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卫星传感器意外地检测高层大气中的波浪

20 Nov 2015 Liz Kalaugher
雷雨在孟加拉国造成同心的重力波

大气引力波驱动风,温度和化学成分在中高气氛中,但是对于那些在较高海拔地区发生的人来说是不够的。尽管如此,一支国际研究人员意外发现了新的“Day/Night Band”(DNB)传感器,在美国环境卫星上,可以检测高层大气中的干扰’由海浪引起的梦魇。

“DNB观察揭示了在这种空间细节上从未在全球观察到之前从未观察过的上层大气中的复杂重力波阵列, 科罗拉多州立大学史蒂夫米勒说,我们,通过传感器添加所有数据都可以使用’对可见和近红外光的极端敏感性。

乌云

DNB是的一部分 可见红外成像辐射计套件(VIIRS) 在美国 Noaa. / NASA Suomi National Orbiting合作环境卫星 在2011年10月推出。传感器,检测505的波长–890 nm, sits 834 地球上方的km和图像在大约7的比赛中的大气状态 km / s。评估其传感器时’S表演,米勒和同事注意到在没有月光下夜间拍摄的图像中的云。他们意识到该仪器可以检测到夜莺排放,在这种情况下,在这种情况下反映了云层。梦魇,也被称为幻灯,是由于原子氧,钠和羟基的上层大气中的光排放。排放量大约在85左右最强–95公里,围绕中索。

虽然DNB传感器经过优化,但在极低的光线下拍摄夜间表面和更低的气氛,但该团队发现它可以在黑暗的夜晚挑选梦魇排放。这些排放有时被引力波扰乱–对大气密度的骚乱,重力和浮力行为恢复–这是较低和上层大气之间的能量交换的主要形式。

火山波

重力波改变局部温度和密度,调节夜间排放的强度,并产生可见光的波纹图案。它们可能出现在交替明亮和暗频段或复杂的模式中,并且团队发现DNB可以通过横向分辨率为大约0.74的波浪图像图像 km.

团队成像引起的重力波引起了许多现象,包括山脉,飓风,雷暴,热带气旋,加强冷锋的喷射溪流,在第一个已知的星载钻孔中,它是一种火山。智利’S Calbuco Volcano于2015年4月爆发,将灰烬羽毛送入平流层,并在上面的梦魇中制作同心环重力波图案。

米勒表示,火山爆发表明还尚未观察到其他地震相关的攻击信号,例如“大地震,可能产生可观察‘bright-sky’释放响应和/或重力波列车加上海啸前线”.

米勒注意事项,因为它们的传感器没有针对这些观察结果进行优化,有许多警告可以与数据合作,但有更多的发现来。“我们有许多波形结构,我们难以归因或解释。我们预计我们没有观察到所有可能的重力波,” he adds.

更好的预测

因为它们在高海拔地区驾驶循环模式,大气重力波也绑在表面附近的天气和气候,因此这种新数据可以有助于改善气候和气候变化的预测。米勒解释了较低的大气层的数据–取自基于表面的传感器和卫星–相对较好,但上层大气的信息相对稀疏。 DNB观察可以帮助研究人员了解通过各​​种机制全球生产的重力波的结构细节。

“作为基于卫星的传感器,DNB提供全球覆盖,因此能够在偏远地区和超越云上捕获波浪活动,以模糊基于基于地表的观看,”米勒说,与大多数其他现有卫星观测相比,解释这些DNB测量是独一无二的。国际空间站上的电离层,介性,高层大气和普拉斯帕利(IMAP)可见光和红外光谱成像器(VISI)是唯一可以提供大量重力波的水平细节的唯一其他套件,但其解决方案是10. km,比dnb粗糙的秩序’s.

因为DNB被闪烁着飞行 Noaa.’S联合极性卫星系统(JPSS) 卫星进入未来十年,它可能对研究人员分析波浪活动中的二等规模趋势来证明是有用的,因为他们试图改善模型参数化。并将DNB观察与NASA上的高级红外发声器中的中间大气中的重力波测量相结合’S Aqua Satellite或同一JPSS卫星的跨轨道红外发声器(CRIS),研究人员可以研究波浪的3D结构。

米勒和同事们想开发尽可能多地提取尽可能多的信息的量化方式“challenging”DNB图像。他们还希望与IMAP / VISI研究团队和团体进行合作,操作基于表面的梦魇传感器,以比较不同空间分辨率的信息内容。

这项工作据报道 pnas..

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