Введение к работе
Актуальность темы. Интерес к исследованию волновых процессов в верхней атмосфере вызван не только тем, что они играют важную роль в переносе энергии с нижележащих слоев в верхние, но и тем, что существенно влияют на динамику и химический, состав атмосферы. Одним из признанных методов исследования волновых процессов является оптический метод, ос--нованный на регистрации вариаций интенсивностей и вращательных температур свечения ночного неба, модулированных прохождением волн. К настоящему времени накоплен достаточно богатый экспериментальный материал по наблюдениям короткоперио-дических внутренних гравитационных волн (ВГВ). Но все еще мало изучены длиннопериодные волны с периодами более 3-х часов. Эти волны, имеющие большие амплитуды и несущие большую энергию, могут быть наиболее эффективными проводниками им-пульса и энергии. С другой стороны, для исследования корот-копериодических ВГВ они-являются трендами, т.е. для корректного снятия их из временных рядов необходимо знание их морфологии. Этот класс волн находится в граничном частотном диапазоне между ВГВ и приливными волнами. Усилия иностранных и российских исследователей в настоящее время сосредоточены на изучении ряда проблем средней и верхней атмосферы, одной из которых является исследование волновых процессов и их влияния на динамику и структуру верхней атмосферы и ионосферы. Анализ распределения пунктов изучения волновых процессов в средней.и верхней атмосфере показывает, что большинство исследований распространения волн проведено в западном полушарии и.на европейском континенте. Восточная Сибирь в области
- г -
исследования динамического режима средней и верхней атмосферы остается "белым пятном".
Кель работы состоит в следующем: исследование оптическим методом закономерностей генерации, распространения длин-нопериодных волн и их воздействия на верхнюю атмосферу.
Научная новизна. Установлена модуляция длиннопериодными волнами континуума свечения ночного неба.
Исследована зависимость параметра ті, характеризующего отношение относительных изменений интенсивностеи эмиссий и вращательных температур при прохождении длиннопериодных волн, от вертикальной компоненты длины волны.
Найдена связь фазы параметра ті от расположения высот эмиссионного слоя и мезопаузы.
На основе большого экспериментального материала получено анизотропное распространение длиннопериодных волн, указывающее на их фильтрацию в стратосфере.
Обнаружена азимутальная неоднородность распределения периодов волн, предполагающая доплеровское смещение частот волн вследствие движения их источника или увлечения волн нейтральным ветром вследствие нелинейных процессов.
Показано, что 8-часовые колебания, обнаруживаемые в ме-зопаузе, являются 6-часовой компонентой солнечного термического прилива.
Выявлено, что длиннопериодные волны нагревают мёзопаузу на 10К. Оценены поток энергии, переносимый волнами в мёзопаузу. и волновое сопротивление, создаваемые ими.
Практическая ценность. Результаты проведенных исследований значительно расширяют возможности наземной диагностики динамических процессов в верхней 'атмосфере и существенно до-
- з -полняют экспериментальную базу для физического описания вклада волновых процессов в мезопаузе.
Результаты работы внедрены в научно-исследовательских работах "Термидор-1" и "Термидор-2", использованы в плановой работе ИКФИА ЯНЦ СО РАН:
Личный вклад. Автор участвовал в создании и усовершенствовании спектрометра, постановке исследовательских задач, разработке алгоритмов и программ обработки экспериментального материала. Автор непосредственно провел экспериментальные наблюдения на оптическом полигоне Маймага с 1981-1990 г,г. Научный анализ и основные выводы, изложенные в диссертации, принадлежат автору.
На зашиту выносятся следующие положения:
-
Данные многолетних синхронных измерений быстрых вариаций интенсивностей эмиссий и вращательных температур молекул гидроксила и кислорода.
-
Выявленные новые- экспериментальные факты взаимодействия волн с эмиссионными слоями: модуляция длиннопериодными волнами континуума свечения ночнбго неба, зависимость отношений амплитуд волн по интенсивности эмиссий и вращательной температуры от вертикальной компоненты длины волны, разность фаз между волновыми возмущениями эмиссий и температур.
-
Результаты исследования горизонтальных и вертикальных параметров длиннопериодных волн, азимутальной неоднородности распределения периодов и скоростей волн, оценки переносимых волнами потоков энергии и импульса в верхнюю атмосферу.
Апробация работы. Материалы, представленные в диссертации, обсуждались на семинарах отдела аэрономии, научных семинарах ИКФИА ЯНЦ СО РАН; III Всесоюзном совещании "Полярная
- 4 -ионосфера и магнитосферно-ионосферные связи" (Мурманск, 1984 г.), II Всесоюзном симпозиуме по результатам исследования средней атмосферы (Москва, 1986 г.), XVIII совещании по полярным сияниям и свечению ночного неба (Абастумани, 1989 г.). Международном симпозиуме по результатам исследования средней атмосферы (Душанбе, 1989 г.), Международном совещании по результатам исследования средней атмосферы по программе DYANA (Москва, 1990 г.), на 20-м ежегодном Европейском совещании по исследованию атмосферы оптическими методами ( Апатиты, 1993, г.), на 30-й- Ассамблее КОСПАР (Гамбург, 1994 г.).
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 19 работах и зарегистрировано авторское свидетельство на изобретение; материалы диссертации также использованы в научных отчетах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения. Объем работы 131 машинописных страниц, включая 25 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 172 наименований.