Observation of Atmospheric Waves in the OH Airglow Layer with an All-Sky Camera

Abstract

Atmospheric waves in the upper mesosphere and lower thermosphere have been observed with a new all-sky camera system at Mt. Bohyun (36.2oN, 128.9oE) in Korea from July in 2001. Here first results from the observation with an OH airglow filter are reported. It is analyzed that a series of contiguous all-sky images obtained on July 18, 2001 that clearly show two kinds of waves, small wave packets and a large wave structure. It is found that the small wave packet has an average horizontal wavelength of 7.7 km and its most likely phase period of about 8 min. The large wave structure has bands from horizon to horizon with a wavelength of 43 km, which propagate toward the northeast with a period of about 16 min. Applying gravity wave theory, a derived vertical wavelength is 15 km for the large wave. The large wave structure bears characteristics of gravity waves, while the small wave packets do not. Our interpretation for the observed wave structures is consistent with Taylor and Hapgood (1990), who named the large waves and small wave packets as band and "ripple" type waves. Our observation is the first image detection of gravity waves in the mesosphere over Korean peninsula, and seasonal occurrence and other characteristics of gravity waves will be studied with continuing observation at Mt. Bohyun.

중간권 상부와 열권 하부에서의 대기 파동이 2001년 7월부터 한국의 보현산(36.2oN, 128.9oE)에서 전천카메라를 이용하여 관측되고 있다. OH 필터를 통해 관측된 첫 번째 결과인 2001년 7월 18일에 관측된 일련의 연속된 전천이미지를 보면, 작은 파동군과 큰 파동 구조를 가진 두 가지 종류의 파동이 뚜렷이 나타나고 있다. 작은 파동군의 평균 수평 파장은 7.7 km이며 주기는 약 8분이다. 큰 파동 구조는 43 km의 파장을 가진 수평선부터 수평선까지의 띠 형태를 보이며 약 16분의 주기로 북동쪽으로 진행한다. 중력파 이론을 적용하여 큰 파장의 수직 파장이 15 km로 유도되었다. 큰 파동 구조는 중력파의 특성을 갖는 반면에 작은 파동군은 그렇지가 않다. 관측된 파동 구조에 대한 본 연구의 해석은 Taylor와 Hapgood (1990)이 큰 파동을 "띠", 작은 파동을 "잔물결"이라고 명명했던 것과 부합되는 것이다. 본 연구의 관측은 한반도 상공의 중간권 중력파의 첫 번째 화상 관측이다. 중력파의 계절별 발생과 다른 특성들은 보현산에서의 지속적인 관측과 더불어 연구될 예정이다.