в Центре геофизического мониторинга г. Москвы ИДГ РАН в период взрывного извержения вулкана Хунга-Тонга-Хунга- Хаапай 15.01.2022 г. Показано, что эксплозия вулкана вызвала серию волновых возмущений в атмосфере – акустико-гравитационные волны (АГВ) зарегистрированы в виде волн Лэмба с источником в эпицентре эксплозии; периоды прохождения АГВ сопровождались синхронными возмущениями не только напряженности электрического поля, но и концентрации микрочастиц в приземном слое атмосферы. Характерные частоты этих возмущений приходятся на диапазон, включающий частоту Брента–Вяйсяля. The data of instrumental observations performed at the Center for Geophysical Monitoring of Moscow, IDG RAS during the explosive eruption of the Hunga-Tonga-Hunga-Haapai volcano on January 15, 2022, are presented. It is shown that the volcanic explosion caused a series of wave disturbances in the atmosphere. Acoustic-gravity waves were recorded as Lamb waves with a source at the epicenter of the explosion. It is shown that the periods of acoustic-gravity waves passage were accompanied by synchronous disturbances not only of the electric field strength, but also of the concentration of microparticles. The characteristic frequencies of these perturbations closely match to the frequency range including the Brunt–Väisälä frequency.

Gas and dust clouding after large-scale blasting at Sitovo Quarry in the Lipetsk Region and the resultant pollution of the neighborhoods of the nearest towns is studied. The concentrations of solid particles less than 2.5  $$\mu$$ m in size are determined in real time using modern equipment. The electronic filming of a large-scale blast and the dust cloud transfer with the wind within the limits of the quarry allowed considering a theoretical partial problem on propagation of fine-dispersion dust from the upper portion of the cloud from a height of 50–100 m to the recording points on ground surface beyond the quarry limits. The methods of computational fluid dynamics are used to model flow at the bottom of the atmospheric boundary layer disturbed by the wind interaction with the quarry topography. It is shown that turbulent diffusion ensures vertical dispersion of micro particles down to the recording points. An explanation is proposed for the revealed non-monotonic maximal concentration of dust over ground surface with an increasing distance from the quarry.

Представлена теоретико-численная модель оценки загрязненности атмосферы для случая убывающей с высотой концентрации, приводящий к явному выражению характеристик друг через друга. Представлены некоторые значения рассчитанных параметров. Проведена верификация модели путём сравнения рассчитанных величин концентраций мелкодисперсных частиц и измеренных вариаций концентраций пыли PM2.5.

Инструментальные наблюдения за развитием пылегазовых облаков и за выбросами микрочастиц в атмосферу проводились во время массовых взрывов на карьере Лебединского ГОКа. В процессе наблюдений был организован стационарный пункт наблюдений и ряд мобильных пунктов. Результаты наблюдений позволили получить оценки, как максимальных значений концентрации твердых частиц, так и среднесуточные их значения в поселках, расположенных в непосредственной близости от карьера. Также были выявлены источники выбросов твердых частиц не связанные с технологическими операциями на карьере.

The article analyzes statistics on micro-solid emissions in mineral mining and discusses features of micro-emission in atmosphere in large-scale blasting in open pit mines. The gas-dynamic calculations of dust and gas cloud elevation after blasting for localization of solid micro particles and determination of their concentration in the troposphere are presented. The influence of large-scale blasting on regional seismicity is illustrated in terms of the Kuznetsk Coal Basin.

Results of various instrumental observations of geodynamic processes in the Earth’s crust and geophysical fields at the crust-atmosphere boundary in the Oka area of the Nelidovo-Ryazan tectonic structure and adjacent fractures and in the zone of the Gornyi Altai earthquake of September 27, 2003, are presented. The correlations between the geophysical fields are determined from the results of processing and analysis of microseismic vibrations, the emanation field of natural radon, and variations in the electric field in ground and the magnetic field in the surface atmospheric layer. Tidal deformations of the crust were considered as external effects enhancing the interactions between the geospheres. It is noted that tectonic faults determining the block structure of the crust are recognizable as anomalous variations in the geophysical fields and their high cross-correlation.