Geomagnetism and AeronomyGeomagnetism and AeronomyГеомагнетизм и аэрономия0016-79403034-5022The Russian Academy of Sciences68706010.31857/S0016794025030097ESTCPYArticlesСтатьиResearch ArticleManifestation of Mesospheric Bores in the Night Airglow Over YakutiaПроявление мезосферных боров в свечении ночного неба над ЯкутиейTyshchukO. V.ТыщукО. В.
Russian Federation
oleSmile@mail.ruKoltovskoyI. I.КолтовскойИ. И.
Russian Federation
koltik@ikfia.ysn.ruNikolashkinS. V.НиколашкинС. В.
Russian Federation
nikolashkin@ikfia.ysn.ruShafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН040720256533843950807202508072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0016-7940/article/view/687060

The article describes two cases of observation of mesospheric bores, which are prominent wave fronts observed using night airglow data recorded by all-sky cameras over the central part of Yakutia (northeastern Siberia). The purpose of the work is to study the peculiarities of propagation and formation mechanism of this phenomenon. In the first case, the manifestation of a bore in the emissions of hydroxyl OH molecules at the level of the mesopause (altitude 87 km) and the green line of atomic oxygen [OI] (altitude 97 km) is described. In the second case, a description of a bore recorded in the emission of hydroxyl OH molecules is presented. The wavelength, phase velocity of propagation, wave period, direction of propagation, time and duration of the phenomenon, are calculated. Possible sources of formation of the mesospheric bore are also discussed.

Представлено описание двух случаев наблюдения так называемых мезосферных боров, представляющих собой выделяющиеся волновые фронты, по данным регистрации свечения ночного неба камерами всего неба над центральной частью Якутии (северо-восточная часть Сибири). Целью работы является изучение особенности распространения и механизма формирования этого явления. В первом случае описывается проявление бора в излучениях молекул гидроксила OH на уровне мезопаузы (высота 87 км) и зеленой линии атомарного кислорода [OI] (высота 97 км). Во втором случае представлено описание бора, зарегистрированного в эмиссии молекул гидроксила OH. Рассчитаны длина волны, фазовая скорость распространения, период волны, направление распространения, время и продолжительность явления. Обсуждаются возможные источники формирования мезосферного бора.

mesospheric boreinternal gravity wavesnight airglowall-sky camerahydroxyl emissionSABER TIMEDAura MLSмезосферный борвнутренние гравитационные волнысвечение ночного небакамера всего небаэмиссия гидроксилаSABER TIMEDAura MLSПравительство Российской ФедерацииGovernment of the Russian Federation122011700172-2Иванов В.В., Алексеенков Г.А. Приземные и высотные метеорологические карты. ОДМП ААНИИ. 2021. https://www.aari.ru/data/realtimeИевенко И.Б., Парников С.Г. Связь динамики SAR-дуги с суббуревой инжекцией по наблюдениям полярных сияний. Магнитосферные явления в окрестности плазмопаузы // Геомагнетизм и аэрономия. T. 62. № 2. С. 171−188. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022020092Кожевников В.Н. Возмущения атмосферы при обтекании гор. М.: Научный Мир, 160 с. 1999.Мордосова О.В., Колтовской И.И. Исследование внутренних гравитационных волн инфракрасной камерой всего неба над территорией Якутии // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. Т. 40. № 3. C. 227−238. 2022. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2022-40-3-227-238Николашкин С.В., Колтовской И.И., Аммосова А.М. Особенности волновой структуры мезосферы по наблюдениям серебристых облаков // Оптика атмосферы и океана. Т. 37. № 5. С. 403−408. 2024. https://doi.org/10.15372/AOO20240507Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. М: Наука, 263 с. 1970.Триккер Р. Бор, прибой, волнение и корабельные волны. Л.: Гидрометеоиздат, 286 с. 1969.Тыщук О.В., Колтовской И.И. Разработка программы для обработки и анализа данных камеры всего неба на языке Python / Материалы научной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых XXV Лаврентьевских чтений Республики Саха (Якутия). Якутск, 10−13 апреля 2023. Якутск: изд-во СВФУ. С. 82−85. 2023.Ammosov P.P., Gavrilyeva G.A. Observations of short-term waves with an all sky camera in the infrared oh brightness over Yakutsk / Physics of Auroral Phenomena: Proc. XXVI Annual Seminar. Apatity, 15–18 February 2003. P. 179−181. 2003.Beccario C. Earth: a visualization of global weather conditions. 2024. https://earth.nullschool.netDewan E.M., Picard R.H. Mesospheric bores // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 103. № 6. P. 6295−6305. 1998. https://doi.org/10.1029/97JD02498Dewan E.M., Picard R.H. On the origin of mesospheric bores // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 106. № 3. P. 2921−2927. 2001. https://doi.org/10.1029/2000JD900697Fritts D.C., Nastrom G.D. Sources of mesoscale variability of gravity waves. Part II: Frontal, convective, and jet stream excitation // J. Atmos. Sci. V. 49. № 2. P. 111−127. 1992. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1992)049<0111:SOMVOG> 2.0.CO;2Hozumi Y., Saito A., Sakanoi T., Yamazaki A., Hosokawa K., Nakamura T. Geographical and seasonal variability of mesospheric bores observed from the International Space Station // J. Geophys. Res.− Space. V. 124. № 5. P. 3775−3785. 2019. https://doi.org/10.1029/2019JA026635Kim Y.H., Lee C.S., Chung J.K., Kim J.H., Chun H.Y. Seasonal Variations of Mesospheric Gravity Waves Observed with an Airglow All-sky Camera at Mt. Bohyun, Korea (36° N) // J. Astron. Space Sci. V. 27. № 3. P. 181−188. 2010. https://doi.org/10.5140/JASS.2010.27.3.181Li Q., Xu J., Yue J., Liu X., Yuan W., Ning B., Guan S., Younger J. P. Investigation of a mesospheric bore event over northern China // Ann. Geophys. V. 31. № 3. P. 409−418. 2013. https://doi.org/10.5194/angeo-31-409-2013Loughmiller P.J., Kelley M.C., Hickey M.P., Picard R.H., Wintersteiner P.P., Winick J.R., Dewan E.M. Observational and modeling study of mesospheric bores / Proceedings Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies (AMOS) Technologies Conference. Wailea, Hawaii, 12−15 September 2007. 2007.Medeiros A.F., Buriti R.A., Machado E.A., Takahashi H., Batista P.P., Gobbi D., Taylor M.J. Comparison of gravity wave activity observed by airglow imaging from two different latitudes in Brazil // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. V. 60. № 6–9. P. 647−654. 2004. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2004.01.016Medeiros A.F., Fechine J., Buriti R.A., Takahashi H., Wrasse C.M., Gobbi D. Response of OH, O2 and OI5577 airglow emissions to the mesospheric bore in the equatorial region of Brazil // Adv. Space Res. V. 35 № 11. P. 1971−1975. 2005. https://doi.org/10.1016/j.asr.2005.03.075Nakamura T., Higashikawa A., Tsuda T., Matsushita Y. Seasonal variations of gravity wave structures in OH airglow with a CCD imager at Shigaraki // Earth Planets Space. V. 51. № 7−8. P. 897−906. 1999. https://doi.org/10.1186/BF03353248Nakamura T., Aono T., Tsuda T., Admiranto A.G, Achmad E., Suranto. Mesospheric gravity waves over a tropical convective region observed by OH airglow imaging in Indonesia // Geophys. Res. Lett. V. 30. № 17. ID 1882. 2003. https://doi.org/10.1029/2003GL017619Narayanan V.L., Wright C.J., Mlynczak M.G., Hindley N., Kavanagh A.J., Moffat-Griffin T., Noble P. Observations of mesospheric gravity waves generated by geomagnetic activity // J. Geophys. Res. − Space. V. 129. № 4. ID e2023JA032157. 2024. https://doi.org/10.1029/2023JA032157Plougonven R., Zhang F. Internal gravity waves from atmospheric jets and fronts // Rev. Geophys. V. 52. № 1. P. 33−76. 2014. https://doi.org/10.1002/2012RG000419Stoker J.J. The formation of breakers and bores. The theory of nonlinear wave propagation in shallow water and open channels // Commun. Pur. Appl. Math. V. 1. № 1. P. 1−87. 1948. https://doi.org/10.1002/cpa.3160010101Swenson G.R., Mende S.B. OH emission and gravity wave (including a breaking wave) in all-sky imagery from Bear Lake // Geophys. Res. Lett. V. 21. № 20. P. 2239−2242. 1994. https://doi.org/10.1029/94GL02112Taylor M.J., Turnbull D.N., Lowe R.P. Spectrometric and imaging measurements of a spectacular gravity wave event observed during the ALOHA-93 campaign // Geophys. Res. Lett. V. 22. № 20. P. 2849−2852. 1995. https://doi.org/10.1029/95GL02948Waite M.L., Snyder C. Mesoscale energy spectra of moist baroclinic waves // J. Atmos. Sci. V. 70. № 4. P. 1242−1256. 2012. https://doi.org/10.1175/JAS-D-11-0347.1Walterscheid R.L., Hecht J.H., Gelinas L.J., Hickey M.P., Reid I.M. An intense traveling airglow front in the upper mesosphere–lower thermosphere with characteristics of a bore observed over Alice Springs, Australia, during a strong 2-day wave episode // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 117. № 22. ID D22105. 2012. https://doi.org/10.1029/2012JD017847Wang S., Zhang F., Epifanio C.C. Forced gravity wave response near the jet exit region in a linear model // Q. J. R. Meteor. Soc. V. 136. № 652. P. 1773−1787. 2010. https://doi.org/10.1002/qj.676Wrasse C.M., Nyassor P.K., da Silva L.A., Figueiredo C.A.O.B., Bageston J.V., Naccarato K.P., Barros D., Takahashi H., Gobbi D. Studies on the propagation dynamics and source mechanism of quasi-monochromatic gravity waves observed over São Martinho da Serra (29° S, 53° W), Brazil // Atmos. Chem. Phys. V. 24. № 9. P. 5405−5431. 2024. https://doi.org/10.5194/acp-24-5405-2024