Опыт нижегородской (горьковской) радиофизической школы в изучении неустойчивостей, волн и структур, а также в развитии дистанционных методов диагностики окружающей среды обусловил формирование в ИПФ РАН междисциплинарного научного направления, занимающегося изучением геофизических явлений в природных средах — океане, атмосфере, ионосфере, магнитосфере, в твердой земле. Основой для такого объединения стали радиофизические методы исследования окружающей среды. Радиофизика, понимаемая в широком смысле как общая наука о колебаниях и волнах различной физической природы и различных диапазонов, позволяет с единых позиций рассматривать широкий спектр конкретных задач, связанных с исследованием природных сред. Подобная общность в постановке задач и формулировке подходов к их решению оказывается особо эффективной при разработке методов и средств дистанционной диагностики природных сред и объектов — в области, актуальность которой в последнее время заметно возросла. Именно поэтому многие современные радиофизические направления, активно развиваемые сегодня в ИПФ, связаны с задачами дистанционной диагностики и томографии геофизической плазмы, гидросферы и атмосферы Земли, земных пород.
Одна из наиболее актуальных задач современной геофизики — совершенствование методов мониторинга, моделирования и прогноза опасных (в том числе катастрофических) быстроразвивающихся геофизических явлений. Для оптимизации технологий мониторинга и прогнозирования катастроф необходимо изучение механизмов и пространственно-временных характеристик нестационарных геофизических явлений, основанное на современных достижениях радиофизики и нелинейной физики. Исследования, проводимые в ИПФ, охватывают разные геосферные оболочки — океан (ураганы, цунами, волны-убийцы), нижняя (разрушительные ливни, грозы, град) и средняя атмосферы (озонные дыры, спрайты и джеты), ионосферу и магнитосферу (высыпания быстрых частиц), литосферу (оползни, эрозии, карст). Многие нестационарные геофизические явления (особенно ураганы) затрагивают несколько геосферных оболочек, поэтому их адекватное понимание основано на комплексном мониторинге и физико-математическом моделировании взаимодействия геосфер.
В ИПФ РАН создан уникальный многофункциональный комплекс научно-технического оборудования: два крупнейших в России стенда для моделирования явлений в океане (Большой термостратифицированный бассейн) и ионизованных оболочках Земли (плазменный стенд «Крот»), комплекс аппаратуры для микроволнового зондирования поверхности Земли и атмосферы, комплекс по приему и регистрации электромагнитных полей, бортовой комплекс аппаратуры для дистанционной диагностики морской поверхности, комплекс приемно-излучающей аппаратуры сейсмоакустической диагностики. Это позволяет с единых позиций решать конкретные научно-технические задачи в области диагностики природных сред, в том числе быстроразвивающихся геофизических явлений.
Важным направлением развития и широкого применения геоинформационных и геоинженерных (связанных с воздействием на природные процессы) технологий является обеспечение экологической безопасности: мониторинг и раннее обнаружение различных факторов загрязнения окружающей среды и системных изменений геофизического окружения, возникающих в результате антропогенного воздействия. Разрабатываемые в ИПФ технологии широко применяются в интересах ряда министерств и ведомств, включая Минприроды, МЧС России, Минсельхоз, местные органы власти. Особенно успешно развивается в последнее время сотрудничество с учреждениями Росгидромета, прежде всего с Департаментом Росгидромета по Приволжскому федеральному округу. В ближайшем будущем планируется активное участие в развитии системы мониторинга климатических изменений на всей территории страны.
Задачи дистанционной диагностики являются, по существу, некорректными обратными задачами восстановления свойств объектов по их собственному излучению (пассивная диагностика) или по их «реакции» на внешние воздействия (активная диагностика). Для диагностики окружающей среды используются волновые сигналы различной физической природы. К научным направлениям, сосредоточенным на изучении физических явлений в океане, атмосфере и их диагностике, примыкают два других давно и активно развивающихся в институте направления — миллиметровая и субмиллиметровая радиоастрономия и молекулярная спектроскопия.
