Исследование волновых процессов в области высокоширотной мезопаузы по излучению молекул гидроксила и кислорода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат наук Колтовской, Игорь Иннокентьевич

• Колтовской, Игорь Иннокентьевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Колтовской, Игорь Иннокентьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МЕЗОПАУЗЫ

1.1. Исследование внутренних гравитационных волн в области мезопаузы

1.2. Солнечные термические приливы в области мезопаузы

1.3. Излучение гидроксила (ОН) и молекулярного кислорода (О2)

1.4. Заключение по главе 1

ГЛАВА 2. КОМПЛЕКС ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

2.1. Инфракрасная цифровая камера всего неба

2.2. Цифровой инфракрасный спектрограф на базе СП-50

2.3. Автоматический инфракрасный спектрограф Shamrock

2.4. Создание меридиональной оптической сети станций

2.5. Заключение по главе 2

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВНУТРЕННИХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН

3.1. Методика обработки и анализа данных камеры всего неба

3.2. Результаты статистического анализа параметров внутренних гравитационных волн

3.3. Заключение по 3 главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУСУТОЧНЫХ ТЕРМИЧЕСКИХ

ПРИЛИВОВ

4.1. Методика обработки данных и определение вращательной температуры

4.2. Исследование параметров распространения полусуточного термического прилива

4.3. Заключение по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование волновых процессов в области высокоширотной мезопаузы по излучению молекул гидроксила и кислорода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Волновые процессы различного масштаба - от гравитационных до планетарных, доходящие до верхней атмосферы перенося энергию и импульс, играют существенную роль в термодинамическом равновесии всей атмосферы, тем самым и в формировании климата. С другой стороны, особенности глобальной атмосферной циркуляции, связанные с неравномерностью подстилающей поверхности (орография, граница океан-суша), приводит к неоднозначным условиям их распространения вверх в различных географических зонах. Также, благодаря возрастанию амплитуды этих волн по мере их проникновения на большие высоты становится возможным их обнаружение в верхних слоях атмосферы, что имеет огромное диагностическое значение. Поэтому экспериментальное исследование физики волновых процессов в этой области атмосферы с широким пространственным охватом является одной из актуальных задач современной аэрономии.

Как известно, генерация этих внутренних гравитационных волн (ВГВ) в основном происходит в тропосфере или на ее границе во время активных метеорологических процессов. Они являются переносчиками энергии, импульса из нижней атмосферы в мезосферу и термосферу. На высоте мезопаузы волны подвергаются спектральной фильтрации из-за ветрового сдвига и поглощаются, отдавая энергию и импульс окружающей среде и вызывая ее избыточное разогревание. Все эти обстоятельства влияют на динамику и состав нейтральной и ионизованной атмосферы. Поэтому детальное наблюдение за ВГВ и, в особенности, за их амплитудами и направлениями распространения является весьма важной задачей. На высоте мезосферы и нижней термосферы волновая активность исследуется разными способами: радарами, лидарами, спутниковыми измерениями и оптическими наблюдениями. Среди них наиболее информативным и дешевым методом

исследования горизонтальных параметров ВГВ является визуализация волновых структур в эмиссиях свечения ночного неба камерами всего неба.

С другой стороны, влияние волновых процессов можно регистрировать по вариациям температуры в области мезопаузы. Общепринято, что температура является фундаментальным параметром, который обеспечивает прямую информацию о структуре атмосферы. Простым и надежным способом исследования термического состояния области мезопаузы является измерение эмиссии молекулярных полос ночного неба, а именно гидроксила и кислорода, которые высвечиваются на высотах 87 и 95 км соответственно. В настоящее время появились многочисленные работы, в которых по излучению полос свечения ночного неба исследуются суточные, полусуточные и треть-суточные компоненты атмосферного прилива.

В данной работе исследуются параметры ВГВ и полусуточного термического прилива в области высокоширотной мезопаузы.

Цели работы.

Целью работы является экспериментальное исследование особенностей и характеристик распространения ВГВ, полусуточного прилива и температуры в области высокоширотной мезопаузы.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих

задач:

Создание автоматизированного программно-аппаратурного комплекса для фотографических и спектрографических наблюдений волновых процессов в области мезопаузы. На основе большого экспериментального материала получить статистически значимые характеристики ВГВ и полусуточного термического прилива в области мезопаузы на высоких широтах.

Научная новизна работы.

1. Впервые в России создан высокоширотный оптический комплекс для синхронной, автоматической регистрации спектров молекул гидроксила и кислорода, состоящий из одинаковых спектрографов и камеры всего неба.

2. Накоплена уникальная база данных спектрофотографических измерений характеристик излучения гидроксила и молекулярного кислорода на высокоширотной станции Маймага, за период 1999-2015 годы.

3. Впервые на длительном, непрерывном ряде данных исследованы параметры внутренних гравитационных волн и полусуточного термического прилива в области мезопаузы над Якутией.

Методы исследования.

В качестве основных методов исследований в работе используются экспериментальные методы: визуализация волн по эмиссии молекулы гидроксила и одновременное измерение вращательных температур по молекулам гидроксила и кислорода на двух разнесенных по высоте слоях атмосферы, методы статистического анализа экспериментальных данных для выявления закономерностей, ВГВ и приливных волн.

Достоверность и обоснованность полученных результатов.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием большого массива экспериментального материала, сопоставлением с результатами других исследователей, применением апробированных методов экспериментальных исследований и математических и статистических методов обработки результатов. На работы и результаты автора имеются ссылки отечественных и зарубежных исследователей.

Научная и практическая ценность работы.

Практически создана меридиональная сеть станций на основе инфракрасных спектрографов и камер всего неба для измерения температуры

мезопаузы и регистрации волновых структур, работающих в автономном режиме. Созданная сеть и накопленная база данных могут быть использованы для планирования проведения дальнейших исследований высокоширотной мезопаузы. Обнаруженные новые характеристики короткопериодических ВГВ и полусуточного термического прилива могут быть использованы для усовершенствования различных атмосферных моделей.

На защиту выносятся:

1. Экспериментальное определение преимущественного распространения в западном направлении короткопериодных ВГВ на высоких широтах в зимний период.

2. Обнаруженные различия между средними значениями параметров короткопериодных ВГВ на высоких и средних широтах: на высоких широтах длины волн больше на ~ 10 км, а скорости распространения больше на ~ 20 м/с.

3. Экспериментальное определение амплитуды полусуточного термического прилива на двух высотных уровнях высокоширотной мезопаузы: 8 и 6 К на высотах излучения молекулярного кислорода (~95 км) и гидроксила (~87 км) соответственно.

Личный вклад автора.

Все представленные в диссертации результаты получены автором самостоятельно, либо при его непосредственном участии. Автор активно участвовал в постановке научных задач, планировании экспериментов. Принимал прямое участие в получении, обработке, научном анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных. При участии автора реконструированы и запущены в эксплуатацию новые инфракрасные спектрографы, созданы программы автономной работы спектрографов.

Апробация работы.

Результаты исследований докладывались на симпозиумах и конференциях: XIII Лаврентьевские чтения для молодых ученых (Якутск, 2009); Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике (Иркутск, 2009); Международный симпозиум «Атмосферная радиация и динамика» (С. Петербург, 2009, 2011, 2013); Всероссийская конференция с международным участием «Физика окружающей среды» (Томск, 2011, 2016); Всероссийская конференция «Космические лучи и гелиосфера» (Якутск, 2012); Международный симпозиум "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы" (Иркутск,

2012); Всероссийская конференция по солнечно-земной физике (Иркутск,

2013); 12-ая Российско-китайская конференция по космической погоде (Zhengxiangbaiqi, China, 2014); Международная конференция сети по обнаружению изменений мезопаузы (NDMC) (Grainau, Germany, 2014); Международная конференция «Japan Geoscience Union Meeting» (Chiba, Japan, 2015); VII международная конференция «Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений» (Петропавловск-Камчатский, 2016); V международная конференция "Atmosphere, Ionosphere, Safety" (AIS) (Калининград, 2016); на научных семинарах отдела аэрономии ИКФИА СО РАН.

Отдельные аспекты работы, положенные в основу диссертации, прошли экспертизу и были поддержаны грантами РФФИ № 16-35-00121-мол_а, 16-35-00204-мол_а, 15-05-05320-а, 15-45-05066-р_восток_а.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 22 печатных работах, из них 7 в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 2 приложений, содержит 113 страниц, включая 41 рисунок, 4 таблицы и библиографию из 164 наименований.

Содержание работы

Во введении представлена актуальность темы диссертации, сформирована постановка задачи и краткая аннотация содержания работы по главам, отмечается научная новизна, достоверность и практическая ценность полученных результатов, сформулированы защищаемые положения.

В первой главе кратно описаны особенности области мезопаузы и процессы, происходящие на этих высотах. Рассмотрены механизмы возбуждения различных колебательно-вращательных уровней молекул гидроксила в основном электронном состоянии Х П и процессы возникновения Атмосферной системы молекулы кислорода - полоса (0-1) 0.8545 мкм в области мезопаузы. Представлен краткий обзор современных работ по исследованиям внутренних гравитационных волн. Также дается краткое описание механизма образования и поведения солнечных приливов.

Во второй главе дается описание комплекса оптических приборов, состоящий из камеры всего неба, инфракрасного цифрового спектрографа СП-50 и автоматизированного инфракрасного спектрографа Shamrock. Также сделано научно-методическое обоснование и описаны принципы создания меридиональной сети оптических станций.

В третьей главе представлены результаты исследования параметров внутренних гравитационных волн, определяемых по зарегистрированным вариациям интенсивности излучения молекулы гидроксила, при помощи инфракрасной камеры всего неба. Подробно описана методика обработки и анализа зарегистрированных изображений эмиссионного поля в заданной спектральной области с помощью инфракрасной камеры всего неба.

Проведено сравнение полученных результатов с аналогичными исследованиями, проведенными на средних и низких широтах.

В четвёртой главе приводятся результаты исследования полусуточных солнечных термических приливов, параметры которых получены по флуктуациям вращательных температур молекул гидроксила (полоса ОН(6,2)) и Атмосферной системы кислорода О2(0-1), максимумы высот излучений которых локализованы примерно на 87 и 94 км, соответственно. Вращательные температуры, определяемые по эмиссиям молекул гидроксила и кислорода, получены при помощи инфракрасного дифракционного спектрографа СП-50. Также подробно описана методика определения вращательной температуры по спектрографическим данным.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МЕЗОПАУЗЫ

Пограничный слой между мезосферой и термосферой называется областью мезопаузы. Она занимает в атмосфере Земли высоты примерно 80 -100 км над уровнем моря. Известно, что в мезопаузе находится температурный минимум: снизу-вверх (начиная от высоты ~50 км) температура падает с высотой, выше (до высот ~400 км) снова растет.

Первые сведения о существовании мезопаузы были получены по изучению поведения следов метеоров, которые сгорают в верхней атмосфере на этих высотах, по так называемому метеорному методу [Астапович, 1958; Хвостиков, 1964]. Как было установлено по лидарным измерениям, сама граница мезопаузы меняет высоту в зависимости от времени года [She, von Zahn, 1998; Gerding et al., 2008], что подтверждается численным моделированием [Roble, Dickinson, 1989]. Измерения вертикального профиля температуры атмосферы показали, что существует два различных уровня мезопаузы, зимний (около 100 км) и летний (около 84 км). Причиной таких сезонных колебаний является адиабатический нагрев и охлаждение, связанное с крупномасштабной меридиональной циркуляцией.

Область мезопаузы также известна тем, что она совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, то есть является химически наиболее активной областью верхней атмосферы [Брасье, Соломон, 1987]. Результатом многочисленных фотохимических процессов является собственное излучение атмосферы, которое существует как в дневное, так и в ночное время. Излучение атмосферы состоит из многих эмиссий, которые в силу своей природы высвечиваются на определенных высотных слоях. Например, слой озона с максимумом на высоте ~ 90 км с толщиной ~ 22 км, слои натрия - 92 и 100 км, железа (у которого высота постоянно меняется, толщина 2-3 км) [Шефов и др., 2006], возбужденного

гидроксила (87 км с толщиной 8 км) [Baker and Stair, 1988], возбужденного атомарного кислорода (94 и 9 км) и другие [Burrage et al., 1994; Yee et al., 1997]. Также в области мезопаузы образуются серебристые облака, имеющие толщину всего в несколько километров.

Достаточно тонкие слои малых составляющих области мезопаузы можно исследовать различными методами. Одним из дешевых и доступных методов, дающих возможность слежения за климатическими изменениями верхней атмосферы, является оптическое измерение. Эмиссии свечения ночного неба, такие как эмиссии гидроксильного излучения и молекулярного кислорода в ближней инфракрасной области спектра, можно регистрировать дифракционными инфракрасными спектрографами. Гидроксильная эмиссия, благодаря своей богатой структуре вращательно-колебательных полос, служит своеобразным термометром области мезопаузы. Более подробно об образовании эмиссий молекулярных полос гидроксила и кислорода можно найти в разделе 1.3.

Измерения температуры мезопаузы, используя дифракционные спектрографы, ведутся многие десятки лет в разных странах. В ИКФИА СО РАН такие наблюдения ведутся с 1960-х годов. Накопленные за последние 20 лет данные инфракрасного спектрографа отвечают всем требованиям, предъявляемым для исследования физических процессов, происходящих в мезопаузе. Главным и основным преимуществом этих данных является их однородность, то есть они получены в течение всего периода наблюдений одним и тем же прибором, и при обработке их постоянно использовались одни факторы интенсивности.

В настоящее время существуют различные международные проекты по исследованию области мезопаузы, где большое внимание уделяется измерению температуры мезопаузы. Данные нашего инфракрасного дифракционного спектрографа СП-50 с 2006 года входят в международную программу NDMC (Network for the Detection of Mesopause Change).

1.1. Исследование внутренних гравитационных волн в области

мезопаузы

Внутренние гравитационные волны (ВГВ - англ. Internal Gravity Waves) в разных литературных источниках называют по-разному -гравитационные волны или часто просто гравитационные волны, по-другому волны плавучести. Термин «внутренние» изначально было связано с тем, что волна распространяется не только по горизонтали, но и по вертикали. ВГВ сравнительно легко проникают в верхнюю атмосферу, что является главным отличием их от звуковых волн. Для того чтобы ВГВ распространялись вертикально их периоды должны быть больше некоего минимума, так называемого периода Брента-Вяйсяля (xg), который определяется по формуле [Hines, 1974] и меньше чем п, деленное на угловую скорость вращения Земли:

т „ = 2п ■-У k Т-^^ = 2п I У H

г -1)-М-шн-Я2 -1)-Я

где тё на высотах высокоширотной области мезопаузы примерно равен ~ 5.5

Ср

мин. У - — ~ ^ 4 - отношение теплоемкостей, к - постоянная Больцмана, Т -

Су

температура, М - молекулярная масса, шн - масса атома водорода, я -ускорение свободного падения, Н - высота однородной атмосферы.

Источниками ВГВ, как правило, являются различные метеорологические и турбулентные процессы (холодные фронты, тропические циклоны, цунами, морские волны, землетрясения, ветры в горах, струйные течения и т.д.).

Кроме того, ВГВ являются основными переносчиками энергии, импульса из нижней атмосферы в мезосферу и термосферу.

Общеизвестно, что у ВГВ при распространении снизу-вверх амплитуда растет с высотой по мере уменьшения плотности атмосферы. На

высотах области мезопаузы волны достигают максимальных амплитуд и начинают разрушаться. Передача энергии и импульса происходит именно при диссипации волн, другими словами, когда волновые процессы затухают и исчезают. Энергия волны переходит на тепловое движение молекул. Расчёты потоков энергии, переносимых ВГВ, оказались сопоставимы с потоками коротковолнового солнечного излучения [Гаврилов, 1974;

Чунчузов, 1978; Vincent, 1984; Gavrilov, 1992] и составили вблизи мезопаузы

_1

~10 эрг-см -с [Hines, 1968; Reid, 1989, Гаврилов, 1974], а на высоких

_2 _1

широтах она может достигать 29 эрг-см -с . [Reid, 1989; Gavrilov, 1985]. В разных работах влияние ВГВ на термический режим верхних слоев атмосферы описывают по-разному. В одних работах говорится, что это приводит к разогреву [Швед, 1977; Кутепов, Швед, 1978; Чунчузов, 1978; Калов, Гаврилов, 1985; Reid, 1989], других же, что происходит при этом выхолаживание [Johnson, 1975; Изаков, 1978].

Передача импульса приводит к ускорению среднего потока (течения). В высоких широтах в зимнее время этот поток обычно направлен на восток. Поэтому в большинстве случаев распространение ВГВ должно быть направлено на запад.

Существуют численные модели распространения ВГВ [Бидлингаймер, Погорельцев 1992], где были сделаны численные расчеты вертикальной структуры ВГВ в безветренной атмосфере. Различные более новые модели учитывают скорость ветра, орографию и диссипацию [Погорельцев, Перцев, 1995; Гаврилов и Коваль, 2013].

Исследования ВГВ. Впервые волновые колебания в верхней атмосфере были зарегистрированы по наблюдениям серебристых облаков. Но конечные доказательства, что это следы от прохождения ВГВ, были предоставлены только к началу 60-х годов, когда ВГВ экспериментально были выявлены при испытаниях мощных атомных и термоядерных зарядов по сильным возмущениям в верхней атмосфере.

Эволюцию методики обнаружения ВГВ можно примерно описать следующим образом. Сначала по серебристым облакам регистрировали очень медленные и короткопериодные ВГВ [Бронштен, Гришин, 1970; Фогл, 1975]. Потом ВГВ находили в фотографиях эмиссионных полей верхней атмосферы [Moreels, Herse, 1977; Hapgood, Taylor, 1982]. При прохождении ВГВ через излучающий слой гидроксила регистрировались вариации интенсивности эмиссии и температуры среды [Красовский и др., 1978; Красовский, Шефов, 1976; Шагаев, 1974; Noxon, 1978]. ВГВ с периодами больше 100 км и скоростями, превышающими 100 м/с, исследовались при помощи радиофизических методов исследования [Vasseur et al., 1972; Bertin et al., 1978]. В последнее время фотографирование всего неба чувствительными ПЗС-камерами с широкополосными фильтрами, пропускающими ближние инфракрасные полосы гидроксила, позволяет регистрировать ВГВ с большим пространственным и временным разрешением [Shiokawa et al., 1999, Nakamura et al., 1999; Walterscheid et al., 1999; Gavrilyeva, Ammosov, 2002; Medeiros et al., 2003; Suzuki et al., 2009; Li et al., 2011; Matsuda et al., 2014]. При помощи снимков из космоса или камер всего неба находят так называемые концентрические ВГВ. Они обычно наблюдаются в слоях гидроксила, кислорода и серебристых облаков и могут достигать больших радиусов (~200-300км) [Suzuki et al., 2007; Yue et al., 2014; http://spaceweathergallery.com/indiv_upload.php?upload_id=129854].

По результатам наблюдений короткопериодные ВГВ разделяют на 2 типа: полосы (bands иногда их называют crests) и ряби (гребешки, ripples или billows). Полосы - более устойчивые, плоские волны с горизонтальной длиной волны от нескольких километров до нескольких сотен километров, которые иногда можно наблюдать всю ночь. Их фазовые скорости доходят до 100м/с [Taylor, Hapgood, 1988]. Ряби - неустойчивые, мелкомасштабные волны, которые имеют очень короткие время жизни, часто это разрушающиеся ВГВ [Taylor, Hapgood, 1990; Fritts et al., 1993].

В работе [Nakamura et а1., 1999] проведен большой статистический анализ параметров ВГВ на средних широтах в Японии (35°^ 13б°Б). Результаты анализа приведены по наблюдениям камерой всего неба в эмиссии ОН, где были исследованы сезонные вариации характеристик ВГВ. Одним из выводов было то, что волны с горизонтальными длинами волн больше 18 км зимой распространялись на запад, а летом - на восток (Рисунок 1.1.).

Рисунок 1.1. Характеристики ВГВ в зимний период по наблюдениям камерой всего неба в эмиссии ОН [Ыакатига et а1., 1999].

Группой исследователей в Бразилии на основе измерений, проведенных на пунктах СасИоепа Раи^а (23°Б, 45°') и Сатп (7°Б, 36°') [МеёепоБ et а1., 2004] было показано, что сезонная изменчивость направлений распространения внутренних гравитационных волн обусловлена ветровой фильтрацией среднего ветра (Рисунок 1.2.).

Рисунок 1.2. Характеристики ВГВ по наблюдениям в Cachoeira Paulista и Carriri [Medeiros et al., 2004].

По наблюдениям в Аделаиде (35°S, 138°E) [Walterscheid et al., 1999] и в Урбане (40°N, 88°W) [Hecht et al., 2001] выявлено, что в летний период, когда высота мезопаузы снижается до 85 км, регистрированные неоднородности являются волнами, термически захваченными между мезопаузой и термосферой. Аналогичная работа по выявлению ВГВ была проведена на широтах полярной шапки на станции Resolute Bay, Canada (74°N, 265°E) [Suzuki et al.,2009]. Было показано, что наблюдаемые короткопериодические ВГВ имеют горизонтальную длину волны 20 - 50 км, и фазовые скорости 30 - 60 м/с. Из рисунка 1.3 видно, что преобладает направление распространения волн на запад.

Рисунок 1.3. Характеристики ВГВ по наблюдениям камерой всего неба в полярных широтах [Suzuki et al.,2009].

Сравнение аналогичных работ усложняется тем, что долговременных наблюдений нигде нет, в основном приводятся результаты за короткий наблюдательный срок.

В конце обзора хотелось бы немного упомянуть про взаимодействие ВГВ с другими типами волн и со средним течением. Например, при помощи планетарных волн ВГВ могут проникать в область мезопаузы [Dunkerton, Butchart, 1984], или же наоборот мелкомасштабные ВГВ могут влиять на крупные волны. Например, ускорять или замедлять среднее течение, помогать генерировать или перекачивать энергии более крупных волн в более мелкие [Lindzen, 1967, 1981; Smith, 1996].

1.2. Солнечные термические приливы в области мезопаузы

Одной из разновидностей планетарных (по-другому, глобальных) волн являются приливы, имеющие постоянно действующий периодический источник. По наблюдениям и моделированию атмосферных приливов имеется большое количество различных работ [Чепмен, Линдзен, 1972; Andrews et al., 1987; Forbes, 1995]. Приливы бывают гравитационные и термические - под влиянием Солнца и Луны. Нас же интересуют солнечные термические приливы. Они отличаются по периодам. Существует набор приливных гармоник с периодами тт = т0/т, где т0 - длительность солнечных суток (24 ч), а m - номер приливной гармоники (т = 1, 2, 3, ...).

Источником этих приливов является поглощение солнечной энергии озоном и водяным паром на уровне тропосферы и стратосферы. При этом происходит нагревание атмосферы только с той стороны полушария, где светит Солнце. Данное нагревание создает перепады давления атмосферы вдоль параллели. Возникшее долготное возмущение перемещается вдоль параллели из-за вращения планеты, вызывая солнечные термические приливы.

Существует очень много исследовательских работ, где были сделаны численные оценки поглощения в атмосфере водяным паром и озоном [Siebert, 1961; Pressman, 1955; Leovy, 1964]. В итоге было выявлено, что в возбуждении полусуточных колебаний гораздо более важную роль играет озон, чем водяной пар [Siebert, 1961; Lindzen, 1968]. Это объясняется тем, что возбуждение за счет поглощения радиации озоном происходит в слое гораздо большей толщины и на больших высотах.

Другим механизмом генерации гармоник солнечных приливов являются нелинейные процессы, то есть рождение новых гармоник при разрушении гармоник с меньшими числами m (в основном при потере

устойчивости интенсивных суточного и полусуточного приливов - m = 1 и 2) и взаимодействие гармоник с разными числами m [Akmaev, 2001].

Наблюдения солнечных термических приливов в земной атмосфере подтверждают уменьшения интенсивности приливов с ростом m. Самыми интенсивными являются суточный и полусуточный солнечные приливы. Например, максимальные изменения давления, наблюдаемые у экватора, для m = 1 и 2 имеют порядки 0.5 и 1 гПа соответственно. Но уже у треть-суточного прилива (m = 3) изменение давления приближается к 0.1 гПа. Спектральный анализ рядов приземного давления длительностью не менее года, с помощью сверхпроводящих гравиметров, выявил гармоники солнечных приливов вплоть до m ~ 10 [Warburton, Goodkind, 1997; Smilie et al., 1993]. Группы гармоник солнечных приливов вплоть до m ~ 30 обнаруживаются в динамических спектрах давления в работе [Shved et al., 2011].

В данном же исследовании наблюдения охватывают только темную часть суток, поэтому суточные солнечные приливы (с m = 1) не могут быть выделены из наших данных. К тому же, по модельным и экспериментальным данным [She et al., 2004], амплитуда суточного прилива на высоких широтах мала, и ее влиянием на оценку параметров полусуточного прилива можно пренебречь.

Нагревание за счет колебаний температуры поверхности существенно отличаются над сушей и морем. Такое неравномерное нагревание должно вызывать термические приливы, которые не следуют за Солнцем. Например, Гаурвиц [Haurwitz, 1956; Haurwitz, 1965] проанализировал данные о приземном давлении по всему земному шару для получения полусуточных и суточных колебаний. Он нашел компоненты, которые не следуют за Солнцем, так называемые немигрирующие солнечные приливы. Появление таких приливов оказалось намного меньше, чем мигрирующие солнечные приливы. Мигрирующий солнечный полусуточный прилив наиболее полно

рассчитан в работах [Flattery, 1967; Siebert, 1961; Wilkes, 1949].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Колтовской, Игорь Иннокентьевич, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аммосов, П.П. Инфракрасный цифровой спектрограф для измерения вращательной температуры гидроксила / П.П. Аммосов, Г.А. Гаврильева // Приборы и техника эксперимента. - 2000. - № 6. - С. 73-78.

2. Аммосов, П.П. Цифровая камера для регистрации пространственной структуры свечения ночного неба / П.П. Аммосов, Г.А. Гаврильева // Приборы и техника эксперимента. - 1999. - Т. 42. . - № 3. - С. 120-124.

3. Аммосов, П.П. 8-часовые вариации вращательной температуры интенсивности ОН(8,4) / П.П. Аммосов, Г.А. Гаврильева, В.М. Игнатьев // Геомагнетизм и аэрономия. - 1986. - Т. 26. - № 6. - С. 936-940.

4. Астапович, И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли / И.С. Астапович // Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. - 650 с.

5. Астрономический календарь / Под редакцией Абалакина В. К. // Главное издательство физико-математической литературы. Москва «Наука», 1981. - 703 с.

6. Берг, М.А. Эмиссия ОН и атмосферная полоса X 8645 А молекулы О2 / М.А. Берг, Н.Н. Шефов // Полярные сияния и свечение ночного неба. -1962. - № 9. - С. 46-52.

7. Бидлингмайер, Е.Р. Численное моделирование трансформации акустико-гравитационных волн в температурные и вязкие волны в термосфере / Е.Р. Бидлингмайер, А.И. Погорельцев // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. - 1992. - Т. 28. - № 1. - С. 64-74.

8. Брасье, Г. Аэрономия средней атмосферы / Г. Брасье, С. Соломон // Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 413 с.

9. Бронштэн, В. А. Серебристые облака / В. А. Бронштэн, Н.И. Гришин // М.: Наука, 1970. - 360с.

10. Гаврилов, Н.М. Тепловой эффект внутренних гравитационных волн в верхней атмосфере / Н.М. Гаврилов // Изв. АН СССР Физ. атмосф. и океана. - 1974. - Т. 10. - № 1. - С. 83-84.

11. Гаврилов, Н.М. Численное моделирование реакции общей циркуляции средней атмосферы на пространственные неоднородности орографических волн / Н.М. Гаврилов, А.В. Коваль, А.И. Погорельцев, Е.Н. Савенкова // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. - 2013. - Т. 49. - № 4. - С. 401408.

12. Гаврилов, Н. М. Параметризация воздействия стационарных мезомасштабных орографических волн в численных моделях динамики атмосферы / Н.М. Гаврилов, А.В. Коваль // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. - 2013. - Т. 49. - № 3. - С. 271-278.

13. Гаврильева, Г.А. Наблюдения распространения гравитационных волн в инфракрасном свечении всего неба / Г.А. Гаврильева, П.П. Аммосов // Геомагнетизм и аэрономия. - 2001. - Т. 41. - № 3. - С. 363-369.

14. Гаврильева, Г.А. Сезонные вариации температуры мезопаузы над Якутском (63°N и 129.5°E) / Г.А. Гаврильева, П.П. Аммосов // Геомагнетизм и Аэрономия. - 2002. - Т. 42. - №2. - C. 1- 5.

15. Герасимова, Н.Г. Комплект светосильных спектрографов с дифракционными решетками / Н.Г. Герасимова, А.В. Яковлева // Приборы и техника эксперимента. - 1956. - № 1. - С. 83-86.

16. Данилов, А.Д. Фотохимия ионизованных и возбужденных частиц в нижней ионосфере / А.Д. Данилов, М.Н. Власов // Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 200 с.

17. Изаков, М.Н. О влиянии турбулентности на тепловой режим термосферы планет / М.Н. Изаков // Космич. исслед. - 1978. - Т. 16. - № 3. -С. 403-411.

18. Калов, Е.Д. Исследование сезонных изменений параметров гравитационных волн в метеорной зоне / Е.Д. Калов, Н.М. Гаврилов // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1985. - Т. 21. - № 10. - С. 10361042.

19. Краснопольский, В.А. Физика свечения атмосфер планет и комет. / В. А. Краснопольский // М.: Наука, 1987. - 304 с.

20. Красовский, В.И. О ночном излучении неба в инфракрасной области спектра / В.И. Красовский // Докл. АН СССР. - 1949. - Т. 66. - № 1. - С. 53-54.

21. Красовский, В.И. Внутренние гравитационные волны вблизи мезопаузы. 1. Результаты исследований гидроксильной эмиссии / В.И. Красовский, Б.П. Потапов, А.И. Семенов, В.Г. Соболев, М.М. Шагаев, Н.Н. Шефов // Полярные сияния и свечение ночного неба. - 1978. - № 26. - С. 529.

22. Красовский, В.И. Исследование внутренних гравитационных волн оптическими методами / В.И. Красовский В.И., Н.Н. Шефов// Gerlands Beiträge Geophys. - 1976. - V. 85. - № 3. - P. 175-185.

23. Кутепов, А.А. Перенос излучения 15 мкм полосы СО2 при нарушении лучистого термодинамического равновесия в атмосфере Земли / А.А. Кутепов, Г.М. Швед // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1978. - Т. 14. - № 1. - С. 28-43.

24. Лебедева, В.В. Техника оптической спектроскопии / Лебедева В.В. // 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 352 с.

25. Перминов, В.И. О вращательной температуре гидроксильной эмиссии / В.И. Перминов, А.И. Семенов, Н.Н. Шефов // Геомагнетизм и аэрономия. - 2007. - Т. 47. - № 6. - С. 798-805.

26. Питерская, Н.А. Распределение интенсивности во вращательно-колебательных полосах ОН / Н.А. Питерская, Н.Н. Шефов // Полярные сияния и свечение ночного неба. - 1975. - № 23. - С. 69-122.

27. Погорельцев, А.И. Влияние фонового ветра на формирование структуры акустико-гравитационных волн в термосфере / А.И. Погорельцев, Н.Н. Перцев // Известия РАН ФАО. - 1995. - Т. 31. - № 6 - С.755-760.

28. Тарасова, Т.М. Прямые измерения светимости ночного неба в спектральной области X 8640 А / Т.М. Тарасова // Искусственные спутники Земли. М.: Изд-во АН СССР. - 1962. - № 13. - С. 107 -109.

29. Фогл, Б. Серебристые облака. Их характеристики и интерпретация / Б. Фогл // Термосферная циркуляция. М.: Мир. - 1975. - С. 100-112.

30. Хвостиков, И.А. Высокие слои атмосферы / И.А. Хвостиков // Л: Гидрометеоиздат, 1964. - 606 с.

31. Чемберлен, Дж. Физика полярных сияний и излучение атмосферы / Дж. Чемберлен // М: Иностранная литература. - 1963. - 778 с.

32. Чепмен, С . Атмосферные приливы / С . Чепмен, Р . Линдзен // М.: Мир, 1972. - 295 с.

33. Чунчузов, Е.П. Об энергетических характеристиках внутренних гравитационных волн, наблюдаемых по гидроксильной эмиссии мезопаузы /

Чунчузов Е.П. // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. - 1978. - Т.14. - № 10. - С. 1094-1097.

34. Шагаев, М.В. О связи быстрых вариаций вращательной температуры атмосферного гидроксила с геомагнитной активностью / М.В. Шагаев // Геомагнетизм и аэрономия. - 1974. - Т. 14. - № 4. - С. 759-760.

35. Швед, Г.М. Тепловой режим атмосферы умеренных широт в окрестности мезопаузы (70-100 км) / Г.М. Швед // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. - 1977. - № 43. - С. 182-191.

36. Шефов, Н.Н. Высота излучающего слоя атмосферной системы молекулярного кислорода / Н.Н. Шефов // Полярные сияния и свечение ночного неба. - 1975. - № 23. - С. 54-58.

37. Шефов, Н.Н. Об определении вращательной температуры полос ОН / Н. Н. Шефов // Спектральные, электрофотометрические и радиолокационные исследования полярных сияний и свечения ночного неба. М.: Изд-во АН СССР. - 1961. - № 5. - С. 5-9.

38. Шефов, Н.Н. Спектральные и пространственно-временные характеристики фонового свечения верхней атмосферы. Гидроксильное излучение / Н.Н. Шефов, Н.А. Питерская // Полярные сияния и свечение ночного неба. - 1984. - № 31. - С. 23-123.

39. Шефов, Н.Н. Излучение верхней атмосферы - индикатор ее структуры и динамики / Н.Н. Шефов, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич // М.: ГЕОС, 2006. - 741 с.

40. Шкловский, И.С. О природе инфракрасного излучения ночного неба / И. С. Шкловский // Изв. Крым. астрофиз. обсерв. - 1951. - № 7. - С. 34-58.

41. Akmaev, R. A. Seasonal variations of the terdiurnal tide in the mesosphere and lower thermosphere: a model study / R. A. Akmaev // Geophys. Res. Lett. -2001. - V. - 28. - P. 3817-3820.

42. Andrews, D.G. Middle atmosphere dynamics / D.G Andrews., J.R. Holton, C.B. Leovy // Orlando (Florida): Academic Press. - 1987. -489 p.

43. Babcock, H.W. Radiations of the night sky photographed with a grating / H.W. Babcock // Publ. Astron. Soc. Pac. - 1939. - V. 51. - №. 299. - P. 47-50.

44. Baker, D.J. Rocket measurements of the altitude distribution of the hydroxyl airglow / D.J. Baker, A.T. Stair // Physica Scripta. - 1988. - V. 37. - № 4. - P. 611-622.

45. Bates, D.R. Airglow and auroras / D.R. Bates // Applied atomic collision physics. Vol. 1. Atmospheric physics and chemistry. N.Y.: Academic Press, 1982. - P. 149-224.

46. Bates, D.R. The photochemistry of atmospheric water vapour / D.R. Bates, M. Nicolet // J. Geophys. Res. - 1950. - V. 55. - № 3. - P. 301-327.

47. Bates, D.R. The physics of the upper atmosphere / D.R. Bates // The Earth as a planet. Chicago: Univ. Chicago Press, 1954. - P. 576-643.

48. Benedict, W.S. The emission spectrum of OH from 1.4 to 1.7 ^ / W.S. Benedict, E.K. Plyler, C.J. Humphreys // J. Chem. Phys. - 1953. - V. 21. -№ 3. - P. 398-402.

49. Bertin, F. The meteorolo-gical jet streams as a source of medium scale gravity waves in the thermosphere: an experimental study / F. Bertin, J. Testud, L. Kersley, P.R. Rees // J. Atmos.Terr. Phys. - 1978. -V. 40. -№ 10/11. -P. 1161-1183.

50. Breig, E.L. Secondary production for the hydroxyl atmospheric airglow / E.L. Breig // Planet. Space Sci. - 1971. - V. 18. - № 8. - P. 1271-1274.

51. Burrage, M.D. Observations of the O2 Atmospheric band nightglow by the High Resolution Doppler Imager / M.D. Burrage, N. Arvin, W.R. Skinner, P.B. Hays // J. Geophys. Res. - 1994. - V. 99. - № A8. - P. 15017-15023.

52. Cadle, R.D. Daytime atmospheric O(1D) / R.D. Cadle // Disk. Faraday Soc. 1964. - V. 37. - P. 66-71.

53. Cashion, K. A method for calculating vibrational transition probabilities / K. Cashion // J. Molecular Spectrosc. - 1963. - V. 10. - № 3. - P. 182-231.

54. Dodd, J.A. Formation and vibrational relaxation of OH (X2ni, v) by O2 and CO2 / J.A. Dodd, S.J. Lipson, W.A.M. Blumberg // J. Chem. Phys. - 1991.

- V. 95. - № 8. - P. 5752-5762.

55. Dunkerton, T.J. Propagation and selective transmission of internal gravity waves in a sudden warming / T.J. Dunkerton, N. J. Butchart // Atmos. Sci.

- 1984. - V. 41. - P. 1443-1460.

56. Fisher, G.M. Tidal variability of the geomagnetic polar cap mesopause above Resolute Bay / G.M. Fisher, T.L. Killeen, Q. Wu, J. Hays, M. Reeves // Geophys. Res. Lett. - 1999. - V. 26. - P. 573-576.

57. Flattery, T. W. Hough Functions, Technical report, № 21 / T. W. Flattery // Dept. of Geophysical sciences, Univ. of Chicago. -1967.

58. Forbes, J.M. Tidal and planetary waves / J.M. Forbes // Geophysical monograph / (Eds.) Johnson R.M., Killeen T.L. - 1995. - V. 87. - P. 67-87.

59. French, W.J.R. Hydroxyl (6-2) airglow emission intensity ratios for rotational temperature determination / W.J.R. French, G.B. Burns, K. Finlayson, P.A. Greet, R.P. Lowe, P.F.B. Williams // Ann. Geophys. - 2000. - V. 18. - № 10.

- P.1293-1303.

60. Fritts, D. C. Wave breaking signatures in noctilucent clouds / D. C. Fritts, J. R. Isler, G. E. Thomas, 0. Andreassen // Geophys. Res. Lett. - 1993. - V. 20. - P. 2039-2042.

61. Fukuyama, K. Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere. 1. Diurnal variation and its seasonal dependency / K. Fukuyama // J. Atmos. Terr. Phys. - 1976. - V. 38. - P. 12791287.

62. Gavrilov, N.M. Internal gravity waves in the mesopause region: hydrodynamical sources and climatological patterns / N.M. Gavrilov // Adv. Space Res. - 1992. - V. 12. - №. 10. - P. 113-121.

63. Gavrilov, N.M. Study of internal gravity waves in meteor zone / N.M. Gavrilov // Handbook for MAP / ed. R.P. Poper. Urbana: SCOSTEP, - 1987.

- V. 25. - P. 153-166.

64. Gavrilyeva, G.A. Wave structures imaged in near-infrared nightglow at Yakutsk / G.A. Gavrilyeva, P.P. Ammosov // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. -2002. - V. 64. - P. 985-990.

65. Gerding, M. Seasonal variation of nocturnal temperatures between 1 and 105 km altitude at 54o N observed by lidar / M. Gerding, J. Höffner, J. Lautenbach, M. Rauthe, F.-J. Lübken // Atmos. Chem. Phys. - 2008. - V. 8. - № 24. -P. 7465-7482.

66. Goldman, A. Updated line parameters for OH X2n - X2n(v", v') transitions / A. Goldman, W.G. Schoenfeld, D. Goorvitch, C. Chackerian, H. Dothe, F. Melen, M.C. Abrams, J.E.A. Selby // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. - 1998. -V. 59. - № 3-5. - P. 453- 469.

67. Greer, R.G.H. The excitation of in the nightglow / R.G.H. Greer, E.J. Llewellyn, B.H. Solheim, G. Witt // Planet. Space Sci. - 1981. - V. 29. - № 4. - P. 383-389.

68. Hapgood M.A., Taylor M.J. Analysis of airglow image data // Ann. Geophys. 1982. Vol. 38, N 6. P. 805-813.

69. Haurwitz B., The diurnal surface pressure oscillation, Arch. Meteorol. Geophys. Biocl., A14, 361-379 (1965).

70. Haurwitz B., The geographical distribution of the solar semidiurnal pressure oscillation, Meteorol. Pap. 2 (5), New York Univ., 1956.

71. Heaps, H.S. Intensity distribution in the rotation-vibration spectrum of the OH molecule / H.S. Heaps, G. Herzberg // Zeitschrift Phys. - 1952. - V. 133. - № 1-2. - P. 48-64.

72. Hecht J.H., Howat S.K.R., Walterscheid R.L., Isler J.R.. Observation of spectra of intensity fluctuations of the OH Meinel nightglow during ALOHA-93 // Geophys. Res. Lett. V. 22. № 20. P. 2873-2876, 1995.

73. Hecht J.H., Walterscheid R.L., Hickey M.P., Franke S.J. Climatology and modeling of quasi-monochromatic atmospheric waves observed over Urbana Illinois // J. Geophys. Res. V. 106. (D6). P. 5181-5195, 2001.

74. Herzberg, G. Forbidden transitions in diatomic molecules. II. The absorption bands of the oxygen molecule / G. Herzberg // Can. J. Phys. - 1952. -V. 30. - № 3. - P. 185-210.

75. Herzberg, G. Molecular spectra and molecular structure. I. Spectra of diatomic molecules. 2nd ed. /G. Herzberg // N.Y.: Van Nostrand Reinhold Co, 1950. - 658 p.

76. Herzberg, G. // Naturwissenschaften - 1932. -20. -577.

77. Hines, C.O. A possible source of waves in noctilucent clouds / C.O. Hines // J. Atmos. Sci. - 1968. - V. 25. - №. 5. - P. 937-942.

78. Hines, C.O. The upper atmosphere in motion / C.O. Hines // AGU. Washington D.C. - 1974. - 1027 p.

79. Holzclaw, K.W. Einstein coefficients for emission from high rotational states of the OH(X2n) radical / K.W. Holzclaw, J.C. Person, B.D. Green // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. - 1993. - V. 49. - №. 3. - P.223-235.

80. Hunten, D.M. Spectroscopic studies of the twilight airglow / D.M. Hunten // Space Sci. Rev. - 1967. - Vol. 6. - № 4. - P. 493-573.

81. Izod, T.P.J. The formation, reaction and deactivation of / T.P.J. Izod, R.P. Wayne // Proc. Roy. Soc. London. - 1968. - V. A 308. - № 1492. - P. 81-94.

82. Jacobi, Ch. et al. Climatology of the semidiurnal tide at 52-56°N from ground based radar wind measurements 1985-1995 / Ch. Jacobi, Yu.I. Portnyagin, T.V. Solovjova, P. Hoffmann , W. Singer, A.N. Fahrutdinova, R.A. Ishmuratov, A.G. Beard, N.J. Mitchell, H.G. Muller, R. Schminder, D. Kurschner, A.H. Manson, C.E. Meek // J. Atmos. Solar. Terr. Phys. - 1999. - V. 61. - P. 975991.

83. Johnson, F.S. Transport processes in the upper atmosphere / F.S. Johnson // J. Atmos. Sci. - 1975. - V. 32, - №. 9. - P. 1658-1662.

84. Krassovsky, V.I. Atlas of the Airglow Spectrum 3000-12400 A / V.I. Krassovsky, N.N. Shefov, V.I. Yarin // Planet Space Sci. - 1962. - V. 9. - №12. -P. 883-915.

85. Krassovsky, V.I. Chemistry of the upper atmosphere / V.I. Krassovsky // Space Res. - 1963. - V. 3. - P. 96-116.

86. Krassovsky, V.I. Infrasonic variations of the OH emission in the upper atmosphere / V.I. Krassovsky // Ann. Geophys. - 1972. - V. 28. - № 4. - P. 739-746.

87. Langhoff, S.R. Theoretical transition probabilities for the OH Meinel system / S.R. Langhoff, H.J. Werner, P. Rosmus // J. Molecular Spectrosc. - 1986. - V. 118. - № 4. - P. 507-529.

88. Leovy, C. Radiative equilibrium of the mesosphere / C. Leovy // J. Atmos. Sci. - 1964. - 21. - P. 238-248.

89. Li, Z. Gravity wave characteristics from OH airglow imager over Maui / Z. Li, A. Z. Liu, X. Lu, G. R. Swenson, S.J. Franke // J. Geophys. Res. -2011. - 116. - D22115. - doi:10.1029/2011JD015870.

90. Lindzen, R. S. The application of classical atmospheric tidal theory / R. S. Lindzen // Proc. Roy. Soc. - 1968. - A303. -P. 299-316.

91. Lindzen R.S. Thermally driven diurnal tide in the atmosphere / R. S. Lindzen // Quart. J.Roy.Met.Soc. - 1968. - V. 93. - P. 18-42.

92. Lindzen R.S. Turbulence and stress due to gravity wave and tidal breakdown / R. S. Lindzen // J. Geophys. Res. - 1981. - V. 86. - P.9707-9714.

93. Llewellyn, E.J. The dayglow / E.J. Llewellyn, W.F.J. Evans // The radiating atmosphere. Dordrecht: D. Reidel Publ. Co, 1971. - P. 17-33.

94. Llewellyn, E.J. The OH Meinel bands in the airglow. The radiative lifetime / E.J. Llewellyn, B.H. Long // Can. J. Phys. - 1978. - V. 56. - № 5. - P. 581-586.

95. Lubken, F.-J. Thermal structure of the mesopause region at polar latitudes / F.-J. Lubken, U. von Zahn // J. Geophys. Res. - 1991. - V. 96. - № D11. - P. 20841-20857.

96. Manson, A.H. Climatologies of semidiurnal and diurnal tides in the middle atmosphere (70-110 km) at middle latitudes (40-55°) / A.H. Manson, C.E.

Meek, H. Teitelbaum, F. Vial, R. Schminder, D. Kurschner, M.J. Smith, G.J. Fraser, R.R. Clark // J. Atmos. Solar. Terr. Phys. - 1989. - V. 51. - P. 579-593.

97. Matsuda, T. S. New statistical analysis of the horizontal phase velocity distribution of gravity waves observed by airglow imaging / T. S. Matsuda, T. Nakamura, M. K. Ejiri, M. Tsutsumi, and K. Shiokawa // J. Geophys. Res. Atmos. - 2014. - V. 119. - P. 9707 -9718. - doi:10.1002/2014JD021543.

98. McGrath, W.D. The flash photolysis of Ozone / W.D. McGrath, R.G.W. Norrish // Proc. R. Soc. Lond. - 1957. - V. 242. - P. 265-276.

99. McGrath, W.D. Production, deactivation and chemical reactions of O(1D) atoms / W.D. McGrath, J.J. McGarvey // Planet. Space Sci. - 1967. - V. 15. - P. 427-455.

100. McLandress, C. Satellite obervations of thermospheric tides_Results from the Wind Imaging Interferometer on UARS / C. McLandress, G.G. Shepherd, B.H. Solheim // J. Geophys. Res. - 1996. - V. 101. - P. 4093-4114.

101. Medeiros, A.F. Comparison of gravity wave activity observed by airglow imaging at two different latitudes in Brazil / Medeiros A.F., Buriti R.A., Machado E.A., Takahashi H., Batista P.P., Gobbi D., Taylor M.J. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. V. 66. P. 647-654, 2004.

102. Medeiros, A.F. Comparison of gravity wave activity observed by airglow imaging at two different latitudes in Brazil / A.F. Medeiros, R.A. Buriti, E.A. Machado, H. Takahashi, P.P. Batista, D. Gobbi, M.J. Taylor // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. - 2004. - V. 66. - P. 647-654.

103. Medeiros, A.F. An investigation of gravity wave activity in the low-latitude upper mesosphere: propagation direction and wind filtering / A.F. Medeiros, M.J. Taylor, H. Takahashi, P.P. Batista, D. Gobbi // J. Geophys Res. -2003. - V. 108. - № D14. - P. 4411-4419.

104. Meinel, A.B. Hydride emission bands in the spectrum of the night sky / A.B. Meinel // Astrophys. J. - 1950a. - V. 111. - № 1. - P. 207.

105. Meinel, A.B. O2 emission band in the infrared spectrum of the night sky / A.B. Meinel // Astrophys. J. - 1950d. - V. 112. - № 3. - P. 464-468.

106. Meinel, A.B. OH emission bands in the spectrum of the night sky. I. / A.B. Meinel // Astrophys. J. - 1950b. - V. 111. - № 3. - P. 555-564.

107. Meinel, A.B. OH emission bands in the spectrum of the night sky. II. / A.B. Meinel // Astrophys. J. - 1950c. - V. 112. - № 1. - P. 120-130.

108. Meinel, A.B. The near-infrared spectrum of the night sky and aurorae / A.B. Meinel // Publ. Astron. Soc. Pac. - 1948. - V. 60. - №. 337. - P. 373-378.

109. Mertens, C.J. Retrieval of mesospheric and lower thermospheric kinetic temperature from measurements of CO2 15^ Earth limb emission under non-LTE conditions / C.J. Mertens, M.G. Mlynczak, M. Lopez-Puertas, P.P. Wintersteiner, R.H. Picard, J.R. Winick, L.L. Gordley, J.M. Russell III // Geophys. Res. Lett. - 2001. - V. 28. - P. 1391-1394.

110. Mies, F.H. Calculated vibrational transition probabilities of OH(X2n) / F.H. Mies // J. Molecular Spectrosc. - 1974. - V. 53. - № 2. - P. 150188.

111. Moreels, G. Photographic evidence of waves around the 85 km level / G. Moreels, M. Hersé // Planet. Space Sci. - 1977. - V. 25. - № 3. - P. 265-273.

112. Murphy, R.E. Infrared emission of the OH in the fundamental and first overtone bands / R.E. Murphy // J. Chem. Phys. - 1971. - V. 54. - № 11. - P. 4852-4859.

113. Nakamura, T. Seasonal Variations of gravity wave structures in OH airglow with a CCD imager at Shigaraki / T. Nakamura, A. Higashikawa, T. Tsuda, Y. Matsushita // Earth Planets Space. - 1999. - V. 51. - № 7-8. - P. 897906.

114. Nelson, D.D. H + O3 Fourier-transform infrared emission and laser absorption studies of OH(X2n) radical: an experimental dipole moment function and state-to-state Einstein A coefficients / D.D. Nelson, A. Schiffman, D.J. Nesbit, J.J. Orlando, J.B. Burkholder // J. Chem. Phys. - 1990. - V. 93. - № 10. - P. 7003-7019.

115. Noxon, J.F. Effect of internal gravity waves upon night airglow temperatures / J.F. Noxon // Geophys. Res. Lett. - 1978. - V. 5. - №1. - P. 25-27.

116. Oznovich, I. Temperature and airglow brightness oscillations in the polar mesosphere and lower thermosphere / I. Oznovich, D.J. McEwen, G.G. Sivjee // Planet. Space Sci. - 1995. - V. 43. - P. 1121-1130.

117. Oznovich, I. Tidal oscillations of the Arctic upper mesosphere and lower thermosphere in winter / I. Oznovich , D.J. McEwen, G.G. Sivjee, R.L. Walterscheid // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102. - P. 4511-4520.

118. Pendleton, W.R. Terdiurnal oscillations in OH Meinel rotational temperatures for fall conditions at northern midlatitude sites / W.R. Pendleton, M.J. Taylor, L.C. Gardner // Geophys. Res. Lett. - 2000. - V. 27. - P. 1799-1802.

119. Pendleton, W.R. The impact of L-uncoupling on Einstein coefficients for the OH Meinel (6-2) band: implications for Q-branch rotational temperatures / W.R. Pendleton, M.J. Taylor // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. - 2002.

- V. 64. - № 8-11. - P. 971-983.

120. Phelps, D.H. Optical observations of the Stark effect of OH / D.H. Phelps, F.W. Dalby // Can. J. Phys. - 1965. - V. 43. - № 1. - P. 144-154.

121. Portnyagin, Yu.I. The wind regime of the mesosphere and lower thermosphere during the DYANA campaign. II. Semidiurnal tide / Yu.I. Portnyagin, N.A. Makarov, R.P. Chebotarev, A.M. Nikonov, E.S. Kazimmirovsky, V.D. Kokourov, V.V. Sidorov, A.N. Fakhrutdinova, G.Cevolani, R.R. Clark, D. Korschner, R. Schminder, A.H. Manson, C.E. Meek, H.G. Muller, J.C. Stoddart, W.Singer, P. Hoffmann // J. Atmos. Solar. Terr. Phys. - 1994. - V. 56. - P. 17311752.

122. Potter, A.E. Mean radiative lifetime of vibrationally excited (v = 9) hydroxyl. Rate of the reaction of vibrationally excited hydroxyl (v = 9) with ozone / A.E. Potter, R.N. Coltharp, S.D. Worley // J. Chem. Phys. - 1971. - V. 54. - № 3.

- P. 992-996.

123. Pressman, J. Diurnal temperature variations in the middle atmosphere / J. Pressman // Bull. Am. Meteorol. Soc. - 1955. - V. 36. - P. 220223.

124. Reid, I.M. Observations of Gravity Wave Scales, Fluxes, and Saturation During MAP / I. M. Reid // Handbook for MAP. - 1989. - V. 27. - P. 87-103.

125. Reisin, E.R. Characteristics of atmospheric waves in the tidal period range derived from zenith observations of O2 (0,1) Atmospheric and OH (6,2) airglow at lower midlatitudes / E.R. Reisin, J. Scheer // J. Geophys. Res. - 1996. -V. 101. - P. 21223-21232.

126. Roble, R. G. How will changes in carbon dioxide and methane modify the mean structure of the mesosphere and thermosphere? / R. G. Roble, R. E. Dickinson // Geophys. Res. Lett. - 1989. - V. 16. - P. 1441 - 1444.

127. Roux, F. Experimental oscillator strengths in the infrared vibrationrotation spectrum of the hydroxyl radical / F. Roux , J. d'Incan, D. Cerny // Astrophys. J. - 1973. - V. 186. - № 3. - P. 1141-1156.

128. Russell, J.M. The halogen occultation experiment / J.M. Russell, L.L. Gordley, J.H. Park, S.R. Drayson, W.D. Hesketh, R.J. Cicerone, A.F. Tuck, J.E. Frederick, J.E. Harries, P.J. Crutzen // J. Geophys. Res. - 1993. - V. 98. - P. 10777-107797.

129. She, C.Y. Tidal perturbations and variability in the mesopause region over Fort Collins, CO (41°N,105°W). Continuous milti-day temperature and wind lidar observation / C.Y. She, T. Li, R.L. Collins, Titus Yuan, B.P. Williams, T.Kawahara // Geophys. Res. Lett. - 2004. - V. 31. - P. L24111. -doi:10.1029/2004GL021165. 2004.

130. She, C. Y. The concept of two-level mesopause: Support through new lidar observation / C. Y. She, U von Zahn // J. Geophys. Res. - 1998. - V. 103. - P. 5855-5863.

131. Shiokawa, K. Development of optical mesosphere thermosphere imagers (OMTI) / K. Shiokawa, Y. Katoh, M. Satoh, M. K. Ejiri, T. Ogawa, T.

Nakamura, T. Tsuda, R. H. Wiens// Earth, Planets Space. - 1999. - V. 51. - P. 887-896.

132. Shklovsky, I.S. The intensity of the rotation-vibration bands of the OH molecule / I.S. Shklovsky // Mem. Soc. Roy. Sci. Liege. - 1957. - V. 18. - № 1. - P. 420-425.

133. Shved, G.M. Steady-frequency waves at intradiurnal periods from simultaneous co-located microbarometer and seismometer measurements: a case study / G.M. Shved, N.V. Karpova, L.N. Petrova, E.G. Orlov, S.I. Ermolenko // Ann. Geophys. - 2011. - V. 29. - P. 1153-1167.

134. Siebert, M. Atmospheric tides, in Advances in Geophysics / M. Siebert // Academic press, New York. - 1961. - V. 7. - P. 105-182.

135. Slanger, T.G. Vibrational level distribution of O2( v = 0-15) in the mesosphere and lower thermosphere region / T.G. Slanger, P.C. Cosby, D.L. Huestis, D.E. Osterbrock // J. Geophys. Res. - 2000. - V. 105. - № D16. - P. 20557-20564.

136. Slipher, V.M. Emissions in the spectrum of the light of the night sky / V.M. Slipher // Publ. Astron. Soc. Pac. - 1929. - V. 41. - № 242. - P. 262-263.

137. Smith, A.K. Longitude variations in mesospheric winds: evidence for gravity waves filtering by planetary waves / A.K. Smith // J. Atmos. Sci. - 1996. -V. 53. - № 8. - P. 1156-1173.

138. Smith, D.R. Observation of high-N hydroxyl pure rotation lines in atmospheric emission spectra by the CIRRIS 1A Space Shuttle experiment / D.R. Smith, W.A.M. Blumberg, R.M. Nadile, S.J. Lipson, E.R. Huppi, N.B. Wheeler // Geophys. Res. Lett. - 1992. - V. 19. - № 6. - P. 593-596.

139. Smylie, D. E. The product spectra of gravity and barometric pressure in Europe / D. E. Smylie, J. Hinderer, B. Richter, B. Ducarme // Phys. Earth Planet. Inter. - 1993. - V. 80. - P. 135-157.

140. Sommer, L.A. Über den langwelligen Teil des sichtbaren Spektrums des Nachthimmellichtes / L.A. Sommer // Zeits. Phys. - 1932. - V. 77. - № 4. - P. 374-390.

141. Suzuki, S. Statistical characteristics of polar cap mesospheric gravity waves observed by an all-sky airglow imager at Resolute Bay, Canada / S. Suzuki, K. Shiokawa, K. Hosokawa, K. Nakamura, W. K. Hocking // J. Geophys. Res. -2009. - V. 114. - P. A01311. - doi:10.1029/2008JA013652.

142. Suzuki, S. A concentric gravity wave structure in the mesospheric airglow images / S. Suzuki , K. Shiokawa, Y. Otsuka, T. Ogawa, K. Nakamura, T. Nakamura // J. Geophys. Res. - 2007. - V. 112. - P. D02102. -doi:10.1029/2005JD006558.

143. Swenson, G.R. OH emission and gravity wave (including a breaking wave) in all-sky imagery from Bear Lake, UT / G.R. Swenson, S.B. Mende // Geophys. Res. Lett. - 1994. - V.21. - № 20. - P. 2239-2242.

144. Takahashi, H. Tidal and solar cycle effects on the OI5577A, NaD and OH (8,3) airglow emissions observed at 23°S / H. Takahashi, Y. Sahai, P.P. Batista // Planet. Space Sci. - 1984. - V. 32. - P. 897-902.

145. Taori, A. Terdiurnal wave signatures in the upper mesospheric temperature and their association with the wind fields at low latitudes (20°N) / A. Taori, M.J. Taylor, S. Franke // J. Geophys. Res. - 2005. - V. 110. - P. D09S06. -doi:10.1029/2004JD004564.

146. Taylor, M.J. On the origin of ripple-type wave structure in the nightglow emission / M.J. Taylor, M.A. Hapgood // Planet. Space Sci. - 1990. - V. 38. - P. 1421-1430.

147. Taylor, M.J. All-sky measurement of short period waves imaged in the OI(557.7 nm), Na(589.2 nm) and near infrared OH and O2(0,1) nightglow emissions during the ALOHA-93 campaign / M.J. Taylor, M. B. Bishop, V. Taylor // Geophys. Res. Lett. - 1995. - V. 22. - № 20. - P. 2833-2836.

148. Taylor, M.J. Observations of gravity wave propagation in the OI (557.7 nm), Na (589.2 nm) and the near infrared OH nightglow emissions / M.J. Taylor, M.A. Hapgood, P. Rothwell // Planet. Space Sci. - 1987. - V. 35. - № 4. -P. 413-427.

149. Turnbull, D.N. An empirical determination of the electric dipole moment function and transition probabilities of OH(X2n) / D.N. Turnbull // London: Univ. West. Ontario, 1987. - 79 p.

150. Turnbull, D.N. New hydroxyl transition probabilities and their importance in airglow studies / D.N. Turnbull, R.P. Lowe // Planet. Space Sci. -1989. - V. 37. № 6. - P. 723-738.

151. Van Rhijn P.J., On the brightness of the sky at night and the total amount of the starlight, Publ. Astron. Lab. Groningen. - 1921. - № 31. - P. 1-83.

152. Vasseur, G. Observations of waves and travelling disturbances / G. Vasseur, C.A. Reddy, J. Testud // Space Research. - 1972. - V. 12. - P. 11091131.

153. Vincent, R.A. Gravity wave motions in the mesosphere / R.A. Vincent // J. Atmos. Terr. Phys. - 1984. - V. 46. - № 2. - P. 119-128.

154. Wallace, L. Dayglow of the oxygen A band / L. Wallace, D.M. Hunten // J. Geophys. Res. - 1968. - V. 73. - № 15. - P. 4813-4834.

155. Walterscheid, R.L. Analysis and interpretation of airglow and radar observations of quasi-monochromatic gravity waves in the upper mesosphere and lower thermosphere over Adelaide, Australia (35S, 138 E) / R.L. Walterscheid, J.H. Hecht, R.A. Vincent, I.M. Reid, J. Woithe, M.P. Hickey // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. - 1999. - V. 61. - P. 461-468.

156. Walterscheid, R.L. Large amplitude semidiurnal variations in the polar mesopause: Evidence of a pseudotide / R.L. Walterscheid, G.G. Sivjee, G. Schubert, R.M. Hamwey // Nature. - 1986. - V. 324. - P. 347-349.

157. Walterscheid, R.L. Dynamical chemical model of fluctuations in the OH airglow driven by mi grating tides, stationary tides, and planetary waves / R.L. Walterscheid, G. Schubert // J. Geophys. Res. -1995. -V. 100. -P. 17443-17450.

158. Walterscheid, R.L. Very high frequency tides observed in the airglow over Eureka (80°) / R.L. Walterscheid, G.G. Sivjee // Geophys. Res. Lett. - 1996. - V. 23(24). - P. 3651-36554.

159. Warburton, R. J. The influence of barometric-pressure variations on gravity / R. J. Warburton, J. M. Goodkind // Geophys. J. R. Astr. Soc. -1997. -V. 48. - P. 281-292.

160. Wilkes, M. V. Oscillation of the Earth's atmosphere / M. V. Wilkes // Cambridge Univ. Press, 1949. - 74 p.

161. Williams, B.P. Seasonal climatology of the nighttime tidal perturbation of temperature in the midlatitude mesopause region / B.P. Williams, C.Y. She, R.G. Roble // Geophys. Res. Lett. - 1998. - V. 25. - P. 3301-3304.

162. Yee, J.H. Global simulations and observations of O(1S), O2(1D) and OH mesospheric nightglow emissions / J.H. Yee, G. Crowley, R.G. Roble, W.R. Skinner, M.D. Burrage, P.B. Hays // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102. - № A9. -P. 19949-19968.

163. Yue, J. Concentric gravity waves in polar mesospheric clouds from the Cloud Imaging and Particle Size experiment / J. Yue, B. Thurairajah , L. Hoffmann , J. Alexander , A. Chandran, M. J. Taylor , J. M. Russell III , C. E. Randall , S. M. Bailey 2014. // J. Geophys. Res. Atmos. - 2014. - V. 119. - P. 5115-5127. - doi:10.1002/2013JD021385.

164. Zhao, Y. Comparison of simultaneous Na lidar and mesospheric nightglow temperature measurements and the effects of tides on the emission layer heights / Y. Zhao, M.J. Taylor, X. Chu // J. Geopys. Res. - 2005. - V. 110. - P. D09S07. - doi:10.1029/2004JD005115.