RECENT PROGRESS IN MESOSPHERIC GRAVITY WAVE STUDIES USING NIGTHGLOW IMAGING SYSTEM

Abstract

ABSTRACT

A variety of optical remote sensing techniques have now revealed a rich spectrum of wave activity in the upper atmosphere. Many of these perturbations, with periodicities ranging from ~ 5 min to many hours and horizontal scales of a few tens of km to several thousands km, are due to freely propagating atmospheric gravity waves and forced tidal oscillations. Passive optical observations of the spatial and temporal characteristics of these waves in the mesosphere and lower thermosphere (MLT) region ( ~ 80-100 km) are facilitated by several naturally occurring, vertically distinct nightglow layers. This paper describes the use of state-of-the-art ground-based CCD imaging techniques to detect these waves in intensity and temperature. All-sky (180°) image measurements are used to illustrate the characteristics of small-scale, short period ( < 1 hour) waves and to investigate their seasonal propagation and momentum impact on the MLT region. These results are then contrasted with measurements of mesospheric temperature made using a new temperature mapping imaging system capable of determining induced temperature amplitudes of a large range of wave motions and investigating night-to-night and seasonal variability in mesospheric temperature.

Keywords :gravity waves; mesospheric dynamics; airglow imaging; seasonal variability.

RESUMO

O espectro de ondas na alta atmosfera tem sido revelado por uma variedade de técnicas de sensoriamento remoto ótico. Muitas destas perturbações apresentam períodos variando de 5 minutos a algumas horas e escalas horizontais que variam de dezenas a milhares de quilômetros e são devidas a livre propagação de ondas de gravidade e marés atmosféricas. Observações óticas das características espacial e temporal destas ondas na região ( ~ 80-100 km) da mesosfera e baixa termosfera (MLT) utilizam a variação da aeroluminescência atmosférica. Este trabalho descreve oestado da artedas técnicas que utilizam o imageamento via CCD para detectar estas ondas através das variações provocadas na intensidade e temperatura. Medidas de um imageador de céu todo (All-sky, 180°) são usadas parar determinar as características de ondas de pequena escala e curto período ( < 1 hora) e investigar a sazonalidade da direção propagação destas ondas, como também o depósito de momento na região da MLT. Estes resultados são comparados com medidas da temperatura atmosférica realizadas usando um novo sistema de imageamento de mapeamento da temperatura mesosférica capaz de determinar variações nas amplitudes da temperatura provocadas pelas ondas de gravidade através da investigação da variabilidade noturna da temperatura mesosférica.

Keywords :ondas de gravidade; dinâmica da mesosfera; luminescência atmosférica; sazonalidade; imageador; oscilações atmosféricas.