Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 35377 10.12737/szf-63202011 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Manifestation of solar activity and dynamics of the atmosphere in variations of 577.7 and 630.0 nm atmospheric emissions in solar cycle 24 Проявление солнечной активности и динамики атмосферы в вариациях интенсивности эмиссий ночного неба 557.7 и 630.0 нм в 24-м солнечном цикле Михалев Александр Васильевич Mikhalev Aleksandr Vasilyevich mikhalev@iszf.irk.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation 6 3 99 104 https://naukaru.ru/en/nauka/article/35377/view

В работе выполнен анализ вариаций интенсивности эмиссий атомарного кислорода [OI] 557.7 и 630 нм в 2011–2019 гг. Использовались данные наблюдений, полученные в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН. Интенсивности эмиссий сопоставлялись с атмосферными, солнечными и геофизическими параметрами. Получены высокие коэффициенты корреляции между среднемесячными и среднегодовыми значениями интенсивности эмиссии 630.0 нм и индексов солнечной активности F10.7, что указывает на определяющую роль солнечной активности в вариациях этой эмиссии в анализируемый период. В вариациях эмиссии 557.7 нм в большей степени проявляется корреляция с квазидвухлетними колебаниями зонального ветра в стратосфере (индекс QBO.U30). Обсуждаются причины слабой зависимости интенсивности эмиссии 557.7 нм от солнечной активности в текущем 24-м солнечном цикле.

In the paper, variations of the night emission intensities in the 557.7 and 630 nm atomic oxygen lines [OI] in 2011–2019 have been analyzed. The analysis is based on data from the ISTP SB RAS Geophysical Observatory. The emission intensities are compared with atmospheric, solar, and geophysical parameters. High correlation coefficients between monthly average and annual average 630.0 nm emission intensities and solar activity indices F10.7 have been obtained. This suggests a key role of solar activity in variations of this emission in the period of interest. Variations of the 557.7 nm emission demonstrate to a greater extent the correlations of the stratospheric zonal wind (QBO.U30 index) with quasi-biennial oscillations. The causes of the weak dependence of the 557.7 nm emission intensity on solar activity in solar cycle 24 are discussed.

 верхняя атмосфера эмиссии 557.7 и 630.0 нм солнечная активность upper atmosphere 557.7 and 630.0 nm emissions solar activity

Гивишвили Г.В., Лещенко Л.Н, Лысенко Е.В. и др. Многолетние тренды некоторых характеристик земной атмосферы. Результаты измерений // Известия АН. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32, № 3. С. 329-339. Barbier D. Variations de l’intensite des principales radiations de la luminescence atmospherique nocturne avec le cycle solaire [Intensity variations of the mean radiation of the night airglow of atmospheric emission in the solar cycle]. Ann. Geophys. 1965, vol. 21, pp. 265-274. (In French). Иевенко И.Б., Алексеев В.Н., Парников С.Г. Влияние солнечного ультрафиолета на возбуждение эмиссии 630 нм в свечении ночного неба // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 17. С. 161-165. Fishkova L.M. Nochoye izlucheniye sredneshirotnoi verkhei atmosfery Zemli [Nighttime airglow of the mid-latitude Earth upper atmosphere]. Tbilisi, Metsniereba Publ., 1983, 271 p. (In Russian). Иевенко И.Б., Парников С.Г., Алексеев В.Н. Вариации интенсивности эмиссии ночного неба 557.7 нм в течение 23-го цикла солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59, № 6. С. 786-790. DOI: 10.1134/ S0016794019050055. Fishkova L.M., Martsvaladze N.M., Shefov N.N. Patterns of variations in the emission of atomic oxygen 557.7 nm. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2000, vol. 40, no. 6, pp. 107-111. (In Russian). Михалев А.В. Атмосферная эмиссия [OI] 557.7нм в периоды экстремальных событий Эль-Ниньо/Ла-Ниньо в 23-м и 24-м солнечных циклах // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 986-989. DOI: 10.15372/AOO20171112. Fishkova L.M., Martsvaladze N.M., Shefov N.N. Seasonal variations in the 557.7 nm atomic oxygen emission dependence on solar activity and long-term trend. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2001, vol. 41, no. 4, pp. 557-562. (In Russian). Михалев А.В. Сезонные и межгодовые вариации атмосферной эмиссии [OI] 630.0 нм по данным наблюдений в регионе Восточной Сибири в 2011-2017 гг. // Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 2. С. 96-101. DOI: 10.12737/szf-42201809. Fukuyama K. Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere. II. Seasonal and long-term variations. J. Atmos. Terr. Phys. 1977. vol. 39, no. 1, pp. 1-14. Михалев А.В., Медведева И.В. Солнечные циклы в вариациях атмосферной эмиссии 557.7 нм // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22, № 09. С. 896-900. Givishvili G.V., Leshchenko L.N., Lysenko E.V., Perov S.P., Semenova A.I., Sergeyenko N.P., Fishkova L.M., Shefov N.N. Long-term trends of some characteristics of the Earth atmosphere. Measurement results. Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana [Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics]. 1996, vol. 32, no. 3, pp. 329-339. (In Russian). Михалев А.В., Медведева И.В., Костылева Н.В., Стоева П. Проявление солнечной активности в вариациях атмосферных эмиссий 557.7 и 630 нм в 23 солнечном цикле // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21, № 5. C. 425-431. Ievenko I.B., Alekseev V.N., Parnikov S.G. Effect of solar ultraviolet radiation on excitation of 630 nm nightglow emissions. Solnechno-zemnaya fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2011, iss. 17, pp. 161-165. (In Russian). Торошелидзе Т.И. Анализ проблем аэрономии по излучению верхней атмосферы. Тбилиси: Мецниереба, 1991. 216 с. Ievenko I.B., Parnikov S.G., Alekseev V.N. Variations in the intensity of night sky emission of 557.7 nm during the 23rd solar activity cycle. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2019, vol. 46, no. 2, pp. 786-790. (In Russian). DOI: 10.1134/S0016794019050055. Трутце Ю.Л., Белявская В.Д. Красная кислородная эмиссия 6300А и плотность верхней атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1975. Т. XV, № 1. С. 101-104. Lord Rayleigh, Spencer Jones H. The light of the night sky: analysis of the intensity variations at three stations. Proc. Roy. Soc. 1935, vol. 151, no. A872, pp. 22-55. Фишкова Л.М. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. Тбилиси: Мецниереба, 1983. 271 с. Midya S.K., Manna A., Tarafdar G. Variation of seasonal values of 5893 Å and 5577 Å night airglow intensities and ozone concentration at Calcutta with solar quantities. Czechoslovak Journal of Physics. 2002, vol. 52, no. 7, pp. 883-891. 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. Mikhalev A.V. The [OI] 557.7-nm airglow emission during El Niño/La Niña extreme events in solar cycles 23-24. Optika atmosfery i okeana [Atmospheric and Oceanic Optics]. 2017, vol. 30, no. 11, pp. 986-989. (In Russian). DOI: 10.15372/AOO20171112. Фишкова Л.М., Марцваладзе Н.М., Шефов Н.Н. 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. Mikhalev A.V. Seasonal and interannual variations in the [OI] 630 nm atmospheric emission as derived from observations over Eastern Siberia in 2011-2017. Solar-Terr. Phys. 2018, vol. 4, iss. 2, pp. 58-62. DOI: 10.12737/stp-42201809. Шефов Н.Н. Солнечная активность и приземная циркуляция как соизмеримые источники вариаций теплового режима нижней термосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25, № 5. С. 848-849. Mikhalev A.V., Medvedeva I.V. Solar cycles in variations of the 557.7 nm emission. Optika atmosfery i okeana [Atmospheric and Oceanic Optics]. 2009, vol. 22, no. 09, pp. 896-900. (In Russian). Шефов Н.Н., 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. Mikhalev A.V., Medvedeva I.V., Kostyleva N.V., Stoeva P. Manifestation of solar activity in variations of atmospheric emissions at 557.7 and 630 nm in the 23rd solar cycle. Atmospheric and Oceanic Optics. 2008, vol. 21, no. 5, pp. 369-374. 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. Mikhalev A.V., Stoeva P., Medvedeva I.V., Benev B., Medvedev A.V. Behavior of the atomic oxygen 557.7 nm atmospheric emission in the current solar cycle 23. Adv. Space Res. 2008, vol. 41, no. 4, pp. 655-659. DOI: 10.1016/ j.asr.2007.07.017. Fukuyama K. Airglow variations and dynamics in the lower thermosphere and upper mesosphere. II. Seasonal and long-term variations // J. Atmos. Terr. Phys. 1977. V. 39, N 1. P. 1-14. Shefov N.N. Solar activity and surface circulation as comparable sources of variations in the thermal regime of the lower thermosphere. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 1985, vol. 25, no. 5, pp. 848-849. (In Russian). 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. N A872. P. 22 - 55. Shefov N.N., Semenov A.I., Yurchenko O.T. Empirical model for variations in the 630 nm atomic oxygen emission. 1. Intensity. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2006, vol. 46, no. 2, pp. 250-260. (In Russian). Midya S.K., Manna A., Tarafdar G. Variation of seasonal values of 5893 Å and 5577 Å night airglow intensities and ozone concentration at Calcutta with solar quantities // Czechoslovak Journal of Physics. 2002. V. 52, N 7. P. 883-891. Sun Y.Y., Liu H., Miyoshi Y., Liu L. Chang L.C. El Niño-Southern Oscillation effect on quasi-biennial oscillations of temperature diurnal tides in the mesosphere and lower thermosphere. Earth, Planets and Space. 2018, vol. 70, 85, 10 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0832-6. Mikhalev А.V., Stoeva P., Medvedeva I.V., et al. Behavior of the atomic oxygen 557.7 nm atmospheric emission in the current solar cycle 23 // Adv. Space Res. 2008.V. 41, iss. 4. P. 655-659. DOI: 10.1016/j.asr.2007.07.017. Toroshelidze T.I. Analiz problem aeronomii po izlucheni-yu verkhei atmosfery [Analys of aeronomy problems by the upper atmosphere airglow]. Tbilisi, Metsniereba Publ., 1991, 216 p. (In Russian). Sun Y.Y., Liu H., Miyoshi Y., et al. El Niño-Southern Oscillation effect on quasi-biennial oscillations of temperature diurnal tides in the mesosphere and lower thermosphere // Earth, Planets and Space. 2018. V. 70, 85. 10 p. DOI: 10.1186/s40623-018-0832-6. Truttse Yu.L., Belyavskiy V.D. 6300 Å red oxygen emission and upper atmosphere density. Geomagnetizm i aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 1975, vol. 15, no. 1, pp. 101-104. (In Russian). Uma Das, Pan C.J., Sinha H.S.S. Effects of solar cycle variations on oxygen green line emission rate over Kiso, Japan // Earth, Planets and Space. 2011. V. 63. P. 941-948. DOI: 10.5047/eps.2011.04.006. Uma Das, Pan C.J., Sinha H.S.S. Effects of solar cycle variations on oxygen green line emission rate over Kiso, Japan. Earth, Planets and Space. 2011. vol. 63, pp. 941-948. DOI: 10.5047/eps.2011.04.006. Wang D.Y., Ward W.E., Solheim B.H., Shepherd G.G. Longitudinal variations of green line emission rates emission rates observed by WINDII at altitudes 90-120 km during 1991-1996 // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. V. 64, iss. 8-11. P. 1273-1286. DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00041-X. Wang D.Y., Ward W.E., Solheim B.H., Shepherd G.G. Longitudinal variations of green line emission rates emission rates observed by WINDII at altitudes 90-120 km during 1991-1996. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002, vol. 64, iss. 8-11, pp. 1273-1286. DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00041-X. URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/spectr (дата обращения 10 мая 2020 г.). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/spectr (accessed May 10, 2020). URL: https://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/qbo. u30.index20 (дата обращения 10 мая 2020 г.). URL: https://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/ qbo.u30.index (accessed May 10, 2020) URL: https://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_ monitoring/ensostuff/ONI_v5.php (дата обращения 10 мая 2020 г.). URL: https://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_ monitoring/ensostuff/ONI_v5.php (accessed May 10, 2020) URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056 (дата обращения 10 мая 2020 г.). URL: http://ckp-rf.ru/ckp/3056 (accessed May 10, 2020) URL: http://ckp-angara.iszf.irk.ru (дата обращения 10 мая 2020 г.). URL: http://ckp-angara.iszf.irk.ru (accessed May 10, 2020)