Изучение слоистости мезосферных серебристых облаков (МСО) по наблюдательным данным 2018 года

Аннотация

В СКГУ на протяжении долгих лет ведётся непрерывная регистрация MCO. В этой связи каждый наблюдательный сезон, с начала июня по август месяц, организуются точки наблюдений с максимально возможным выносом к северу. Для изучения слоистости серебристых облаков используется специально, разработанная программа, позволяющая сравнивать два открытых в одном рабочем окне снимка варьируя площадь перекрытия одного снимка другим. Отслеживая развитие отдельных форм облака, в программе предусмотрено расстановка векторов, связывающих одну и ту же структуру на разных снимках, можно с уверенностью говорить о слоистости наблюдаемого облака. В данной работе приводится пример обработки наблюдательного материала сезона 2018 года, показывающего эффективность предложенного метода по определению слоистости MCO.

Введение

B 2018 году наблюдения MCO производилось из четырёх точек: город Петропавловск, село Повозочное, село Ленинское, точка близ села Долматово. Точка наблюдения, размещенная близ села Долматово, географически являлась самой северной точкой наблюдений MCO в Республике Казахстан. Наблюдения производились с помощью цифрового фотоаппарата CanonEOS 600 D и 1000 D с минимальным разрешением 2,5 МПк с экспозициями от 2 до 6 секунд, в зависимости от степени освещенности сумеречного сегмента.

В 2018 году первое появление MCO датируется 6 июня, суммарно по всем наблюдательным пунктам было отмечено 14 эпизодов появления серебристых облаков. Чаще всего наблюдались облачные поля 1 типа (флер), 2 типа: 2 - а (полосы размытые) и 2 - в (резко очерченные), сравнительно реже наблюдались вихри (завихрения с малым радиусом) и волнообразные образования (гребешки). Временной промежуток от появления до исчезновения MCO в среднем составлял около трёх часов [1].

Для изучения слоистости мезосферных серебристых облаков в период с 6 июня 2018 года по 14 июля 2018 были выбраны наблюдательные данные из двух наблюдательных точек, одна из которых находилась в селе Повозочное, а вторая в селе Ленинское. Регистрация осуществлялась с интервалом, между соседними снимками, в 1 минуту. Количество добротных изображений по каждому эпизоду появления MCO составило более 150. Ниже приведены типичные фотографии, полученные в разные даты и в разное время.

Рисунок 1 Фотография MCO, полученная 3 июля 2018 года в 1 час 2 минуты

Рисунок 2 Фотография MCO, полученная 26 июня 2018 года в 2 часа 32 минуты

Ранее уже отмечалось, что мезосферные серебристые облака (MCO) являются главным маркёром физических процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы, локализуясь в области мезопаузы [1]. Тем самым возникает вопрос об изучении их динамических показателей. Конечно по снимкам с поверхности Земли довольно сложно судить о динамических процессах, происходящих на такой высоте, но такой показатель, как слоистость можно довольно добротно определять по изучению векторных полей видимой динамики MCO. Методика заключается в построении векторов по наблюдательным материалам (между соседними фотографиями с интервалом 10-20 минут) отмечая перемещение отдельно выбранных структур. Ниже приводятся данные обработки наиболее выразительных ночей.

В ночь с 13 на 14 июня наблюдалось появление MCO с ярко выраженной слоистой структурой. На соседних снимках ниже (выделено красной областью) видно как во времени развивалась отдельная структура MCO, относящаяся к четвёртой группе а.

Рисунок 3 Фотография MCO, полученная 14 июня 2018 года в 0 часов 41 минут

Рисунок 4 Фотография MCO, полученная 14 июня 2018 года в 0 часов 52 минуты

Для анализа структуры и кинематики облачных полей производилась обработка полученных изображений с помощью специальной программы, позволяющей сравнивать последовательные изображения полей MCO в едином активном окне с частичным наложением. Данная программа позволяет построить поле векторов смещения выбранной структуры, а так же очертить контуры самой структуры. Программа не имеет ограничений по количеству векторов смещения, наблюдаемых за раз структур, а так же количеству и размеру изображений [2].

Для определения направления и скорости движения выбранной структуры с помощью программы производится попарное сравнение всех соседних изображений MCO, и для каждой пары определяется начало и конец вектора смещения выбранной структуры.

Рисунок 5 Наложение изображений полей MCO и обозначение вектора смещения

Далее для всего набора изображений, строятся вектора смещения выбранных структур, которые показывают направление движения структур и значение скоростей, на выбранном интервале времени.

Заключение

Обозначенная на рисунках 3 и 4 область практически осталась на своем исходном месте, то есть программа не зафиксировала её перемещение. C правой стороны облака мы видим, как часть структур развивается хоть и медленно в восточном направлении, при этом основная часть облака имеет довольно быстрое развитие в сторону запада. Выше было упомянуто, что часть облака вообще остается на своём месте с момента первой фиксации. Тем самым можно утверждать что данное облако имеет, по крайней мере, два отдельных слоя.

 

Литература:

  1. 1. Солодовник А.А., Сартин С.А.. Алексеева А.А.. Нуракай Г., Черкасова А.В.. О наблюдениях серебристых облаков в Северном Казахстане. Norwegian Journal of development of the International Science № 25 part 1. 2018. c. 8 - 11.
  2. 2. Сартин C.A., Рейбандт А.И. Определение слоистости MCO методом построения векторных полей скоростей отдельных структур. // Материалы Международной научно - практической конференции «Достижения и перспективы исследований небесных тел и Земли: фундаментальные, прикладные и научно-методические аспекты», Петропавловск, СКГУ, 2014, с.164- 168.
Год: 2019
Категория: Биология