Проявление мезосферных боров в свечении ночного неба над Якутией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлено описание двух случаев наблюдения так называемых мезосферных боров, представляющих собой выделяющиеся волновые фронты, по данным регистрации свечения ночного неба камерами всего неба над центральной частью Якутии (северо-восточная часть Сибири). Целью работы является изучение особенности распространения и механизма формирования этого явления. В первом случае описывается проявление бора в излучениях молекул гидроксила OH на уровне мезопаузы (высота 87 км) и зеленой линии атомарного кислорода [OI] (высота 97 км). Во втором случае представлено описание бора, зарегистрированного в эмиссии молекул гидроксила OH. Рассчитаны длина волны, фазовая скорость распространения, период волны, направление распространения, время и продолжительность явления. Обсуждаются возможные источники формирования мезосферного бора.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. В. Тыщук

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: oleSmile@mail.ru
Россия, Якутск

И. И. Колтовской

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН

Email: koltik@ikfia.ysn.ru
Россия, Якутск

С. В. Николашкин

Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН

Email: nikolashkin@ikfia.ysn.ru
Россия, Якутск

Список литературы

  1. Иванов В.В., Алексеенков Г.А. Приземные и высотные метеорологические карты. ОДМП ААНИИ. 2021. https://www.aari.ru/data/realtime
  2. Иевенко И.Б., Парников С.Г. Связь динамики SAR-дуги с суббуревой инжекцией по наблюдениям полярных сияний. Магнитосферные явления в окрестности плазмопаузы // Геомагнетизм и аэрономия. T. 62. № 2. С. 171−188. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022020092
  3. Кожевников В.Н. Возмущения атмосферы при обтекании гор. М.: Научный Мир, 160 с. 1999.
  4. Мордосова О.В., Колтовской И.И. Исследование внутренних гравитационных волн инфракрасной камерой всего неба над территорией Якутии // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. Т. 40. № 3. C. 227−238. 2022. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2022-40-3-227-238
  5. Николашкин С.В., Колтовской И.И., Аммосова А.М. Особенности волновой структуры мезосферы по наблюдениям серебристых облаков // Оптика атмосферы и океана. Т. 37. № 5. С. 403−408. 2024. https://doi.org/10.15372/AOO20240507
  6. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. М: Наука, 263 с. 1970.
  7. Триккер Р. Бор, прибой, волнение и корабельные волны. Л.: Гидрометеоиздат, 286 с. 1969.
  8. Тыщук О.В., Колтовской И.И. Разработка программы для обработки и анализа данных камеры всего неба на языке Python / Материалы научной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых XXV Лаврентьевских чтений Республики Саха (Якутия). Якутск, 10−13 апреля 2023. Якутск: изд-во СВФУ. С. 82−85. 2023.
  9. Ammosov P.P., Gavrilyeva G.A. Observations of short-term waves with an all sky camera in the infrared oh brightness over Yakutsk / Physics of Auroral Phenomena: Proc. XXVI Annual Seminar. Apatity, 15–18 February 2003. P. 179−181. 2003.
  10. Beccario C. Earth: a visualization of global weather conditions. 2024. https://earth.nullschool.net
  11. Dewan E.M., Picard R.H. Mesospheric bores // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 103. № 6. P. 6295−6305. 1998. https://doi.org/10.1029/97JD02498
  12. Dewan E.M., Picard R.H. On the origin of mesospheric bores // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 106. № 3. P. 2921−2927. 2001. https://doi.org/10.1029/2000JD900697
  13. Fritts D.C., Nastrom G.D. Sources of mesoscale variability of gravity waves. Part II: Frontal, convective, and jet stream excitation // J. Atmos. Sci. V. 49. № 2. P. 111−127. 1992. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1992)049<0111:SOMVOG> 2.0.CO;2
  14. Hozumi Y., Saito A., Sakanoi T., Yamazaki A., Hosokawa K., Nakamura T. Geographical and seasonal variability of mesospheric bores observed from the International Space Station // J. Geophys. Res.− Space. V. 124. № 5. P. 3775−3785. 2019. https://doi.org/10.1029/2019JA026635
  15. Kim Y.H., Lee C.S., Chung J.K., Kim J.H., Chun H.Y. Seasonal Variations of Mesospheric Gravity Waves Observed with an Airglow All-sky Camera at Mt. Bohyun, Korea (36° N) // J. Astron. Space Sci. V. 27. № 3. P. 181−188. 2010. https://doi.org/10.5140/JASS.2010.27.3.181
  16. Li Q., Xu J., Yue J., Liu X., Yuan W., Ning B., Guan S., Younger J. P. Investigation of a mesospheric bore event over northern China // Ann. Geophys. V. 31. № 3. P. 409−418. 2013. https://doi.org/10.5194/angeo-31-409-2013
  17. Loughmiller P.J., Kelley M.C., Hickey M.P., Picard R.H., Wintersteiner P.P., Winick J.R., Dewan E.M. Observational and modeling study of mesospheric bores / Proceedings Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies (AMOS) Technologies Conference. Wailea, Hawaii, 12−15 September 2007. 2007.
  18. Medeiros A.F., Buriti R.A., Machado E.A., Takahashi H., Batista P.P., Gobbi D., Taylor M.J. Comparison of gravity wave activity observed by airglow imaging from two different latitudes in Brazil // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. V. 60. № 6–9. P. 647−654. 2004. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2004.01.016
  19. Medeiros A.F., Fechine J., Buriti R.A., Takahashi H., Wrasse C.M., Gobbi D. Response of OH, O2 and OI5577 airglow emissions to the mesospheric bore in the equatorial region of Brazil // Adv. Space Res. V. 35 № 11. P. 1971−1975. 2005. https://doi.org/10.1016/j.asr.2005.03.075
  20. Nakamura T., Higashikawa A., Tsuda T., Matsushita Y. Seasonal variations of gravity wave structures in OH airglow with a CCD imager at Shigaraki // Earth Planets Space. V. 51. № 7−8. P. 897−906. 1999. https://doi.org/10.1186/BF03353248
  21. Nakamura T., Aono T., Tsuda T., Admiranto A.G, Achmad E., Suranto. Mesospheric gravity waves over a tropical convective region observed by OH airglow imaging in Indonesia // Geophys. Res. Lett. V. 30. № 17. ID 1882. 2003. https://doi.org/10.1029/2003GL017619
  22. Narayanan V.L., Wright C.J., Mlynczak M.G., Hindley N., Kavanagh A.J., Moffat-Griffin T., Noble P. Observations of mesospheric gravity waves generated by geomagnetic activity // J. Geophys. Res. − Space. V. 129. № 4. ID e2023JA032157. 2024. https://doi.org/10.1029/2023JA032157
  23. Plougonven R., Zhang F. Internal gravity waves from atmospheric jets and fronts // Rev. Geophys. V. 52. № 1. P. 33−76. 2014. https://doi.org/10.1002/2012RG000419
  24. Stoker J.J. The formation of breakers and bores. The theory of nonlinear wave propagation in shallow water and open channels // Commun. Pur. Appl. Math. V. 1. № 1. P. 1−87. 1948. https://doi.org/10.1002/cpa.3160010101
  25. Swenson G.R., Mende S.B. OH emission and gravity wave (including a breaking wave) in all-sky imagery from Bear Lake // Geophys. Res. Lett. V. 21. № 20. P. 2239−2242. 1994. https://doi.org/10.1029/94GL02112
  26. Taylor M.J., Turnbull D.N., Lowe R.P. Spectrometric and imaging measurements of a spectacular gravity wave event observed during the ALOHA-93 campaign // Geophys. Res. Lett. V. 22. № 20. P. 2849−2852. 1995. https://doi.org/10.1029/95GL02948
  27. Waite M.L., Snyder C. Mesoscale energy spectra of moist baroclinic waves // J. Atmos. Sci. V. 70. № 4. P. 1242−1256. 2012. https://doi.org/10.1175/JAS-D-11-0347.1
  28. Walterscheid R.L., Hecht J.H., Gelinas L.J., Hickey M.P., Reid I.M. An intense traveling airglow front in the upper mesosphere–lower thermosphere with characteristics of a bore observed over Alice Springs, Australia, during a strong 2-day wave episode // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 117. № 22. ID D22105. 2012. https://doi.org/10.1029/2012JD017847
  29. Wang S., Zhang F., Epifanio C.C. Forced gravity wave response near the jet exit region in a linear model // Q. J. R. Meteor. Soc. V. 136. № 652. P. 1773−1787. 2010. https://doi.org/10.1002/qj.676
  30. Wrasse C.M., Nyassor P.K., da Silva L.A., Figueiredo C.A.O.B., Bageston J.V., Naccarato K.P., Barros D., Takahashi H., Gobbi D. Studies on the propagation dynamics and source mechanism of quasi-monochromatic gravity waves observed over São Martinho da Serra (29° S, 53° W), Brazil // Atmos. Chem. Phys. V. 24. № 9. P. 5405−5431. 2024. https://doi.org/10.5194/acp-24-5405-2024

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображения в эмиссии ОН по камере всего неба “ST-6”, на которых видно движение мезосферного бора 19 ноября 2017 г. в 13:49 UT (появление бора), 14:22 UT (бор в зените камеры) и 14:49 UT (уход бора из поля зрения камеры). На верхних кадрах показаны изображения свечения OH. Темный мезосферный бор и его направление распространения указаны черными стрелками. На нижних кадрах представлены изображения TD. Снимки имеют зеркальное отображение, компас в правом верхнем углу указывает стороны света (направление на север смещено на 10° по часовой стрелке).

Скачать (470KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображения, полученные методом TD в эмиссии [OI] по камере всего неба “Keo Sentry” 19 ноября 2017 г., на которых видно распространение двух противоположно направленных групп ВГВ. Черной стрелкой указаны направления движения волновых возмущений, белой штриховой линией показана граница между ними.

Скачать (548KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изображения в эмиссии ОН по камере всего неба “ST-9”, на которых видно движение мезосферного бора 30 января 2022 г. в 11:40 UT (появление бора), 12:04 UT (бор в зените камеры) и 12:23 UT (уход из поля зрения камеры). Светлый мезосферный бор и его направление распространения указано белыми стрелками.

Скачать (803KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Данные Aura MLS 19 ноября 2017 г. (а) – точки измерения спутником в предполагаемой области распространения бора обозначены квадратом, звездочкой обозначен полигон Маймага, стрелка указывает направление движения мезосферного бора; (б) – вертикальный профиль температуры верхней атмосферы; (в) – вертикальный профиль частоты Брента−Вяйсяля.

Скачать (571KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Данные SABER TIMED 30 января 2022 г. (а) – точки измерения спутником обозначены квадратом, звездочкой обозначен полигон Маймага, стрелка указывает направление распространения мезосферного бора; (б) – вертикальный профиль температуры области MLT; (в) – вертикальный профиль частоты Брента−Вяйсяля.

Скачать (571KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Глобальная карта ветров 19 ноября 2017 г. в 12:00 UT на различных геопотенциальных высотах (700, 500, 250, 70 гПа) [Beccario, 2024]. Звездочкой обозначен полигон Маймага. H – области циклона. Стрелки служат указателем направления воздушного потока. Предположительная область формирования мезосферного бора выделена рамкой.

Скачать (708KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Глобальная карта ветров 30 января 2022 г. в 11:00 UT на различных геопотенциальных высотах (700, 500, 250, 70 гПа) [Beccario, 2024]. Обозначения как на рис. 6.

Скачать (762KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025