Некоторые особенности поведения излучения верхней атмосферы в линии l557.7нм [OI] над Восточной Сибирью

Медведева И.В., Михалев А.В.

ИСЗФ СО РАН, г.Иркутск

Представлены результаты измерений эмиссии ночного неба в линиях 557.7нм и 630.0нм для периода 1998-99гг в Восточно-Сибирском регионе. Выделены характерные особенности поведения ночного хода эмиссии l557.7нм для различных сезонов. Описано аномальное увеличение интенсивности эмиссии l557.7нм в январе 1998г. Указывается на возможную связь этого явления со стратосферным потеплением, имевшим место в этот период над Восточной Сибирью.

В настоящей работе представлены результаты измерений эмиссии ночного неба, проводимых в период с осени 1997г по весну 1998г в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (52 N, 103 E) в рамках программы PSMOS. Оптические наблюдения проводились двухканальным зенитным фотометром с качающимися интерференционными фильтрами на длинах волн излучения атомного кислорода 557.7нм и 630.0нм. Измерения осуществлялись в течение 1 - 2 недель в месяц в безлунные ночи.

 

На рисунке 1 показано распределение средних за несколько ночей измерений интенсивностей эмиссии l557.7нм для каждого месяца, измеренных в 1997-1998 гг. в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (кривая 1). На этом же рисунке для сравнения изображен график сезонного хода эмиссии l557.7 нм (кривая 2), построенный по данным Абастуманской астрофизической обсерватории АН Грузии за 1958-1970 гг., который характерен для всех среднеширотных станций [1].

 

	Анализ сезонного хода интенсивности эмиссии l557.7нм для средних широт и представляемых результатов наблюдений позволяет говорить о существовании аномально высоких значений интенсивности излучения l557.7 в конце января - начале февраля 1998г. в регионе Восточной Сибири. Средние ночные интенсивности эмиссии l557.7 для этого периода превышали средние значения интенсивностей предыдущих (осенних) и последующих месяцев на 100% и более. В отдельные ночи интенсивности эмиссии l557.7нм превышали 1.0 - 1.2 кРл, становясь доступными для визуальных наблюдений. Для этих ночей при безлунной погоде невооруженным глазом отмечалось необычно светлое небо. При этом следует иметь в виду, что по данным многолетних наблюдений [1] для всех среднеширотных станций январь - начало февраля характеризуется минимальными средними значениями интенсивностей эмиссии l557.7нм, порядка 200Рл, уступая осеннему максимуму в 1.5 - 2 раза (~350-400 Рл). Ночной ход эмиссии l557.7нм характеризуется большим разнообразием. Однако, в ряде случаев можно выделить характерные особенности для различных сезонов. На рис.2 изображен график средних интенсивностей эмиссии l557.7нм за зимние месяцы (январь-февраль) 1998 и 1999гг и весенние месяцы (март-апрель) 1998г. В обоих случаях для зимних месяцев просматривается явно выраженный максимум около полуночи местного солнечного времени, причем зимой 1998г, этот максимум несколько сдвинут к утру. В работе [1] наличие максимума в ночном м. ходе эмиссии в околополуночные часы для зимних месяцев связывается с термическим полусуточным приливом. На этом же рисунке для соответствующих средних интенсивностей эмиссии l557.7нм приведены также графики относительных среднеквадратичных отклонений (СКО), определяемых для использованных дней усреднений. Характерной особенностью поведения значений относительных среднеквадратичных отклонений является наличие максимума в их суточных распределениях во вторую половину ночи, независимо от сезона (зима - весна).

Обсуждение

Согласно [2], одной из причин аномального поведения излучения ночной верхней атмосферы могут являться стратосферные потепления, приводящие к мощным возмущениям циркуляции в среднеширотной мезосфере и термосфере. Известно, что в период стратосферных потеплений интенсивности сумеречного и ночного излучения верхней атмосферы испытывают колебания с амплитудой до 40-70% в сумерки и до 20% ночью [3,4]. Аналогичная аномалия в поведении интенсивности свечения верхней атмосферы была зарегистрирована в Абастуманской астрофизической обсерватории зимой 1980 –1981 гг. [2], когда отмечалось возрастание интенсивности эмиссии l557.7нм на 100%. В этой работе существование подобной аномалии связывается с мощным стратосферным потеплением.

 

 

Согласно данным [5], в период с 22.01.98г. по 05.02.98г. в регионе Восточной Сибири отмечалось стратосферное потепление. На рис.3 представлены графики температуры на уровне 10hPa и интенсивности эмиссии l557.7нм для конца января - начала февраля 1998г.

Совместный анализ данных температур [5] и интенсивностей 557.7 нм показал достаточно высокую корреляцию их вариаций (коэффициент корреляции равен 0.6-0.7) при временной задержке интенсивностей эмиссии l557.7нм в 4 суток. Наблюдаемые вариации эмиссий l557.7 нм позволяют говорить о том, что в период январь-начало февраля 1998г. мощные возмущения циркуляций имели место и в среднеширотной термосфере, на высоте возникновения эмиссии l557.7 нм (85 - 115 км). В этом случае интенсивности излучения атомарного кислорода l557.7 нм, с учетом обсуждаемых в настоящее время механизмов возбуждения, могут отражать соответствующие изменения концентрации атомарного кислорода и температуры в верхней атмосфере Земли.

Возможно, сдвиг максимума в ночном ходе средней интенсивности эмиссии 557.7нм., наблюдаемый в зимние месяцы (январь-февраль) 1998г., также обусловлен стратосферным потеплением.

 

Выводы

1. Для сезонного хода эмиссии l557.7нм в период осень 1997-весна 1998г. были зарегистрированы аномально высокие значения интенсивности.
2. Для зимних месяцев 1998 и 1999 гг. в средней суточной зависимости поведения интенсивности свечения l557.7нм отмечается наличие максимума в околополуночные часы LT, при этом расположение максимума для зимы 1998г сдвинуто относительно 1999 к утру на 1.5часа.
3. Аномально высокие значения интенсивности эмиссии l557.7нм зимой 1998г., возможно, связаны со стратосферным потеплением над Восточной Сибирью.

 

Авторы благодарят сотрудников Берлинского института метеорологии за предоставленные температурные данные [5].

1. Л.М.Фишкова. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. // Тбилиси: МЕЦНИЕРЕБА,1983.
2. Т.Г.Мегрелишвили, Л.М.Фишкова. // Геомагнетизм и аэрономия, 1984, Т.24, с.325.
3. Фишкова Л.М. Геомагнетизм и аэрономия, 1976, 16, 549.
4. Мегрелишвили Т.Г. Закономерности вариаций рассеянного света и излучения сумеречной атмосферы Земли. Тбилиси Мецниереба, 1981.

5. Internet: http://strat-www.met.fu-berlin.de