Излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли в линии атомарного кислорода 557.7 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири

Медведева, Ирина Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли в линии атомарного кислорода 557.7 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири
ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли в линии атомарного кислорода 557.7 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири"

Российская академия наук Сибирское отделение Институт солнечно-земной физики

На правах рукописи УДК 551.510, 550.388

Медведева Ирина Викторовна

ИЗЛУЧЕНИЕ СРЕДНЕШИРОТНОЙ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ В ЛИНИИ АТОМАРНОГО КИСЛОРОДА 557.7 ни ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ В РЕГИОНЕ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Специальность 25.00.29 — физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иркутск-2008

003460112

Работа выполнена в Институте солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук Михалев Александр Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Матвиенко Геннадий Григорьевич,

доктор физико-математических наук Кичигин Геннадий Николаевич

Ведущая организация:

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Защита состоится « 3 » ОЗ, 2009 г. в ^ У часов, на заседании диссертационного совета Д 003.034.01 при Институте солнечно-земной физики СО РАН (664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 126а, ИСЗФ СО РАН, а/я 291).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института солнечно-земной физики СО РАН

Автореферат разослан «_»_2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

В. И. Поляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Область атмосферы на высотах 80-120 км, мезопауза и нижняя термосфера (МНТ), как и вся верхняя атмосфера в целом, представляет собой сложную неоднородную среду. Протекающие в ней процессы обуславливаются поглощением солнечного ультрафиолетового излучения (УФ), вторжением энергичных заряженных частиц, а также энергией, транспортируемой широким спектром волн, генерируемых в нижних слоях атмосферы. По некоторым оценкам, потоки энергии от внутренних гравитационных волн в эту область атмосферы сопоставимы с потоками коротковолнового излучения Солнца, контролирующего температурный режим на этих высотах. Все это приводит к перемешиванию атмосферы, которое сопровождается интенсификацией большой совокупности различных фотохимических процессов и связанных с ними явлений. Вследствие этого в ней происходят пространственно-временные изменения структурных и динамических характеристик, которые отображают природу и механизм происходящих явлений, т.е., в конечном счете, притока и стока энергии. Благодаря существованию малых газовых компонентов в атмосфере, представляющих собой различные химически активные и нестабильные атомы и молекулы, с помощью которых происходит передача и преобразование энергии, появляется возможность возникновения излучения в достаточно широком спектральном интервале. Это излучение является чувствительным индикатором всей совокупности процессов в этой области атмосферы. Оно позволяет регистрировать различные пространственно-временные вариации ее температуры и химического состава.

эмиссию атомарного кислорода 557.7 нм одним из основных инструмента исследования ее состояния. Регистрация вариаций (различного временног масштаба) характеристик эмиссии 557.7 нм, а также их пространственног распределения, дают возможность для исследования причинно-следственных связе! изменения геофизических параметров верхней атмосферы при воздействии на не солнечного УФ излучения в периоды различных фаз циклов солнечной активности а также воздействие различных динамических процессов, происходящих i приземных слоях атмосферы.

Актуальность таких исследований определяется тем, что область МН7 является уровнем атмосферы, состояние и параметры которого определяют структуру и алгоритм построения современных теоретических и эмпирических моделей верхней атмосферы. Поэтому необходимы накопление и систематизации данных о структурных, динамических и температурных параметрах атмосферы в этом диапазоне высот. К этому следует добавить, что накопленные к настоящему времени основные сведения о вариациях характеристик эмиссии 557.7 нм в средних широтах получены по данным европейских и американских станций. На основе этих данных был проведен ряд исследований различных типов их регулярных вариаций. Однако, практически, до настоящей работы, отсутствие базы данных измерений вариаций характеристик эмиссии 557.7 нм в Азиатском регионе (в особенности, в центре огромного материка, т.е. средние широты Восточной Сибири) создавало серьезные трудности при интерпретации долготных вариаций характеристик верхней атмосферы. Актуальными являются также исследования возможных климатических изменений характеристик верхней атмосферы, включая собственное излучение верхней атмосферы Земли.

Целью настоящей работы является исследование регулярных и нерегулярных вариаций интенсивности эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм по экспериментальным данным, полученным в Геофизической обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН, анализ данных наблюдений с целью выявления закономерностей пространственно-временных вариаций и их связи с солнечными и

атмосферными процессами для различных гелиогеофизических условий в регионе Восточной Сибири. В работе решались следующие основные задачи:

1. Исследование ночного и сезонного хода эмиссии 557.7 нм, выявление их закономерностей и особенностей для региона наблюдения.

2. Исследование межгодовых вариаций эмиссии 557.7 нм в зависимости от уровня солнечной активности.

3. Изучение и анализ вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм во время стратосферных потеплений, исследование воздействия стратосферных потеплений на характеристики этой эмиссии.

4. Выявление связи интенсивности эмиссии 557.7 нм с температурой атмосферы на высотах излучающего слоя и стратосферы.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- На основании материалов многолетних исследований получены новые данные о поведении излучения атомарного кислорода для региона Восточной Сибири, характеризующие динамическое состояние атмосферы в области высот МНТ.

- Впервые обнаружено, что существуют солнечные циклы, для которых на фазе роста и максимума солнечной активности отмечается отрицательная корреляция среднемесячных значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм и индекса Рю.7.

- Впервые для региона Восточной Сибири проведено исследование влияния зимних стратосферных потеплений на характеристики эмиссии 557.7 нм; выявлено, что в результате стратосферных потеплений может наблюдаться аномальный, до 500%, рост интенсивности эмиссии. Показано, что географическая неравномерность стратосферных потеплений и их высокая концентрация в Азиатском регионе и, в частности, над Восточной Сибирью могут формировать региональные (а, возможно, и широтно-долготные) особенности вариаций эмиссии 557.7 нм, в том числе особенности ее ночного и сезонного хода.

и применением общепринятых методик обработки данных и оценки точности результатов измерений. Сделанные научные выводы получили подтверждение в работах отечественных и зарубежных исследователей.

Практическая значимость

Полученные в работе результаты могут быть использованы:

- Для проведения систематических исследований процессов распространения и генерации ВГВ активными метеорологическими образованиями, процессов их диссипации и построения теории этих явлений.

- Для построения модели поведения атмосферы на высотах МНТ в зависимости от различных гелиогеофизических условий.

- Для определения концентрации атомарного кислорода на высотах около 100 км, и коррекции данных его многолетних изменений.

- Для уточнения деталей механизма возникновения излучения атомарного кислорода, поскольку материалы многих лабораторных и теоретических рассмотрений этой проблемы связаны с необходимостью делать ряд допущений и предположений.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Сезонный ход атмосферной эмиссии 557.7 нм для средних широт Азиатского региона (52°N, 103°Е), указывающий на существование региональных особенностей этой эмиссии, обусловленных стратосферными потеплениями, по сравнению с модельными расчетами и результатами других среднеширотных станций.

2. Проявления зимних стратосферных потеплений в атмосферной эмиссии 557.7 нм в регионе Восточной Сибири, выражающиеся в аномально высоких значениях интенсивности этой эмиссии, и приводящие к возникновению региональных особенностей ее характеристик.

коррелированных вариаций концентраций основных атмосферных составляющих и температуры на высотах вблизи мезопаузы.

4.Исследование вариаций эмиссии 557.7 нм в 23-м солнечном цикле в связи с солнечной активностью, выявившее нарушение корреляции значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм с индексом Fioj на фазе роста солнечной активности, вызванное аномальным термодинамическим режимом средней атмосферы в 1998 - 2000 гг.

Личный вклад автора. Все результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно, либо при его непосредственном участии. Автор участвовал в постановке научных задач, обработке данных измерений, анализе и интерпретации полученных результатов.

Апробация работы. Основные результаты и выводы, полученные в работе, докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции "Физика ионосферы и атмосферы Земли" (Иркутск, 1998); Ассамблее 1UGG (Бирмингем, 1999); II Байкальской школе по фундаментальной физике (Иркутск, 1999); Международной конференции "The First S-RAMP Conference"(Cannopo, 2000); II международной школе молодых ученых и специалистов «Физика окружающей среды» (Томск, 2000); 33-й, 34-й, 36-й и 37-й Ассамблеях COSPAR (Варшава, 2000; Хьюстон, 2002; Пекин, 2006; Монреаль, 2008); VIII Российско-китайском совещании по космической погоде (Пекин, 2007); VIII, IX, XIII, XIV и XV Международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Иркутск, 2001; Томск, 2002; Томск, 2006; Бурятия, 2007; Красноярск, 2008); VII Международной школе-семинаре молодых ученых «Актуальные проблемы физики, технологий и инновационного развития» (YouthPhys'05) (Томск, 2005); 11 Международной конференции "Solar-Terrestrial Influences" (София, 2005); Международном симпозиуме International Heliophysical Year: New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY2007-NISTP) (Звенигород, 2007); Международной рабочей группе "First Results of IHY 2007" (Созопол, Болгария, 2008); на научных семинарах ИСЗФ СО РАН.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 123 наименований. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, включает 30 рисунков и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются предмет и цель исследований, отмечается научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту и дано краткое изложение содержания диссертации.

В первой главе представлен обзор современных представлений об исследованиях атмосферной эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в средних широтах по российской и зарубежной литературе.

Зеленая эмиссия атомарного кислорода [01] 557.7 нм, соответствующая запрещенному переходу ('S - 'D), является самой яркой дискретной эмиссией в видимой области спектра в ночном свечении среднеширотной верхней атмосферы. В средних широтах она возбуждается главным образом в высотной области 85-115 км с максимумом интенсивности на-97 км [Bates, 1978].

В настоящее время обсуждаются два механизма возбуждения эмиссии 557.7 нм. Первый механизм образования атомов кислорода в состоянии 'S, предложенный С. Чепменом, представляет собой тройное столкновение атомов кислорода [Chapmen, 1931],

О + О + О->o;+o('s),

Второй механизм был предложен С. Бартом [Barth and Hildebrandt, 1961] и представляет собой двухступенчатый процесс:

О + О + М —>0'2 +М, 0',+0(JP)-»02+0('S)

В результате образуются возбужденные атомы 0(' Б), излучающие эмиссию 557.7 нм

ОС'Б) ОСО)+/!у(557.7нм)

Диапазон высот атмосферы, где могут происходить рассматриваемые процессы, соответствует области максимальной концентрации атомарного кислорода вблизи 100 км.

Вариации интенсивности излучения 557.7 нм (как и многих других эмиссий верхней атмосферы) во многом обусловлена влиянием как солнечной активности, так и обширного класса различных метеорологических процессов в нижней атмосфере, генерирующих внутренние гравитационные волны, распространяющиеся в верхние слои атмосферы. Существенное влияние на вариации интенсивности эмиссии атомарного кислорода и ее пространственно-временное распределение оказывают планетарные волны, орографические эффекты и практически ежегодно возникающие на средних широтах зимние стратосферные потепления. Вариации эмиссии 557.7 нм в периоды внезапных стратосферных потеплений представляют большой интерес как наиболее сильные возмущения эмиссии в спокойных геомагнитных условиях.

Закономерность проявления регистрируемых вариаций обнаруживает регулярный и нерегулярный характер. При этом, подразумевается, что регулярные вариации могут быть отождествлены для заданного места и времени на основе заданных гелиогеофизических условий, а нерегулярные - это вариации, момент возникновения которых связан с эпизодическим или случайным геофизическим явлением, однако, после своего возникновения, они носят определенный, выраженный характер.

К регулярным вариациям параметров эмиссии 557.7 нм можно отнести: вариации в ночной период суток; сезонные вариации; вариации, связанные с различными циклами и уровнем солнечной активности; изменения, обусловленные

движением терминатора; лунные вариации в течение суток, а также в течение синодического месяца (фазовый возраст Луны); широтные и долготные вариации.

В случае нерегулярных вариаций - это проявление изменений от стратосферных потеплений; вариации после геомагнитных возмущений; вариации в периоды сейсмических возмущений; вариации, вызванные воздействием ВГВ и вторжением метеорных потоков.

Регулярный ночной ход интенсивности эмиссии 557.7 нм состоит из двух компонент. Первая относится к лунным гравитационным полусуточным приливам, ее амплитуда составляет около 2% от средней за ночь интенсивности. Вторая компонента, основная по амплитуде (около 30% от средней за ночь интенсивности), относится к солнечным термическим полусуточным приливам. Различные гелио-геофизические явления, некоторые из которых обладают региональными особенностями, могут являться источниками нарушения регулярного ночного хода.

Одной из важных характеристик эмиссии 557.7 нм является выраженный сезонный ход, который отражает регулярные динамические процессы в верхней атмосфере и, в частности, вариации распределений температуры и состава мезосферы и нижней термосферы. Сезонный ход эмиссии 557.7 нм в средних широтах был экспериментально хорошо исследован уже к 1960-1970 годам прошлого века [Тикиуата, 1977а]. Между тем, в последние годы появляются многочисленные публикации (см., например, [Лысенко и др., 1997]), свидетельствующие о многолетних вариациях температуры и плотности термосферы, температурного режима (в частности, увеличение амплитуд годовых и полугодовых колебаний температуры в мезосфере), других характеристик верхней атмосферы за последние десятилетия. Многолетние изменения отмечаются и в среднегодовых значениях интенсивностей рассматриваемой эмиссии 557.7 нм, для которой приводятся значения положительного линейного тренда в пределах 0.08 + 0.6 % в год [Семенов и Шефов, 1997а]. Это позволяет ставить вопрос о возможных изменениях в сезонном ходе и других характеристиках этой эмиссии.

Существование зависимостей между солнечной активностью, атмосферными параметрами и климатом является актуальной проблемой, обсуждаемой на протяжении нескольких десятилетий. К моменту выполнения работы считалось установленным фактом, что многолетние вариации эмиссии 557.7 нм зависят от уровня солнечной активности. Между тем выявление эффектов солнечной активности в вариациях эмиссии 557.7 нм на фоне существующих возмущений от нижележащей атмосферы представляет собой трудную и в настоящее время еще не решенную задачу. Вероятно, в силу этого результаты разных авторов, полученные на различных станциях и в течение различных периодов наблюдений, указывают на различную степень зависимости интенсивности эмиссии 557.7 нм от уровня солнечной активности.

Влияние стратосферных потеплений на вариации собственного свечения атмосферы исследовалось в ряде работ [Фишкова, 1978; Fukuyama, 1977Ь]. Авторы отмечали, в частности, увеличение интенсивности эмиссии 557.7 нм на 50-100 % во время стратосферных потеплений и объясняли этот эффект активизацией вертикальной циркуляции атмосферы, достигающей, в ряде случаев, высот мезосферы и нижней термосферы (область высвечивания атмосферной эмиссии 557.7 нм). При сильных стратосферных потеплениях возмущениями охватывается большой диапазон высот атмосферы от поверхности Земли до верхней мезосферы -нижней термосферы и ионосферной F - области, которые проявляются и в вариациях интенсивностей эмиссий мезосферы и термосферы. Остается открытым вопрос о количественных соотношениях между возмущениями эмиссий верхней атмосферы и типом стратосферного потепления, его динамикой, а также возможными региональными особенностями их проявления.

Исследования эмиссий верхней атмосферы, проводимые в течение нескольких десятилетий, позволили к настоящему времени провести систематизацию и перейти к созданию эмпирических моделей вариаций основных эмиссий [Семенов и Шефов, 1997а; Фишкова и др., 2000; Шефов и др., 2006]. Однако морфология большинства нерегулярных возмущений свечения атмосферы исследованы недостаточно. Для

отдельных типов возмущений излучения верхней атмосферы не определены их природа, механизмы, отсутствуют модельные представления.

В последней трети XX столетия были получены сведения о проявлении п свечении верхней атмосферы таких явлений как внезапные зимние стратосферные потепления, струйные течения, землетрясения, орографические эффекты и другие, которые носят выраженный региональный характер. В последние 10-15 лет появились экспериментальные указания на существование в средних широтах долготных зависимостей свечения верхней атмосферы, относящегося к области мезосферы и мезопаузы, которые указывают на возможное влияние нижней атмосферы и рельефа поверхности Земли. Указанные обстоятельства позволяют рассматривать собственное свечение верхней атмосферы Земли как явление, обладающее региональными особенностями. В этом случае над отдельными крупными регионами могут иметь место отличия в характеристиках собственного свечения атмосферы и его вариациях.

Во второй главе дается описание аппаратуры и методов исследования собственного излучения верхней атмосферы. Регистрация собственного свечения атмосферы Земли относится к сложным техническим задачам. Основной причиной этого является очень малая интенсивность свечения, составляющая для атмосферы Земли порядка 10~8 от яркости дневного неба. Для систематических наблюдений вариаций интенсивностей наиболее ярких эмиссий ночного неба в настоящее время наиболее распространенным является электрофотометрический метод. В работе приводится описание используемой в Геофизической обсерватории (ГО) ИСЗФ СО РАН (52°Ы, 103°Е, Восточная Сибирь, Тункинская долина) аппаратуры для регистрации собственного свечения верхней атмосферы, представлена структурная блок-схема и технические характеристики зенитного 4-канального фотометра с качающимися светофильтрами «Феникс»; описывается процедура калибровки фотометров. Особое внимание уделено погрешностям фотометрических данных измерений интенсивностей атмосферных эмиссий. Показано, что точность относительных измерений интенсивности регистрируемого излучения находится в

пределах 1-2 % в условиях реальных сигналов. Ошибка абсолютных измерений интенсивности эмиссии 557.7 нм в используемых в ГО ИСЗФ СО РАН фотометрах оценивается величиной 10-15 %.

Спектрофотометрические наблюдения характеристик эмиссий верхних слоев атмосферы проводятся в Геофизической обсерватории (ГО) ИСЗФ СО РАН в 19911993 гг и с 1997 г по настоящее время. Измерения проводятся в ночное время суток в ясные и относительно ясные безлунные ночи 1-2 недели в месяц. Для анализа используются данные наблюдений интенсивности свечения после вечерних астрономических сумерек и до утренних, таким образом сумеречное свечение не учитывается.

В третьей главе представлены результаты исследования регулярных вариаций эмиссии 557.7 нм в регионе Восточной Сибири по данным наблюдений в ГО ИСЗФ СО РАН: ночного и сезонного хода интенсивности эмиссии; межгодовых вариаций и вариаций в зависимости от уровня солнечной активности, а также зависимость интенсивности эмиссии 557.7 нм от температуры атмосферы на высотах излучающего слоя.

Интенсивность эмиссии 557.7 нм заметно меняется в течение ночи, наблюдается большое разнообразие кривых ночного хода. Анализ многолетних наблюдений эмиссии 557.7 нм, выполненных в средних широтах, показывает, что имеет место определенная закономерность, частота повторяемости различных типов зависит от сезона. За ночь интенсивность эмиссии 557.7 нм может меняться в среднем в 1.5-2 раза. В работе приводятся примеры ночного хода интенсивности эмиссии 557.7 нм по данным ГО ИСЗФ СО РАН в разные сезоны и в различных геофизических условиях. Наличие нере1улярных вариаций эмиссии 557.7 нм приводит к тому, что регулярный ночной ход часто оказывается нарушен. В невозмущенных условиях в зимние месяцы в период близкий к зимнему солнцестоянию в вариациях ночного хода эмиссии 557.7 нм наблюдается максимум в районе местной полуночи. Анализ ночного ход эмиссии 557.7 нм по данным ГО ИСЗФ СО РАН для периода стратосферного потепления в январе-феврале 1998 г

выявил сдвиг максимума в ночном ходе интенсивности к утренним часам. В работе |Тикиуата, 1977Ь] эти сдвиги объясняются изменением фазы полусуточного прилива, что позволяет предположить, что стратосферные потепления могут изменять ночной ход эмиссии 557.7 нм.

600 г

100

100 200 300

День года

600

£ 500 I 400 Т 300 й 200 ~ 100

100 200 300

День года

Рис. 1. Сопоставление сезонного хода эмиссии 557.7 нм по данным измерений в ГО ИСЗФ СО РАН (пунктирные кривые) с сезонным ходом, вычисленным по эмпирическим моделям [Семенов и Шефов, 1997а] (а) и [Фишкова и др., 2000] (б)

(сплошные линии).

Известно, что в средних широтах интенсивность эмиссии 557.7 нм характеризуется сезонным ходом, при котором отмечаются максимумы около периодов равноденствий, в феврале-марте и октябре-ноябре, и летом, при этом амплитуда осеннего максимума наибольшая. По данным ГО ИСЗФ СО РАН за период 1991-1993 и 1997-2001 гг было проведено исследование сезонного хода эмиссии 557.7 нм и его сопоставление с сезонными вариациями для других среднеширотных станций и с существующими моделями сезонного хода [Семенов и Шефов, 1997а], [Фишкова и др., 2000], учитывающими вклад различных факторов, влияющих на процессы заселения уровня атомарного кислорода 'Б, определяющего интенсивность эмиссии 557.7 нм (рис. 1).

В результате исследования сезонного поведения интенсивности излучения атомарного кислорода 557.7 нм установлено, что сезонный ход эмиссии верхней атмосферы в линии атомарного кислорода 557.7 нм по результатам наблюдений в регионе Восточной Сибири в 1991-1993 и 1997-2001 гг. качественно совпадает с

сезонными вариациями эмиссии 557.7 нм, полученными в предшествующие десятилетия на других среднеширотных станциях и модельными аппроксимациями. Существенным фактом являются количественные отличия сезонного хода эмиссии 557.7 нм, полученного для региона Восточной Сибири (1991-1993, 1997-2001 гг), которые заключаются в более выраженном осеннем максимуме (по отношению к модели [Семенов и Шефов, 1997а]) и больших значениях среднемесячных интенсивностей эмиссии 557.7 нм в зимние месяцы. Проведенный дополнительный анализ сезонных вариаций эмиссии 557.7 нм с привлечением более широкого массива экспериментальных данных (1991-1993 и 1997-2007 гг) также выявил наличие максимумов, характерных для среднеширотных станций, в периоды близкие к равноденствиям и в середине года, летом. В зимние месяцы значения интенсивности также повышенные по сравнению с модельными расчетами.

Повышенные значения эмиссии 557.7 нм в зимние месяцы приходились на периоды возникновения и развития стратосферных потеплений в регионе наблюдения. Анализ причин и явлений, формирующих сезонный ход эмиссии 557.7 нм и сопоставление с динамикой ветрового режима верхней мезосферы-нижней термосферы, а также стратосферными потеплениями в регионе Восточной Сибири позволяет предположить существование региональных (долготных) особенностей в сезонном ходе эмиссии 557.7 нм.

В области высот высвечивания эмиссии 557.7 нм проявляются как эффекты динамики и возмущений различной природы, происходящих в нижележащих слоях атмосферы, так и внешнее влияние, обусловленное солнечной активностью. На основе экспериментальных данных, полученных в ГО ИСЗФ СО РАН в период 1997 - 2006 гг., в работе представлены результаты анализа многолетних вариаций интенсивности атмосферной эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в зависимости от солнечной активности в течение 23-го солнечного цикла. Выявлено, что в течение 23-го солнечного цикла корреляция интенсивности эмиссии 557.7 нм с солнечной активностью (F10.7) имела качественно различный характер в разные фазы цикла. На фазе роста и максимума солнечной активности отмечалась отрицательная

корреляция среднемесячных значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм и индекса F 10.7, которая сменилась положительной корреляцией на фазе спада. Нарушение корреляции среднемесячных значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм с индексом F10.7 на фазе роста солнечной активности в 23-м солнечном цикле связывается с аномальным термодинамическим режимом средней атмосферы в 1998 - 2000 гг.

К настоящему времени существуют разные мнения, о влиянии температуры окружающего атмосферного газа на высоте высвечивания эмиссии 557.7 нм на интенсивность этой эмиссии. По экспериментальным данным ГО ИСЗФ СО РАН было проведено исследование связи интенсивности эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм с температурой атмосферы на высоте высвечивания этой эмиссии (данные лимбового зонда MLS спутника Aura EOS), выявившее их положительную связь, которая не соответствует температурной зависимости реакций рассматриваемых выше механизмов возбуждения эмиссии 557.7 нм. Эмиссия 557.7 нм является интегральной характеристикой высотных распределений температуры и атмосферных составляющих, участвующих в процессах возбуждения этой эмиссии на высотах ее высвечивания, 85-115 км. Поэтому наблюдаемая положительная регрессионная связь может быть результатом коррелированных вариаций концентраций основных атмосферных составляющих, обуславливающих заселение уровня 'S атомарного кислорода, и температуры на высотах вблизи мезопаузы.

В четвертой главе приводятся результаты исследования нерегулярных вариаций эмиссии 557.7 нм во время внезапных зимних стратосферных потеплений регионе Восточной Сибири по данным наблюдений в ГО ИСЗФ СО РАН. Вариации зеленой эмиссии в периоды внезапных стратосферных потеплений представляют большой интерес как наиболее сильные возмущения эмиссии в спокойных геомагнитных условиях.

По экспериментальным данным, полученным в ГО ИСЗФ СО РАН в 19972006 гг., в отдельные годы в зимние месяцы в спокойных геомагнитных условиях отмечались вариации интенсивности эмиссии 557.7 нм, существенно превышающие по амплитуде характерные суточные и сезонные значения интенсивности этой

эмиссии для средних широт. Вариации интенсивности эмиссии 557.7 нм, обусловленные стратосферными потеплениями, оказываются сравнимы по величине с вариациями, обусловленными сезонным ходом этой эмиссии, а в отдельных случаях существенно их превышают. В результате анализа было установлено, что случаи аномального повышения интенсивности эмиссии 557.7 нм в зимние месяцы совпадали по времени с сильными стратосферными потеплениями над Восточной Сибирью Значения интенсивностей эмиссии 557.7 нм, зарегистрированные в периоды стратосферных потеплений в январе 2000 г. (более, чем 2000 Рл) и декабре 2001 г. (более, чем 2200 Рл), могут быть отнесены к экстремально регистрируемым возмущениям интенсивности этой эмиссии в средних широтах.

Рис. 2. Распределение локализации очагов максимальных температур в стратосфере на уровне 10 гПа (30 км) (а) и значений температуры в очагах (б) за

период 1997-2002 гг.

30 20 -10 -

0 -

-180

-1-1-1-1 I-1-1 I

) -90 0 90 180

Долгота

Стратосферные потепления наблюдаются почти каждую зиму. Для них характерна географическая неравномерность распределения. Для Азиатского региона и, в частности, для региона Восточной Сибири, характерна большая концентрация очагов стратосферных потеплений (рис. 2), в результате могут возникать региональные (а, возможно, и широтно-долготные) особенности вариаций эмиссии 557.7 нм, в том числе особенности ночного и сезонного хода этой эмиссии.

Проведенный совместный анализ вариаций средних за ночь интенсивностей эмиссии 557.7 нм и температуры стратосферы на высоте 30 км позволил определить величину положительной регрессионной связи в зимний период, которую можно интерпретировать известным эффектом зимней неустойчивости мезосферы -нижней термосферы, обусловленной усилением атмосферной волновой активности и возможностью формирования благоприятных условий для вертикального распространения возмущений. В летний период значимая регрессионная связь 10 с температурой стратосферы на высоте 30 км не выявлена.

В Заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Накоплен многолетний (1991-2007 гг.) материал спектрофотомеггрических измерений интенсивности эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм, явивший основой для обширного анализа характеристик верхней атмосферы на высотах около 100 км и их взаимодействия с геофизическими условиями на других высотных уровнях средней атмосферы.

2. Ночной ход эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм отличается большим разнообразием, отмечается качественное совпадение ночного хода с данными других среднеширотных станций. Нерегулярные возмущения могут нарушать ночной ход эмиссии 557.7 нм.

3. Сезонный ход эмиссии 557.7 нм по результатам наблюдений в 1991-1993 и 1997-2007 гг. качественно совпадает с сезонными вариациями эмиссии 557.7 нм, полученными в предшествующие десятилетия на других среднеширотных станциях и модельными аппроксимациями. Существенным фактом являются количественные отличия сезонного хода эмиссии 557.7 нм, полученного для региона Восточной

Сибири (1991-1993, 1997-2001 гг), которые заключаются в более выраженном осеннем максимуме и больших значениях среднемесячных интенсивностей эмиссии 557.7 нм в зимние месяцы (декабрь-январь). Анализ причин и явлений, формирующих сезонный ход эмиссии 557.7 нм и сопоставление с динамикой ветрового режима верхней мезосферы-нижней термосферы, а также стратосферными потеплениями в регионе Восточной Сибири позволяет предположить существование региональных (долготных) особенностей в сезонном ходе эмиссии 557.7 нм.

4. Исследование вариаций эмиссии 557.7 нм в 23-м солнечном цикле в связи с солнечной активностью, выявило нарушение корреляции значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм с индексом Fi0j на фазе роста солнечной активности, вызванное аномальным термодинамическим режимом средней атмосферы в 1998 - 2000 гг.

5. По экспериментальным данным, полученным в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (52°N, 103°Е) в 1997-2005 гг., выделено несколько случаев аномальных повышений интенсивности эмиссии 557.7 нм, вызванных стратосферными потеплениями. Вариации интенсивности эмиссии 557.7 нм, обусловленные стратосферными потеплениями, оказываются сравнимы по величине с вариациями, обусловленными сезонным ходом этой эмиссии, а в отдельных случаях существенно их превышают.

6. Географическая неравномерность стратосферных потеплений и их высокая концентрация в Азиатском регионе и, в частности, над Восточной Сибирью могут формировать региональные (а, возможно, и широтно-долготные) особенности вариаций эмиссии 557.7 нм, в том числе особенности ночного и сезонного хода этой эмиссии.

атмосферных составляющих и температуры на высотах вблизи мезопаузы. Проведенный анализ значений средних за ночь интенсивностей эмиссии 557.7 нм и температуры стратосферы на высоте 30 км позволил определить величину положительной регрессионной связи в зимний период, которую можно интерпретировать известным эффектом зимней неустойчивости мезосферы -нижней термосферы, обусловленной усилением атмосферной волновой активности и возможностью формирования благоприятных условий для вертикального распространения возмущений. В летний период значимая регрессионная связь 10 с температурой стратосферы на высоте 30 км не выявлена.

Материалы наблюдений, полученные в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН, позволили выявить ряд новых особенностей поведения эмиссии 557.7 нм, связанные с воздействием на нее как солнечной активности, так и процессов, происходящих в нижних слоях атмосферы.

Результаты проведенных исследований расширяют и существенно дополняют знания об оптических явлениях и связанных с ними физических процессов в атмосфере средних широт Азиатского региона.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в следующих печатных работах:

1. Белецкий А.Б., Медведева И.В., Михалев A.B. Об аномальном поведении излучения верхней атмосферы в линии 557.7 нм [01] зимой 1997—998гг // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Издательство СО РАН, 1998. Вып. 109. Часть I. С.114-117

2. Медведева И.В., Михалев A.B.. Некоторые особенности поведения излучения верхней атмосферы в линии 557.7 нм [01] над Восточной Сибирью // Взаимодействие излучений и полей с веществом. Материалы Второй

Байкальской школы по фундаментальной физике,- Иркутск - СиЛаП. 1999. Т.2. С.533-536.

3. Mikhalev А. V.,.Medvedeva I.V, Beletsky A.B., .Kazimirovsky E.S. An Investigation of the Upper Atmospheric Optical Radiation in the Line of Atomic Oxygen 557.7nm in East Siberia // Journal of Atmospheric and solar-terrestrial physics. 2001. V.63. No9. P. 865-868.

4. А.В.Михалев, И.В.Медведева. Сезонный ход эмиссии верхней атмосферы в линии атомарного кислорода 558 нм. Оптика атмосферы и океана. 2002. 15. N 11. С. 993-997.

5. Медведева И.В., Михалев А.В. О поведении оптического излучения верхней атмосферы в линии 557.7 нм над Восточной Сибирью // Физика окружающей среды. Сборник статей молодых ученых. - Томск, 2002.- С.79-84.

6. Mikhalev, А. V.; Medvedeva, I.V. Seasonal variation of upper-atmospheric emission in the atomic oxygen 558-nm line // Proceedings of SPIE. 2003 - V. 5027. - P. 345351

7. A. V. Mikhalev, I. V.Mcdvedeva, E. S.Kazimirovsky and A. S. Potapov. Seasonal variation of upper - atmospheric emission in the atomic oxygen 555 nm line over East Siberia // Advances in Space Research. Special Issue. Long-Term Trends: Thermosphere, Mesosphere, Stratosphere, and Lower Ionosphere. V.32, No.9. 2003. P. 1787-1792.

8. Stoeva P., Mikhalev A., Petkov N., Benev В., Medvedeva I., Mishin V., Parhomov V., Atanasov A. Solar Activity Influence on the Red and Green Atmospheric Airglow Emissions // Proceedings of the 11-th International Conference "Solar-Terrestrial Influences", Sofia, Bulgaria, November 24-25,2005. P. 27-30.

9. Белецкий А.Б., Михалев A.B., Медведева И.В., Тащилин С.А., Абушенко Н.А. Предварительный анализ влияния стратосферных потеплений на поведение эмиссии 558 нм для региона Восточной Сибири // Известия ВУЗов "Физика". 2006. №3. Приложение. С.218-219.

10.Medvedeva I.V., Beletsky A.B., Mikhalev A.V., Chernigovskaya M.A, Abushenko N.A., Tashchilin S.A. Influence of stratospheric wanning on 557.7 nm airglow variations // Proc. SPIE. 2006. V. 6522. P. 65222D-1 - 65222D-6.

11.Медведева И.В., Белецкий А.Б., Михалев A.B., Черниговская M.A., Абушенко Н.А., Тащилин С.А. Поведение атмосферной эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в периоды стратосферных потеплений в регионе Восточной Сибири // Оптика атмосферы и океана. Т. 20.2007. № 02. С.143-147

12.Медведева И.В., Черниговская М.А., Михалев А.В. Исследование температурной зависимости интенсивности атмосферной эмиссии 557.7 нм // Оптика атмосферы и океана. Т. 20. №12. С. 1077-1081.

13. Михалев А.В., Ратовский К.Г., Медведев А.В., Черниговская М.А., Медведева И.В. Одновременные наблюдения усиления атмосферной эмиссии 557.7 нм [01] и образования спорадических слоев в периоды температурных возмущений в страто-мезосфере // Оптика атмосферы и океана Т. 20. №12. С. 1071-1076.

14.Mikhalev A.V., Medvedeva I.V., Kostyleva N.V., Stoeva P. Variations of 557.7 nm and 630 nm atmospheric emissions in the 23-rd solar cycle // Proc. SPIE 6936. 2007.69361C.

15.Михалев A.B., Медведева И.В., Костылева H.B., Стоева П. Проявление солнечной активности в вариациях атмосферных эмиссий 577.7 нм и 630 нм в 23 солнечном цикле// Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. №5. С. 425-431.

16.Mikhalev A.V., Stoeva P., Medvedeva I.V., Benev В., Medvedev A.V. Behavior of the atomic oxygen 557.7 nm atmospheric emission in the current solar cycle 23 // Advances in Space Research. 2008.41. P. 655-659.

17.Mikhalev A.V., Medvedeva I.V., Stoeva P., Kostyleva N.V. Solar activity influence on the atmospheric green and red oxygen lines during the 23rd solar cycle // Proceedings of Russian-Bulgarian Conference "Fundamental Space Research", Sunny Beach, Bulgaria, September 21-28,2008. P. 391-395.

Цитируемая литература

1. Лысенко Е.В., Нелидова Г.Г., Простова A.M.. Изменения термического режима страто- и мезосферы в течение последнего 30-летия. П. Эволюция годовых и полугодовых колебаний температуры. И Известия АН. Физика атмосферы и океана. 1997. Т.ЗЗ. № 2. С.250-257.

2. Семенов А.И., Шефов Н.Н. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 им в ночное время. 1. Интенсивность // Геомагнетизм и аэрономия. 1997а. Т. 37. № 2. С. 81-90.

3. Фишкова JI. М. О колебаниях интенсивности ночного излучения верхней атмосферы в периоды стратосферных потеплений // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18. № 3. С. 549-550.

4. Фишкова Л.М., Марцваладзе Н.М., Шефов Н.Н. Закономерности вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм. // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. №6. С. 107-111.

5. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы -индикатор ее структуры и динамики. Москва. ГЕОС. 2006. 740 с.

6. Barth С.А., Hildebrandt A.F. The 5577 A airglow emission mechanism // J. Geophys. Res. 1961. V. 66, N 3. P. 985-986.

7. Bates D.R Forbidden oxygen and oxygen lines in the nightglow // Planet. Space Sci. 1978. V. 26. N 10. P. 897-912.

8. Chapman S. Absorption and ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere of a rotating Earth // Proc. Phys. Soc. London. 1931. V. 43, N 26. P. 483-501.

9. Fukuyama К Airglow variations and dynamics in the lower theimosphere and upper mesosphere - II. Seasonal and long-term variations // Journal of atmospheric and Terrestrial Physics. 1977a. V.39. N 1. P.l-14

10.Fukuyama K. Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere - III. Variations during stratospheric wanning events // J. Atmos. Terr. Phys. 1977b. V. 39. N 3. P. 317-331.

Отпечатано в издательском отделе ИСЗФ СО РАН Заказ № 88 от 23 декабря 2008 г. Объем 24 с. Тираж 150 экз.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Медведева, Ирина Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭМИССИИ АТОМАРНОГО

КИСЛОРОДА 557.7 НМ В СРЕДНИХ ШИРОТАХ (ОБЗОР)

1.1 Механизмы формирования эмиссии атомарного кислорода

557.7 нм

1.2 Влияние гелио-геофизических процессов и явлений на регистрируемые характеристики эмиссии 557.7 нм

1.3 Регулярные и нерегулярные вариации эмиссии 557.7 нм.

1.4 Развитие исследований эмиссии 557.7. нм.

ГЛАВА 2 АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОБСТВЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ

2.1 Спектрофотометрическая аппаратура, используемая для регистрации свечения атмосферы в Институте солнечно-земной физики СО РАН

2.2 Калибровка фотометрических данных измерений интенсивностей атмосферных эмиссий

2.3 Погрешности фотометрических данных измерений интенсивностей атмосферных эмиссий

2.4 Условия наблюдений излучения верхней атмосферы Земли в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН

ГЛАВА 3. РЕГУЛЯРНЫЕ ВАРИАЦИИ ЭМИССИИ 557.7 НМ В РЕГИОНЕ

ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

3.1 Ночной ход интенсивности эмиссии 557.7 нм

3.2 Сезонные вариации интенсивности эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм. 57 3.3. Межгодовые вариации эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм. Зависимость от солнечной активности 73 3.4 Зависимость интенсивности эмиссии 557.7 нм от температуры атмосферы на высотах излучающего слоя (85-115 км)

ГЛАВА 4. НЕРЕГУЛЯРНЫЕ ВАРИАЦИИ ЭМИССИИ 557.7 НМ ВО ВРЕМЯ ВНЕЗАПНЫХ ЗИМНИХ СТРАТОСФЕРНЫХ ПОТЕПЛЕНИЙ В РЕГИОНЕ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

4.1. Возмущения характеристик эмиссии 557.7 нм во время внезапных стратосферных потеплений

4.2. Вариации интенсивности эмиссии 557.7 нм и температуры атмосферы на высотах стратосферы 30 км)

4.3. Одновременные наблюдения усиления атмосферной эмиссии 557.7 нм и образования спорадических слоев в периоды температурных возмущений в страто-мезосфере

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли в линии атомарного кислорода 557.7 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири"

Область атмосферы на высотах 80-120 км, мезопауза и нижняя термосфера (МНТ), как и вся верхняя атмосфера в целом, представляет собой сложную неоднородную среду. Протекающие в ней процессы обуславливаются поглощением солнечного ультрафиолетового излучения (УФ), вторжением энергичных заряженных частиц, а также энергией, транспортируемой широким спектром волн, генерируемых в нижних слоях атмосферы. По некоторым оценкам, потоки энергии от внутренних гравитационных волн в эту область атмосферы сопоставимы с потоками коротковолнового излучения Солнца (-10 эрг-см"2-с"1), контролирующего температурный режим на этих высотах. Все это приводит к перемешиванию атмосферы, которое сопровождается интенсификацией большой совокупности различных фотохимических процессов и связанных с ними явлений. Вследствие этого в ней происходят пространственно-временные изменения структурных и динамических характеристик, которые отображают природу и механизм происходящих явлений, т.е., в конечном счете, притока и стока энергии. Благодаря существованию малых газовых компонентов в атмосфере, представляющих собой различные химически активные и нестабильные атомы и молекулы, являющихся промежуточными продуктами фотохимических реакций, с помощью которых происходит передача и преобразование энергии, появляется возможность возникновения излучения в достаточно широком спектральном интервале. Это излучение является чувствительным индикатором всей совокупности процессов в этой области атмосферы. Оно позволяет регистрировать различные пространственно-временные вариации ее температуры и химического состава.

Одним из важнейших, химически активных газовых компонентов, на высотах МНТ является атомарный кислород. Его эмиссия 557.7 нм, возникающая в области МНТ, является индикатором одного из путей рекомбинации атомарного кислорода, который образуется на высотах около 100 км вследствие диссоциации молекулярного кислорода при поглощении УФ излучения Солнца. Необходимость знания термодинамического состояния МНТ - этой важной области средней атмосферы, оказывающей значительное влияние на вышележащие слои, делает эмиссию атомарного кислорода 557.7 нм одним из основных инструментов исследования ее состояния. Регистрация вариаций (различного временного масштаба) характеристик эмиссии 557.7 нм, а также их пространственного распределения, дают возможность для исследования причинно-следственных связей изменения геофизических параметров верхней атмосферы при воздействии на нее солнечного УФ излучения в периоды различных фаз циклов солнечной активности, а также воздействия различных динамических процессов, происходящих в приземных слоях атмосферы.

Актуальность таких исследований определяется тем, что область МНТ является уровнем атмосферы, состояние и параметры которого определяют структуру и алгоритм построения современных теоретических и эмпирических моделей верхней атмосферы. Поэтому необходимы накопление и систематизации данных о структурных, динамических и температурных параметрах атмосферы в этом диапазоне высот. К этому следует добавить, что накопленные к настоящему времени сведения о вариациях характеристик эмиссии 557.7 нм (интенсивность, высота слоя свечения) относятся в основном к средним широтам Европейской части континента. На основе этих данных был проведен ряд исследований различных типов их регулярных вариаций. Отдельные эпизодические измерения проводились в районе

Дальнего востока (Япония). Однако, практически, до настоящей работы, отсутствие базы данных измерений вариаций характеристик эмиссии 557.7 нм в Азиатском регионе (в особенности, в центре огромного материка, т.е. средние широты Восточной Сибири) создавало серьезные трудности при интерпретации долготных вариаций характеристик верхней атмосферы и сопоставлении их с данными спутниковых измерений. Широкое развитие спутниковых исследований, в том числе и с помощью атмосферных эмиссий, только подчеркнуло ряд преимуществ наземных методов исследований верхней атмосферы - возможность изучать слабые эмиссии, дающие важную информацию об атмосфере, путем длительных наблюдений. Актуальными являются также исследования возможных климатических изменений характеристик верхней атмосферы, включая собственное излучение верхней атмосферы Земли.

Целью настоящей работы является исследование закономерностей регулярных и нерегулярных вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм для условий наблюдений в регионе Восточной Сибири и их связи с солнечными и атмосферными процессами для различных гелиогеофизических условий. В работе решались следующие основные задачи:

2. Исследование межгодовых вариаций эмиссии 557.7 нм в зависимости от уровня солнечной активности.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Достоверность научных положений и полученных результатов подтверждается большим объемом экспериментального материала, на основе которого сделаны главные выводы работы, статистической надежностью измерений и применением общепринятых методик обработки данных и оценки точности результатов измерений. Сделанные научные выводы получили подтверждение в работах отечественных и зарубежных исследователей.

Практическая значимость

Полученные в работе результаты могут быть использованы:

На защиту выносятся следующие положения:

1.Сезонный ход атмосферной эмиссии 557.7 нм для средних широт, Азиатского региона (52°N, 103°Е), указывающий на существование региональных особенностей этой эмиссии, обусловленных стратосферными потеплениями, по сравнению с модельными расчетами и результатами других среднеширотных станций.

3. Результаты совместного анализа вариаций интенсивности эмиссии 557.7 нм и температуры атмосферы на высоте максимума излучающего слоя, выявившего их положительную регрессионную связь, которая может являться результатом коррелированных вариаций концентраций основных атмосферных составляющих и температуры на высотах вблизи мезопаузы.

4. Исследование вариаций эмиссии 557.7 нм в 23-м солнечном цикле в связи с солнечной активностью, выявившее нарушение корреляции значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм с индексом F10.7 на фазе роста солнечной активности, вызванное аномальным термодинамическим режимом средней атмосферы в 1998 - 2000 гг.

Апробация работы. Основные результаты и выводы, полученные'" в работе, докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции "Физика ионосферы и атмосферы Земли" (Иркутск, 1998); Ассамблее IUGG (Бирмингем, 1999); II Байкальской школе по фундаментальной физике (Иркутск, 1999); Международной конференции "The First S-RAMP Conference"(Cannopo, 2000); II международной школе молодых ученых и специалистов «Физика окружающей среды» (Томск, 2000); 33-й, 34-й, 36-й и 37-й Ассамблеях COSPAR (Варшава, 2000; Хьюстон, 2002; Пекин, 2006; Монреаль, 2008); VIII Российско-китайском совещании по космической погоде (Пекин, 2007); VIII, IX, XIII, XIV и XV Международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Иркутск, 2001; Томск, 2002; Томск, 2006; Бурятия, 2007; Красноярск, 2008); VII Международной школе-семинаре молодых ученых «Актуальные проблемы физики, технологий и инновационного развития» (YouthPhys'05) (Томск, 2005); 11 Международной конференции "Solar-Terrestrial Influences" (София, 2005);

Международном симпозиуме International Heliophysical Year: New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY2007-NISTP) (Звенигород, 2007); Международной рабочей группе "First Results of IHY 2007" (Созопол, Болгария, 2008); на научных семинарах ИСЗФ СО РАН. и

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Медведева, Ирина Викторовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенное в диссертационной работе исследование вариаций и характеристик эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм по данным измерений в регионе Восточной Сибири позволяет сформулировать следующие основные результаты:

1. Накоплен многолетний (1991-2007 гг.) материал спектрофотометрических измерений интенсивности эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм, явивший основой для обширного анализа характеристик верхней атмосферы на высотах около 100 км и их взаимодействия с геофизическими условиями на других высотных уровнях средней атмосферы. .

3. Сезонный ход эмиссии 557:7 нм по результатам наблюдений в 1991-1993 и 1997-2007 гг. качественно совпадает с сезонными вариациями эмиссии 557.7 нм, полученными в предшествующие десятилетия на других среднеширотных станциях и модельными аппроксимациями. Существенным фактом являются количественные отличия сезонного хода эмиссии 557.7 нм, полученного для региона Восточной Сибири (1991-1993, 1997-2001 гг), которые заключаются в более выраженном осеннем максимуме и больших значениях среднемесячных интенсивностей эмиссии 557.7 нм в зимние месяцы (декабрь-январь). Анализ причин и явлений, формирующих сезонный ход эмиссии 557.7 нм и сопоставление с динамикой ветрового режима верхней мезоеферы-нижней термосферы, а также стратосферными потеплениями в регионе Восточной Сибири позволяет предположить существование региональных (долготных) особенностей в сезонном ходе эмиссии 557.7 нм.

4. Исследование вариаций эмиссии 557.7 нм в 23-м солнечном цикле в связи с солнечной активностью, выявило нарушение корреляции значений интенсивностей эмиссии 557.7 нм с индексом F10.7 на фазе роста солнечной активности, вызванное аномальным термодинамическим режимом средней атмосферы в 1998 - 2000 гг.

5. По экспериментальным данным, полученным в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (52°N, 103°Е) в 1997-2005 гг., выделено несколько случаев аномальных повышений интенсивности эмиссии 557.7 нм, ¡вызванных стратосферными потеплениями. Вариации интенсивности эмиссии 557.7 нм, обусловленные стратосферными потеплениями, оказываются сравнимы по величине с вариациями, обусловленными сезонным ходом этой эмиссии, а в отдельных случаях существенно их превышают.

7. На основе данных оптических наблюдений в регионе Восточной Сибири выявлена положительная корреляция между интенсивностью эмиссии 557.7 нм и температурой атмосферы на высотах излучающего слоя (~97 км). Показано, что это может быть результатом коррелированных вариаций концентраций рсновных атмосферных составляющих и температуры на высотах вблизи мезопаузы. Проведенный анализ значений средних за ночь интенсивностей эмиссии 557.7 нм и температуры стратосферы на высоте 30 км позволил определить величину положительной регрессионной связи в зимний период, которую можно интерпретировать известным эффектом зимней неустойчивости мезосферы - нижней термосферы, обусловленной усилением атмосферной волновой активности и возможностью формирования благоприятных условий для вертикального распространения возмущений. В летний период значимая регрессионная связь IG с температурой стратосферы на высоте 30 км не выявлена.

В заключение автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю зав. лабораторией ИСЗФ СО РАН к.ф.-м.н. A.B. Михалеву, зав. лабораторией ИФА РАН д.ф.м.-н. А.И. Семенову, зав. отделом физики атмосферы, ионосферы и распространения радиоволн ИСЗФ СО РАН д.ф.-м.н. В.И. Куркину, соавторам по публикациям, всем сотрудникам и коллегам отдела физики атмосферы, ионосферы и распространения радиоволн за поддержку, внимание и помощь в проведении исследований, обсуждении результатов, и выполнении настоящей работы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Медведева, Ирина Викторовна, Иркутск

1. Артемьев В.В. Фотоэлектронные счетчики фотонов // Оптико-механическая промышленность. 1979. № 1. С. 62-68.

2. Белецкий А.Б., Медведева И.В., Михалев A.B. Об аномальном поведении излучения верхней атмосферы в линии 557,7 нм 01. зимой 1997-1998гг. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Издательство СО РАН, 1998.Вып. 109. Часть I.C. 114-117.

3. Белецкий А.Б., Михалев A.B., Медведева И.В., Тащилин С.А., Абушенко H.A. Предварительный анализ влияния стратосферных потеплений на поведение эмиссии 558 нм для региона Восточной Сибири // Известия ВУЗов "Физика". 2006. №3. Приложение. С.218-219.

4. Берковский А.Г., Гаванин В.А., Зайдель И.Н. Вакуумные фотоэлектронные приборы // М.: Радио и связь. 1988. 272с.

5. Гинзбург Э.И., Гуляев В.Т., Жалковская Л.В. Динамические модели свободной атмосферы. Новосибирск: Наука. 1987. 292 с.

6. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1976. 392 с.

7. Казимировский Э.С., Кокоуров В.Д. Движения в ионосфере. Новосибирск: Наука, 1979. 344 с.

8. Красовский В.И., Шефов H.H. Исследование внутренних гравитационных волн оптическими методами // Gerlands Beiträge Geophysik. 1976. V. 85. N 3. P. 175-185.

9. Лысенко E.B., Нелидова Г.Г., Простова A.M. Изменения термического режима страто- и мезосферы в течение последнего 30-летия. II. Эволюция годовых и полугодовых колебаний температуры. // Известия АН. Физика атмосферы и океана. 1997. Т.ЗЗ. № 2. С.250-257.

10. Лысенко Е.В., Перов С.П., Семенов А.И., Шефов H.H., Суходоев В.А., Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н. Многолетние тренды среднегодовой температуры на высотах 25-110км. // Известия АН. Физика атмосферы и океана. 19991 Т.35. № 4. С.435-443.

11. Ляхов С.Б., Манагадзе Г.Г. Фотометр с вращающимся интерференционным фильтром //ПТЭ. 1975. № з. с. 200-201.

12. Мак-Ивен М., Филипс Л. Химия атмосферы. М.: Мир, 1978. 376 с.

13. Мегрелишвили Т.Г. Закономерности вариаций рассеянного света и излучения сумеречной атмосферы Земли. Тбилиси. «МЕЦНИЕРЕБА». 1981. 276 с.

14. Медведева И.В., Михалев A.B. О поведении оптического излучения верхней атмосферы в линии 557.7 нм над Восточной Сибирью. // Физика окружающей среды. Сборник статей молодых ученых. Томск, 2002.- С.79-84.

15. Медведева И.В., Черниговская М.А., Михалев A.B. Исследование температурной зависимости интенсивности атмосферной эмиссии 557.7 нм. Оптика атмосферы и океана Т. 20. №12, 2007, стр. 1077-1081.

16. Михалев A.B., Белецкий А.Б. Характеристики оптических вспышек в излучении ночной атмосферы по данным мультиспектральных фотометрических и телевизионных наблюдений. "Оптика атмосферы и океана", 2000, Т. 13', N4,c.338-341.

17. Михалев A.B., Медведева И.В. Сезонный ход эмиссии верхней атмосферы в линии атомарного кислорода 558 нм. Оптика атмосферы и океана. 2002, 15, N11, 993997.

18. Михалев A.B., Медведева И.В., Костылева Н.В., Стоева П. Проявление солнечной активности в вариациях атмосферных эмиссий 577.7 нм и 630 нм в 23 солнечном цикле. Оптика атмосферы и океана. Т. 21. №5, с. 425-431. 2008.

19. Насыров Г.А. Орографически обусловленные вариации интенсивности эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47. № 1. С. 107110.

20. Перминов В.И., Семенов А.И., Баканас В.В., Железнов Ю.А., Хомич В.Ю. Регулярные вариации интенсивности полосы (0-1) атмосферной системы излучения кислорода // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. V. 44. № 4. С. 541-544.

21. Потапов Б.П., Семенов А.И., Соболев В.Г., Шагаев М.В. Внутренние гравитационные волны вблизи мезопаузы. II. Аппаратура и методы оптических измерений // Полярные сияния и свечение ночного неба. 1978. № 26. С. 30-65.

22. Роч Ф., Гордон Дж. Свечение ночного неба. М.: Мир, 1977. 152 с.

23. Семенов А.И. Многолетние изменения высотных распределений озона и атомарного кислорода в нижней термосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 3. С. 132-142.

24. Семенов А.И. Особенности процесса возбуждения зеленой эмиссии в ночной атмосфере // Полярные сияния и свечение ночного неба / ред. Я.И.Фельдштейн, Н.Н.Шефов. М.: ВИНИТИ. 1989. № 33. С. 74-80.

25. Семенов А.И., Шефов H.H. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 1. Интенсивность // Геомагнетизм и аэрономия. 1997 а. Т. 37. № 2. С. 81-90.

26. Семенов А.И., Шефов H.H. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 2. Температура // Геомагнетизм и аэрономия. 1997 б. Т. 37. № 3. С. 143-145.

27. Семенов А.И., Шефов H.H. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 3. Высота излучающего слоя // Геомагнетизм и аэрономия. 1997 в. Т. 37. № 4. С. 105-111.

28. Трутце Ю.Л., Белявская В.Д. Красная кислородная эмиссия 6300А и плотность верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1975. Т. XV. № 1. С. 101-104.

29. Фишкова JI. М. О колебаниях интенсивности ночного излучения верхней атмосферы в периоды стратосферных потеплений // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18. №3. С. 549-550.

30. Фишкова JI. М. О колебаниях интенсивности ночного излучения верхней атмосферы в периоды стратосферных потеплений // Геомагнетизм и аэрономия. 1978. Т. 18. №3. С. 549-550.

31. Фишкова JI.M. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. Тбилиси: Мецниерсба. 1983. 272 с.

32. Фишкова JI.M. Многолетний ход ночного излучения ОН и О среднеширотной верхней атмосферы // Полярные сияния и свечения ночного неба. М.: Советское радио, 1981. №29. С. 18-22

33. Фишкова JI.M., Марцваладзе Н.М., Шефов H.H. Закономерности вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм. // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. №6. С. 107-111.

34. Фишкова JI.M., Марцваладзе Н.М., Шефов H.H. Сезонные вариации зависимости эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм от солнечной активности и многолетнего тренда // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т.41, №4. С. 557-562.

35. Харитонов А.В, Глушкова Е.А., Князева А.Н, Морозова H.H., Ребристый В.Т., Сокодовников Т.В., Терещенко В.Н., Фришберг Л.Д. Спектрометрические стандартыдля наблюдения планет и комет и некоторые вопросы звездной спектрофотометрии. Алма-Ата: Наука. 1972.

36. Чемберлен Дж. Физика полярных сияний и излучения атмосферы. М.: Изд-во Иностр. литер. 1963. 778 с.

37. ШарадзеЗ.С., Квавадзе К.Д., Киквилашвили Г.Б., Мацаберидзе B.C. Динамика среднеширотного спорадического слоя Е ионосферы и свечение ночной атмосферы 01 5577 À // Ионосферные исследования. 1985. № 38. С. 60-66.

38. Шерстюков О.Н., Рябченко Е.Ю. Частотно-временной анализ синоптических колебаний в параметрах среднеширотного спорадического слоя ионосферы // Электронный журнал «Исследовано в России», http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/ 2002/177.pdf

39. Шефов H.H., Кропоткина Е.П. Вариации высот эмиссии 5557 Â // Космич. исслед. 1975. Т. 13. № 5. С. 765-770.

40. Шефов H.H., Семенов А.И. Долготные вариации эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. № 5. С. 671-674.

41. Шефов H.H., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы -индикатор ее структуры и динамики. Москва. ГЕОС. 2006. 740 с.

42. Шефов H.H., Семенов А.И., Юрченко О.Т. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 630 нм. 1. Интенсивность // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 2. С. 250 260.

43. Abreu V.J., Solomon S.С., Sharp W.E., Hays P.B. The dissociative recombination of 0\ : the quantum yield of O('S) and 0(JD) // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. N A5. P. 41404144.

44. Angelats C.M., Forbes J.M. Dynamical influences on atomic oxygen and 5577A emission rates in the lower thermosphere // Geophys. Res. Lett. 1998. V.25. N 4. P.461-464.

45. Barbier D. Variations de l'intensite des principales radiations de la luminescence atmospherique nocturne avec le cycle solaire. Ann. Geophys. 1965. V. 21. P. 265-274.

46. Barth C.A. Three-body reaction // Ann. Géophys. 1964. V. 20. N 2. P. 182-196.

47. Barth C.A., Hildebrandt A.F. The 5577 Á airglow emission mechanism // J. Geophys. Res. 1961. V. 66, N 3. P. 985-986.

48. Bates D.R Forbidden oxygen and oxygen lines in the nightglow // Planet. Space Sci. 1978. V. 26. N 10. P. 897-912.

49. Bates D.R. Airglow and auroras // Applied atomic collision physics. Vol. 1. Atmospheric physics and chemistry / eds. H.S.W. Massey, D.R. Bates. N.Y.: Academic Press. 1982. P. 149-224.

50. Bates D.R. Excitation and quenching of the oxygen bands in the nightglow // Planet. Space Sci. 1988. V. 36. N 9. 1988a. P. 875-881.

51. Bates D.R. Excitation of 557.7 nm 01 line in the nightglow // Planet. Space Sci. 1988b. V. 36.N9.P. 883-889.

52. Bates D.R. The green light of the night sky // Planet. Space Sci. 1981. V. 29. N 10. P. 1061-1067.

53. Bates D.R., Zipf E.C. The OC'S) quantum yield from Ot dissociative recombination //Planet. Space Sci. 1980. V. 28. N 11. P. 1081-1085.

54. Birnside B.G., Tepley C.A. Airglow intensities observed in the Southern and Northern hemispheres // Planet. Space Sci. 1990. V. 38. N 9. P. 1161-1177.

55. Campbell I.M., Gray C.N. Rate constants for 0(3P) recombination with N(4S) // Chem. Phys. Lett. 1973. V. 8. P. 259.

56. Chapman S. Absorption and ionizing effect of monochromatic radiation in an atmosphere of a rotating Earth // Proc. Phys. Soc. London. 1931. Y. 43, N 26. P. 483-501.

57. Clemesha B.R., Takahashi H., Batista P.P. Sahai Y., Simonich D.M. The temperature dependence of airglow emissions from the upper mesosphere and lower thermosphere // Planet. Space. Sci. 1991. V. 39. № 10. P. 1397-1404.

58. Cogger L.L., Anger C.D. The 01 5577 A airglow experiment in the ISIS-2 Satellite // J. Atmos. Terr. Phys. 1973. V. 35. N 11. P. 2081-2084.

59. Cook G.E. The semi-annual variation in the upper atmosphere // Ann. Geophys. 1969. V.25.N2. P. 415-469.

60. Donahue T.M., Guenther B. Thomas R.J. Spatial and temporal behavior of atomic oxygen determined by Ogo 6 airglow observations // J. Geophys. Res. 1974. V.79. N 13. P. 1959-1964.

61. Donahue T.M., Guenther B., Thomas R.J. Distribution of atomic oxygen in the upper atmosphere deduced from OGO-6 airglow observations // J. Geophys. Res. 1971. V. 78. N 28. P.6662-6689.

62. Frederick J.E., Rusch D.W., Victor G.A., Sharp W.E., Hays P.B., Brinton H.C. The OI (15577 A) airglow: observations and excitation mechanisms // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. N 22. P. 3923-3930.

63. Fukuyama K. Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere III. Variations during stratospheric warming events // J. Atmos. Terr. Phys. 1977a. V. 39. N3. P. 317-331.

64. Fukuyama K Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere II. Seasonal and long-term variations // Journal of atmospheric and Terrestrial Physics. 1977b. V.39. N 1. P.l-14.

65. Fukuyama K. Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere-1. Diurnal variation and its seasonal dependency // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. -1976. V.38. - P. 1279-1287.

66. Garcia R.R., Solomon S. A possible relationship between interannual variability in Antarctic ozone and the Quasi-Biennial Oscillation // Geophys.Res.Lett. 1987. Vol. 14, No. 8, pp. 848-851.

67. Gavrilov N.M, Manson A.H, Meek C.E. Climatological monthly characteristics of middle atmosphere gravity waves (10 min -10 h) during 1979 -1993 at Saskatoon. // Ann. Geophys. 1995. V.13, P.285-295.

68. Groves G.V. Annual and semiannual zonal wind components and corresponding temperature and density variations, 60-130 km. // Planet. Space Sci. 1972. V.20. N 12. P. 2099-2112.

69. Johnson F.S. Gottlieb B. Atomic oxygen transport in the thermosphere.// Planet. Space Sci. 1973. V.21. N 6. P. 1001-1009.

70. Kazimirovsky E.S., Vergasova G.V. The non-zonal effect in the dynamical structure of the midlatitude MLT-region // Adv. Space Res. 2001. V.27, N 10. P.1673-1678.

71. Kazimirovsky E., HerraizM., DeLaMorenaB.A. Effects on the ionosphere Due to Phenomena Occurring below it // Surv. Geophys. 2003. V. 24. N 2. P. 139-184.

72. Kochanski A. Semiannual variation at the base of the thermosphere // Mon. Weather Rev. 1972. V. 100. N 3. P. 222-234.

73. Krassovsky V.I. Infrasonic variations of the OH emission in the upper atmosphere // Ann. Geophys. 1972. V. 28. N 4. P. 739-746.

74. Krassovsky V.I. Nature of the intensity variations of the terrestrial atmosphere emission//Mem. Soc. Roy. Sci. Liege. 1957. V. 18. N 1. P. 58-67.

75. Kulkarni P.V. Covariation of 6300 A and 5577 A emissions in tropical night airglow and the emission of 5577 A from the F-region // Ann. Geophys. 1974. V.30. N 2. P.291-300.

76. Kulkarni P.V. Rocket study of 5577 A OI emission at night over the magnetic equator// J. Geophys. Res. 1976. V. 81. N 22. P. 3740-3744.

77. Lord Rayleigh, Spencer Jones H. The light of the night sky: analysis of the intensity variations at three stations //Proc. Roy. Soc. 1935. V. 151. NA872. P. 22 55.

78. McDade I.C., Llewellyn E.J. Mesospheric oxygen atom densities inferred from nighttime OH Meinel band emission rates // Planet. Space Sci. 1988. V. 36. N 9. P. 897-905.

79. McDade I.C., Murtagh D.P., Greer R.G.H. et al. ETON 5: Quenching parameters for the proposed precursors of 02(biE+g) and 0(1S) in the terrestrial nightglow // Planet. Space Sci. 1986. V. 34. N 9. P. 789-800.

80. Medvedeva I.V., Beletsky A.B., Mikhalev A.V., Chernigovskaya M.A., Abushenko N.A., and Tashchilin S.A. Influence of Stratospheric Warming on 557.7 nm Airglow Variations, Proc. SPIE. 2006. Volume 6522, pp. 65222D-1 65222D-6.

81. Midya S.K., Manna A., Tarafdar G. Variation of seasonal values of 5893A and 5577A night airglow intensities and ozone concentration at Calcutta with solar quantities // Czechoslovak Journal of Physics. 2002. V. 52. № 7. P. 883-891.

82. Mikhalev A.V., Stoeva P., Medvedeva I.V., Benev B., and Medvedev A.V. Behavior of the atomic oxygen 557.7 nm atmospheric emission in the current solar cycle 23 // Advances in Space Research., 41, 2008, p. 655-659

83. Mikhalev, A. V.; Medvedeva, I. V. Seasonal variation of upper-atmospheric emission in the atomic oxygen 558-nm line // Proceedings of SPIE. 2003 Volume 5027. - P. 345351.

84. Mikhalev A.V., Medvedeva I.V., Kostyleva N.V., Stoeva P. Variations of 557.7 nm and 630 nm atmospheric emissions in the 23-rd solar cycle. Proc. SPIE 6936, 69361C (2007)

85. Murtagh D.P., Witt G., Stegman J. et al. An assessment of proposed O('S) and 02(biS+g) nightglow excitation parameters. Planet. Space Sei., 38(1). P.43-53.

86. Noxon J.F. Effect of internal gravity waves upon night airglow temperatures // Geophys. Res. Lett. 1978. V. 5. N1. P. 25-27.

87. Offermann D., Drescher A. Atomic oxygen densities in the lower thermosphere as derived from in situ 5577 A night airglow and mass spectrometer measurements // J. Geophys. Res. 1977. V. 78. N 28. P. 6690-6700.

88. Packer D.M. Altitudes of the night airglow radiations // Ann. Géophys/1961. V. 17. N l.P. 67-75.

89. Petitdidier M., Teitelbaum H. Lower thermosphere emissions and tides // Planet. Space Sei.- 1977.-V.25. N8. P. 711-721.

90. Rao M.N.M., Murty G.S.N., Jain V.C. Altitude peak of (OI) 5577 in the lower thermosphere: Chapman versus Barth mechanisms // J. Atmos. Terr. Phys. 1982. V. 44. N 7. P. 559-566.

91. Reed E.I., Chandra S. The global characteristics of atmospheric emissions in the lower thermosphere and their aeronomicimplications // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. N 22. P.3057-3062.

92. Reinisch B.W., Haines D.M., BiblK.X., Galkin I., Huang X., Kitrosser D.F., Sales G.S., Scali J.L. Ionospheric sounding support of OTH radar // Radio Sei. 1997. V. 32. N4. P. 1681-1694.

93. Roach F.E., Pettit H.B. Excitation patterns in the nightglow // Mém. Soc. Roy. Sci. Liège. 1952. V. 12. N 1-2. P. 13-42.

94. Roach F.E., Pettit H.B. On the diurnal variation of 01. 5577 in the nightglow // J. Geophys. Res. 1951. V. 56. N 4. P. 325-353.

95. Roach F.E., Pettit H.B., Williams D.R., St. Amand P., Davis D.N. A four-year study of 01 5577 À in the nightglow // Ann. d'Astrophys. 1953. V. 16. N 4. P. 185-205.

96. Russell C. T. and McPherron R. L. The semiannual variation of geomagnetic activity // J. Geophys. Res. 1973. V. 78. № 1. P. 92 108.

97. Sahai Y., Takahashi FI., Bittencourt J.A., Sobrai J.H.A., Teixeira N.R. Solar cycle and seasonal variations of the low latitude OI 630 nm nightglow. // J.Atmos. and Terr.Phys.- 1988. V.50. N2,- C. 135-140.

98. Shiokawa K., Kiyama Y. A search for the springtime transition of lower thermospheric atomic oxygen using long-term midlatitude airglow data // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000. V.62. P.1215-1219.

99. Slanger T.G., Black G. Quenching of O^S) by Oafa'Ag) // Geophys. Res. Lett. 1981. V.8.N5.P. 535-538.

100. Smith S.M., MendilloM., Baurngardner D., Clark R.R. Mesospheric gravity wave imaging at subauroral site: First results from Milstone Hill // J. Geophys. Res. A. 2000. V. 105. N12. P. 27119-27130.

101. Snively J.B., Pasko V.P. Antiphase OH and OI airglow emissions induced by a short-period ducted gravity wave // Geoph. Res. Lett. V.32, doi: 10.1029/2004GL022221, 2005.

102. Thomas R.J., Young R.A. Measurement of atomic oxygen and related airglow in the lower thermosphere // J. Geophys. Res. 1981. V. 86. N C 8. P. 7389-7393.

103. Ward W.E. A simple model of diurnal variations in the mesospheric oxygen nightglow // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. N 23. P. 3565-3568.

104. Witt G., Stegman J., Solheim B.H., Llewellyn E.J. A measurement of the OzitfZg-X^i) atmospheric band and the O^S) green line in the nightglow // Planet. Space Sci. 1979. V. 27. N 4. P. 341-350.

105. Wraight P.C. Association of atomic oxygen and airglow excitation mechanism // Planet. Space Sci. 1982. V. 30. N 3. P. 251-259.

106. Yao I.G. Observations of the night airglow // Ann. IGY / ed. F.E.Roach. London: Pergamon Press, 1962. V. 24. 322 p.

Информация о работе

Медведева, Ирина Викторовна
кандидата физико-математических наук
Иркутск, 2008
ВАК 25.00.29

Диссертация

Излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли в линии атомарного кислорода 557.7 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы