Метод анализа пространственных вариаций интенсивности свечения верхней атмосферы, регистрируемых цифровыми широкоугольными камерами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат наук Сыренова Татьяна Евгеньевна

• Сыренова Татьяна Евгеньевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Сыренова Татьяна Евгеньевна

Введение

1 Современное состояние исследований пространственно-временных вариаций интенсивности свечения верхней атмосферы

1.1 Собственное свечение в атмосфере Земли

1.2 Типы возмущений и основные механизмы их генерации

1.3 Методы регистрации возмущений в атмосфере и ионосфере

1.4 Обзор параметров волновых возмущений, полученных различными методами

1.5 Заключение по первой главе

2 Аппаратура и методы обработки измерений

2.1 Оптический комплекс ГФО ИСЗФ СО РАН

2.2 Методика обработки изображений широкоугольных оптических систем

2.2.1 Алгоритм автоматической идентификации звезд

2.2.2 Алгоритм географической привязки

2.2.3 Алгоритм автоматической идентификации волновых возмущений

2.3 Заключение по второй главе

3 Результаты исследования пространственно-временных вариаций интенсивности эмиссии 630 нм

3.1 Исследование вариаций свечения, обусловленного пролетом метеора

3.2 Исследование свечения после пролета ракеты-носителя "Протон-М" со спутником "Ямал-601" в дальней от места старта зоне

3.3 Морфологические характеристики волновых возмущений, зарегистрированных в эмиссии 630 нм

3.4 Заключение по третьей главе 70 Заключение 72 Список сокращений 74 Список литературы

Введение

Результатом многочисленных фотохимических процессов, в частности, фотоионизации под воздействием Солнца в дневное время, люминесценции, вызываемой прохождением космических лучей, хемилюминесценции, является собственное излучение атмосферы, существующее как в дневное, так и в ночное время. Состоящее из свечения различных эмиссий оно является важным индикатором процессов, происходящих во всех слоях атмосферы. Изучение пространственной картины интенсивности атмосферных эмиссий является удобным способом получения информации о процессах, происходящих на высотах их высвечивания. С помощью цифровых камер, регистрирующих свечение атмосферы, можно проследить пространственно-временную динамику возмущений, в том числе волновых, оценить их основные параметры. Исследование волновых процессов в атмосфере является важной и актуальной задачей, поскольку волновые возмущения играют существенную роль в динамике атмосферы, являясь переносчиком энергии и импульса между высотными слоями атмосферы. Наиболее вероятным источником возмущений являются акустико-гравитационные волны (АГВ) и внутренние гравитационные волны (ВГВ), источники которых, в основном, находятся в тропосфере и литосфере. Важным аспектом является изучение и оценка параметров таких событий, как следы пролетов метеоров, космических объектов, способных также служить источником волновых возмущений.

При распространении возмущений из нижних слоев атмосферы в верхние амплитуда волн увеличивается, поэтому возникает возможность регистрации их проявлений на высотах мезосферы - термосферы. АГВ и ВГВ исследуются как прямыми методами измерения вариаций параметров нейтральной атмосферы, так и косвенными наземными оптическими и радиофизическими методами, позволяющими получать пространственное распределение параметров атмосферы и ионосферы. Измерение параметров волн радиофизическими методами проводится через их проявления в заряженной компоненте ионосферы - перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ) - неоднородности электронной концентрации, которые могут наблюдаться как одно либо несколько пространственных колебаний.

Наиболее интенсивной атмосферной эмиссией в видимой части спектра на высотах F-области (около 250 км) является линия высвечивания атомарного кислорода 630 нм. Использование разнесенных в пространстве двух и более цифровых камер с широким углом обзора позволяет строить стереоизображения и получать пространственно-временные характеристики наблюдаемых волновых структур, авроральных дуг, метеорных следов и т.п.

Целью работы является анализ пространственно-временных вариаций интенсивности атмосферных эмиссий, в том числе волновой природы, на высотах верхней атмосферы.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выполнение обзора пространственно-временных характеристик возмущений, в том числе волновой природы, в верхней атмосфере и ионосфере для различных долготно-широтных регионов, что позволит в дальнейшем оценить влияние локальных особенностей местности (рельеф, преобладающие погодные условия) на генерацию и распространение волновых возмущений.

2. Создание методики анализа данных широкоугольных оптических систем, включающей автоматическую идентификацию звезд, географическую привязку изображений, автоматическое выделение волновых возмущений и определение их параметров.

3. Обработка архивных данных с целью получения статистически значимых характеристик проявлений волновой активности в интенсивности атмосферных эмиссий в области термосферы.

4. Сравнение характеристик возмущений, зарегистрированных в интенсивности атмосферных эмиссий, с характеристиками перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), зарегистрированных с помощью инструментов радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН.

5. Исследование вариаций интенсивности свечения атмосферы, обусловленных возможными источниками АГВ и ВГВ таких, как пролеты метеоров, запуски космических аппаратов и т.п.

Научная новизна работы

1. Впервые для среднеширотной зоны азиатской части Евразии (Тункинская долина, Республика Бурятия) проведены измерения и накоплена база данных измерений пространственного распределения интенсивности атмосферной эмиссии атомарного кислорода 630 нм за период 2013-2021 годы.

2. Разработана методика обработки кадров широкоугольных камер с узким спектральным диапазоном, включающая автоматическую идентификацию звезд на кадрах с оценкой их относительной интенсивности и географическую привязку пикселей кадров для произвольной высоты. Данная методика также включает алгоритм, позволяющий в автоматическом режиме идентифицировать волновые структуры на изображениях широкоугольных камер, получать их параметры и проводить анализ пространственных характеристик в интенсивности атмосферных эмиссий на основе стереоскопических наблюдений. Автоматический режим работы методики позволяет обрабатывать достаточно большие массивы данных.

3. Проведено комплексное исследование пространственно-временных характеристик долгоживущего метеорного следа, зарегистрированного после пролета болида над Тункинской долиной 18 ноября 2017 г на основе данных пространственно разнесенных оптических и радиофизических наблюдений. Получено, что динамика наблюдаемого следа обусловлена ветровым сдвигом, а возможным источником свечения является гидроксил, образующийся в результате фотохимических реакций воды метеорного тела с атомарным кислородом верхней атмосферы Земли.

4. Впервые для средних широт азиатского континента (юга Восточной Сибири) получены морфологические характеристики волновых структур в излучении атмосферной эмиссии 630 нм. Проведено сравнение с параметрами ПИВ, зарегистрированными инструментами радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН.

Методы исследования

Данные о параметрах верхней атмосферы Земли получены с помощью инструментов оптического комплекса Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН. Анализ данных проведен с помощью разработанной в ходе исследования методики автоматической обработки данных широкоугольных оптических систем, позволяющей получать и анализировать морфологические характеристики исследуемых возмущений. Статистические характеристики перемещающихся ионосферных возмущений получены по данным радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН.

Достоверность и обоснованность полученных результатов

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием большого массива экспериментального материала, сопоставлением с результатами других исследователей, применением апробированных методов экспериментальных исследований и математических и статистических методик обработки результатов.

Научная и практическая ценность работы

Разработана методика, позволяющая в автоматическом режиме идентифицировать волновые возмущения и определять их характеристики на кадрах широкоугольных оптических систем с узким спектральным диапазоном, а также идентифицировать наблюдаемые звезды и проводить географическую привязку пикселей кадров для произвольного диапазона высот.

При наблюдениях с помощью пространственно разнесенных камер данная методика позволит наиболее точно восстанавливать пространственные характеристики таких событий, как волновые структуры, авроральные дуги, метеорные следы, искусственные образования и пр.

Проанализированы пространственно-временные характеристики долгоживущего метеорного следа, предположительно обусловленного разрушением тела метеора и ветровым сдвигом. Свечение следа, вероятно, объясняется фотохимической реакцией воды метеорного тела с атомарным кислородом атмосферы Земли.

В результате проведенных исследований получены морфологические характеристики перемещающихся волновых возмущений, зарегистрированных в интенсивности атмосферной эмиссии атомарного кислорода 630 нм в регионе Восточной Сибири. В дальнейшем с использованием накопленной статистики возможно провести работу по идентификации источников наблюдаемых возмущений. Также эти данные будут полезны при исследовании взаимодействия как между нейтральной и заряженной компонентами в области термосферы, так и между различными высотными слоями атмосферы в процессах переноса энергии и импульса.

На защиту выносятся:

1. Методика обработки и анализа данных широкоугольных оптических систем с узким спектральным диапазоном, позволяющая в автоматическом режиме идентифицировать звезды, проводить географическую привязку для произвольной высоты, идентифицировать перемещающиеся волновые возмущения и получать их пространственно-временные параметры.

2. Пространственно-временные характеристики долгоживущего метеорного следа, зарегистрированного после пролета болида над Тункинской долиной 18 ноября 2017 г. Динамика метеорного следа обусловлена вертикальным сдвигом поля ветра, существующим на этих высотах во время наблюдения. Высота распространения метеорного следа лежит в диапазоне 88-106 км. Долгоживущий метеорный след распространялся преимущественно на юг со средней скоростью 80 м/с.

3. Морфологические характеристики перемещающихся волновых возмущений в интенсивности свечения атомарного кислорода атмосферы, их особенности для региона Восточной Сибири. Горизонтальные скорости возмущений лежат в пределах 30-100 м/с, горизонтальная длина волны - в диапазоне ~20-800 км. Преимущественное направление распространения возмущений на юго-запад и, в меньшей мере, на юг, юго-восток и восток.

Личный вклад автора

Все представленные в диссертации результаты получены автором самостоятельно либо при его непосредственном участии. Выносимые на защиту положения основаны на результатах исследований, проведенных автором самостоятельно либо при его непосредственном участии. Автор принимал прямое участие в получении, обработке, научном анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод анализа пространственных вариаций интенсивности свечения верхней атмосферы, регистрируемых цифровыми широкоугольными камерами»

Апробация работы

Результаты исследований докладывались на симпозиумах и конференциях: Международная Школа молодых ученых им. А.Г. Колесника "Физика окружающей среды" (Томск, 2016), Международный симпозиум "Оптика атмосферы и океана.Физика атмосферы" (Томск, 2016, Москва, 2021), Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса" (Москва, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020), Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике и конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом» (Иркутск, 2017, 2019), Апатитский семинар с международным участием "Физика авроральных явлений" (Апатиты, 2019), Международная ассамблея Европейского геофизического общества (EGU General Assembly, online) (Австрия, Вена, 2020, 2021), Всероссийская конференция "Распространение радиоволн" (Калининград, 2021).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 34 печатных работах, из них 8 в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК.

Во введении представлена актуальность темы диссертации, сформулирована постановка задачи и краткая аннотация содержания работы по главам, отмечается научная новизна, достоверность и практическая ценность полученных результатов, сформулированы защищаемые положения.

В первой главе приведено описание наблюдений вариаций интенсивности атмосферных эмиссий. Приведен обзор теоретических и экспериментальных исследований вариаций интенсивности свечения в верхней атмосфере. Показана роль возмущений в динамических процессах атмосферы Земли. Рассматриваются вероятные источники и механизмы возмущений, в том числе волновых, проявления которых регистрируются оптическими методами. Также описаны известные оптические и радиофизические способы регистрации возмущений различного характера, в том числе через их ионосферный аналог - перемещающиеся ионосферные возмущения.

Во второй главе приводится описание комплекса оптических инструментов Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН, приведены основные технические характеристики оптической системы KEO Sentinel, данные которой использовались в работе. Описывается разработанная методика обработки данных широкоугольных оптических систем с узким спектральным диапазоном. Первый блок методики позволяет в автоматическом режиме выделять и

идентифицировать звезды на кадрах широкоугольных камер. Далее, во втором блоке методики производится привязка пикселей изображений к географическим координатам. Третий блок предназначен для автоматической идентификации периодических структур на изображениях широкоугольных систем и определении их параметров: периодов, скорости и направления распространения, горизонтальной длины волны.

В третьей главе представлены основные результаты исследования пространственно-временных вариаций интенсивности атмосферных эмиссий по данным широкоугольной оптической системы KEO Sentinel.

В разделе 3.1 приводятся результаты исследования метеорного следа, который наблюдался 18.11.2017 в течение ~40 минут с помощью двух оптических инструментов, разнесенных в пространстве на 150 км. Форма следа определяется вертикальным сдвигом поля ветра, существующим на этих высотах во время наблюдения, а вероятным источником свечения может являться гидроксил, образующийся в результате фотохимических реакций воды метеорного тела с атомарным кислородом верхней атмосферы Земли.

В разделе 3.2 представлены пространственно-временные характеристики возмущения, зарегистрированного в интенсивности атмосферной эмиссии 630 нм после пролета ракеты-носителя (РН) "Протон-М" со спутником "Ямал-601", запущенного с космодрома «Байконур» 30.05.2019 г. По данным камеры KEO Sentinel, расположенной в Геофизической обсерватории (ГФО) ИСЗФ СО РАН регистрировалась протяженная область свечения вдоль траектории пролета, которая сформировалась через ~ 2-4 минуты после пролета космического аппарата над ГФО и сохранялась в течение ~20 минут.

Раздел 3.3 содержит основные результаты анализа архива данных пространственного распределения интенсивности эмиссии атомарного кислорода 630 нм. Впервые для азиатской части Евразии получены морфологические характеристики проявлений волновых возмущений в интенсивности свечения атмосферной эмиссии атомарного кислорода 630 нм (направление и скорость распространения, период, горизонтальные размеры).

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1 Современное состояние исследований пространственно-временных вариаций интенсивности свечения верхней атмосферы 1.1 Собственное свечение в атмосфере Земли

Значительный вклад в свечение атмосферы Земли вносит собственное излучение атмосферы, присутствующее как в дневное, так и в ночное время. Вариации интенсивности свечения верхней атмосферы Земли дают важную информацию о процессах, происходящих на высотах мезосферы и термосферы. Более шестидесяти лет ведутся активные исследования интенсивности различных атмосферных эмиссий. В средней атмосфере на высотах мезосферы и нижней термосферы располагаются слои высвечивания следующих основных эмиссий: молекулы гидроксила (максимум высвечивания на высоте ~87 км), молекулы кислорода (~92 км), атомы натрия (~93 км), атомы кислорода - эмиссия 557.7 нм (~97 км) и 630 нм (~250 км). За многолетний период исследований собственного излучения верхней атмосферы получены сведения о закономерностях поведения параметров как самих эмиссий, так и слоев атмосферы, в которых возникают эти эмиссии. На высотах F-области ионосферы наибольшие интенсивности имеют эмиссии атомарного кислорода 630 нм (~250 км).

К наиболее ярким эмиссиям верхней атмосферы относится эмиссия атомарного кислорода 557.7 нм, соответствующая запрещенному переходу (XS - XD). Данная эмиссия является первым обнаруженным и легко исследуемым излучением верхней атмосферы [Хвостиков, 1948]. В средних широтах эмиссия 557.7 нм возбуждается в высотной области 85-115 км с максимумом интенсивности на ~97 км [Шефов и Кропоткина, 1975]. Причины возникновений вариаций интенсивности данной эмиссии, кроме регулярных вариаций, в основном заключены во влиянии зимних внезапных стратосферных потеплений, геомагнитных возмущений и т.д.

Эмиссия 630 нм соответствует запрещенному переходу из метастабильного состояния XD атомов кислорода. На средних широтах при спокойной геомагнитной активности преобладающим процессом образования возбужденных атомов О(^) является диссоциативная рекомбинация ионов молекулярного кислорода и окиси азота NO+ [Barbie, 1959, 1961; Чемберлен, 1963]:

0+ + О

2

О2 + О

+

(2.1)

02 + е ^ 0( D) + О (2.2)

+

1

0(1D) ^ 0(3Р) + hv

1

630пт

(2.3)

Интенсивность эмиссии 630 нм возрастает в период вечерних и утренних сумерек, в дневное время среднее значение составляет примерно 10 килорэлей, а к полночи интенсивность равна 50-100 рэлей [Шефов и др., 2006].

В 1950-х годах были начаты измерения пространственной неоднородности ночного излучения верхней атмосферы на основе данных измерений эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм и 630 нм, которые впоследствии показали наличие пятнистости эмиссий [Роч и Гордон, 1977] вследствие вихревой диффузии. Позднее отчетливая неоднородность была подтверждена с помощью спутниковых исследований [Ross et al., 1992].

Вариации температуры верхней атмосферы, определенной по распределению интенсивностей во вращательно-колебательной структуре полос эмиссии гидроксила, начали исследовать в 1960-х годах [Красовский, 1957; Krassovsky, 1957]. В данных работах впервые высказались предположения о связи наблюдаемых периодических вариаций параметров эмиссий верхней атмосферы с волновыми процессами в атмосфере. Изучение природы регистрируемых в атмосфере эмиссий является важным аспектом, поскольку зная пространственно-временные характеристики, можно получить информацию о вариациях температуры и составе атмосферы на определенных высотах и, как следствие, возможность регистрации волновых возмущений по нескольким параметрам.

Атмосфера Земли представляет собой сложную колебательную систему, участвующую в нескольких типах волновых движений под действием упругих сил различного рода. Все компоненты верхней атмосферы, как нейтральные, так и ионизованные, испытывают воздействие нижней атмосферы и наземных процессов. АГВ - это низкочастотные продольные волны, образующиеся в случае, когда сила земной гравитации и возвращающая сила, обусловленная градиентом плотности атмосферы, сравнимы с силой сжатия. Волны, имеющие периоды больше минимального предела - периода Брента-Вяйсяля, называются внутренними гравитационными волнами (ВГВ) или волнами плавучести. Период Брента - Вяйсяля вычисляется по формуле (1.1) и имеет значение меньше, чем п, деленное на угловую скорость вращения Земли:

т = 2 • ^ = , (11)

В Л/ (y-1)-M-mHg2 V (У-1)9 ' V '

С

где у = = 1. 4 - отношение теплоемкостей, k- постоянная Больцмана, g - ускорение

v

свободного падения, T- температура, M- молекулярная масса, mH - масса атома водорода, H -высота однородной атмосферы.

Авторы работ [Hines, 1960, 1974] и [Martyn, 1952] были одними из первых, кто указал на значимость АГВ и ВГВ в атмосфере. Было показано, что прохождение ВГВ через слои атмосферы влияет на ее энергетику [Гаврилов, 1974; Чунчузов, 1978; Gavrilov, 1992]. Исследования генерации и распространения волновых возмущений начались около середины прошлого столетия, начиная с изучения ВГВ по серебристым облакам [Бронштэн и Гришин, 1970; Фогл, 1975]. Затем, с развитием радиофизических методов, в частности, использованием радиосигналов с геостационарных спутников, эффективность оценки параметров ВГВ значительно возросла [Vasseur et al., 1972; Bertin et al., 1978].

Первыми исследователями, кто показал волноподобные структуры ярких и темных областей ночных снимков неба возмущенной эмиссии свечения, были [Peterson and Kieffaber, 1973]. Изображения дают информацию о горизонтальных параметрах волнообразных возмущений. Такие структуры, наблюдаемые на снимках, в основном, были приписаны АГВ, которые, предположительно, возникают в тропосфере и распространяются в область мезосферы-нижней термосферы (МНТ). Эта интерпретация следовала из многих работ, проделанных Хайнсом и его коллегами [Hines, 1974], которая показала, что такие волны обусловливают большую часть мелкомасштабной неоднородности, наблюдаемой в области МНТ [Hines, 1960]. Начиная с 1990-х годов, камеры всего неба с использованием высокочувствительных охлаждаемых приборов с зарядовой связью (ПЗС) широко использовались для наблюдения возмущений по интенсивности эмиссии OI (630,0 нм) [например, Mendillo et al., 1997; Taylor et al., 1998; Shiokawa et al., 2003].

Позже было показано, что возникновение вариаций интенсивности обусловлено, в том числе, прохождением ВГВ через излучающие слои гидроксила, атомарного и молекулярного кислорода, натрия [Krassovsky and Shagaev, 1974 a,b; Шагаев, 1974; Krassovsky et al., 1975; Красовский и Шефов, 1976].

Первоначально исследования по изучению волновых структур по изображениям интенсивности эмиссий свечения ночного неба, в основном, осуществлялись на средних и низких широтах. В настоящее время существуют как отдельные постоянные точки наблюдений, так и различные временные пункты, где проводятся активные эксперименты. Также существуют сети оптических инструментов в различных широтно-долготных областях, например, в Японии, Китае, Северной Америке, позволяющих наблюдать в том числе концентрические гравитационные волны, развивающиеся в различных условиях и представляющие большой интерес [Xu et al., 2015; Nishioka et al., 2013].

Проявления волновых возмущений, регистрируемые с помощью оптических инструментов в излучении различных эмиссий, разделяют в основном на 2 типа: полосы (bands, иногда их

называют crests) [Taylor, 1993] и ряби (гребешки, ripples или billows) [Peterson, 1979]. Полосы -плоские волны с горизонтальной длиной волны от нескольких километров до нескольких сотен километров, фазовые скорости которых имеют значения вплоть до 100м/с [Taylor and Hapgood, 1988]. Ряби - неустойчивые, мелкомасштабные волны с коротким временем жизни, зачастую являющиеся разрушающимися ВГВ [Taylor and Hapgood, 1990; Fritts et al., 1993].

При наблюдениях с помощью оптических систем на одном изображении зачастую можно регистрировать не только один тип проявления волновых возмущений, а несколько разных типов, например, полосы наряду с мелкомасштабными структурами типа "рябь" или даже с одиночной волной. Либо волновые структуры похожих периодов с разнонаправленными фронтами в различных частях изображений. Например, похожие одновременные наблюдения проявлений волновых возмущений по интенсивности различных эмиссий на нескольких длинах волн показано в работе [Shiokawa et al., 1999].

Акустико-гравитационные волны играют значительную роль в динамических процессах в атмосфере Земли. Волны, распространяясь вертикально, являются переносчиками импульса и энергии из нижних слоев в верхние. Амплитуда АГВ с увеличением высоты, как известно, увеличивается из-за уменьшения плотности атмосферы. Благодаря этому возрастает возможность их обнаружения в слоях атмосферы, находящихся выше. Распространение возмущений из нижних слоев существенно сказывается на многих процессах в вышележащей средней и верхней атмосфере: на общей циркуляции, температурном режиме, формировании химического состава В мезосфере, на высоте 60 км и выше, происходит быстрый нелинейный рост амплитуды волны, происходит спектральная фильтрация вследствие ветрового сдвига, волны увеличивают турбулентность, конвекцию и, поглощаясь, вызывают избыточное разогревание в этой области [Шефов и др., 2006]. Вследствие передачи энергии и импульса хаотически движущимся молекулам атмосферы меняется интенсивность химических реакций, а также меняется скорость ветра, а именно появляется компонента ветра, направленная от источника возмущений. Эти факторы имеют существенное влияние на структуру как нейтральной, так и ионизованной компонент атмосферы. В частности, ряд исследований посвящен изучению вариаций электронной концентрации в ионосфере, вызванных волнами, возбуждаемыми геомагнитной активностью, а также землетрясениями и взрывами. Потоки энергии, переносимые волновыми возмущениями снизу вверх, сопоставимы с потоками коротковолнового солнечного излучения [Гаврилов, 1974; Чунчузов, 1978; Gavrilov, 1992]. При этом одними исследователями утверждается, что диссипация волновых возмущений приводит к разогреву [Швед, 1977; Кутепов и Швед, 1978; Чунчузов, 1978; Reid, 1989], но также

существуют исследования, где отмечается эффект выхолаживания на высотах, где волны разрушаются и исчезают [Johnson, 1975]. Также при распространении волновых возмущений вверх вследствие нелинейных и диссипативных процессов в верхней атмосфере возникают локализованные области возмущений, которые, в свою очередь, являются источником генерации вторичных волн [Vadas and Fritts, 2006, Vadas and Liu, 2009].

За прошедшие десятилетия накоплен достаточный объем теоретических и экспериментальных данных, полученных с помощью спутникового зондирования, наземных оптических и радиофизических инструментов. Разработано значительное количество моделей распространения АГВ в атмосфере для различных наземных и тропосферных источников [например, Karpov and Kshevetskii, 2014; Karpov et al., 2016]. В математических моделях, разработанных на данный момент, как правило, используется достаточно большой набор входных параметров, но все-таки сложно учесть все факторы, характеризующие формирование и распространение АГВ. Поэтому набор данных, полученных различными методами наблюдений, постоянно пополняется и способствует улучшению существующих моделей.

Исследования связи процессов в верхней и нижней атмосферы сталкиваются со сложностями вследствие нерегулярности возникновения возмущений в нижней атмосфере. Это можно заметить в разности по времени появления возмущения, а также в регионе формирования и распространения возмущений. В экспериментальных исследованиях это связано с небольшим количеством одновременных наблюдений параметров среды в различных атмосферных слоях, низким пространственным и временным разрешением наблюдений. Как правило, довольно часто подобные исследования проводились для определенного промежутка времени, например [Fukushima et al., 2012; Essien et al., 2018].

1.2 Типы возмущений и основные механизмы их генерации

В результате многочисленных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что источниками волновых процессов в атмосфере и ионосфере могут быть: обтекание горных массивов, граница "океан-суша", погодные фронты, тропосферная конвекция, солнечный терминатор, землетрясения, извержения вулканов, цунами, торнадо, тропические циклоны, струйные течения, пролеты метеоров, полярная и экваториальная токовые системы и т. д. Кроме естественных источников АГВ существуют и возникшие в результате человеческой деятельности источники, такие как запуски космических аппаратов, промышленные, военные и атомные взрывы большой мощности, деятельность крупных городов. Также возмущения могут быть сгенерированы Джоулевым нагревом при геомагнитных штормах [Richmond, 1978].

Характеристики волновых возмущений зависят от свойств генерирующего их источника. Конвективная и сдвиговая неустойчивость, особенности рельефа местности, погодные фронты и т.д. постоянно генерируют ВГВ в нижней атмосфере. Импульсные источники, такие как сильные землетрясения, мощные взрывы, запуски ракет и т.п. могут генерировать ВГВ от высокочастотных инфразвуковых до длиннопериодных, которые способны распространяться на тысячи километров без заметного затухания.

Для возмущений с периодами от нескольких часов до нескольких суток основной вклад вносят погодные фронты, суточный солнечный нагрев и периодические изменения направления циркуляции.

При возникновении АГВ атмосфера, находящаяся в поле тяжести, выводится из равновесного состояния, и возникают колебания плотности, давления, температуры и скорости воздуха. АГВ распространяются в устойчиво стратифицированном слое воздуха, перенося при этом значительную энергию, затем в области МНТ они рассеиваются или же могут генерировать вторичные/третичные волны [Fritts and Alexander, 2003; Vadas and Liu, 2009].

АГВ, распространяясь вверх под некоторым углом, переносят энергию из тропосферы в среднюю атмосферу и ионосферу на многие сотни километров. С ростом высоты уменьшается плотность атмосферы, и амплитуда волн увеличивается. Угол распространения от горизонта до направления распространения волн примерно равен отношению его вертикальной и горизонтальной длин волн [Vadas et al., 2009]. По мере того, как это отношение увеличивается, растет и угол распространения, при этом АГВ с высокой частотой распространяются ближе к вертикали, а с низкой частотой распространяются ближе к горизонтали [Hines and Reddy, 1967].

При определенных условиях АГВ могут достигать высот максимума ионосферы (~300-350 км) [Черниговская и др., 2010; Li et al., 2011]. Установлено, что гравитационные волны с большой амплитудой (вертикальной длиной волны) могут достигать высот термосферы, поскольку, в отличии от волн с меньшей вертикальной длиной волны менее подвержены процессу диссипации. Также имеет важное значение температура термосферы. Горячая термосфера обеспечивает более глубокое проникновение, чем холодная термосфера [Shiokawa et al., 2009]. По данным моделирования, приведенным в работе [Перевалова и др., 2013], средне- и длиннопериодные АГВ одинаково эффективно достигают высот термосферы вне зависимости от скорости и направления фонового ветра. На высотах около 120-130 км наблюдается максимум амплитуды данных АГВ [Перевалова и др., 2013], после чего значение амплитуды практически не меняется. Амплитуды среднемасштабных возмущений на высотах области D ионосферы имеют небольшие значения. Однако в работе [Ford et al., 2008] указывается, что гравитационные волны, образовавшиеся в тропосфере, в основном рассеиваются задолго до

того, как достигнут высот F-области.

Перемещающиеся ионосферные возмущения — вид ионосферных возмущений, характеризуемый квазипериодическими (с периодами 0,3-3 ч) вариациями электронной концентрации. ПИВ принято считать проявлениями ВГВ в ионосфере.

Классифицируются ПИВ на основные типы: мелко-, средне- и крупномасштабные ПИВ, ионосферные неоднородности промежуточного масштаба, ударно-акустические, волны, внезапные ионосферные возмущения. Рассмотрим каждую группу отдельно, поскольку механизмы генерации и основные свойства ПИВ обычно отличаются для каждой группы в зависимости от их параметров.

Мелкомасштабные ПИВ имеют, в основном, горизонтальные длины волн от 100 м до 50 км, наблюдаемые периоды от 1 до 20 мин и горизонтальные фазовые скорости в диапазоне от 30 до 60 м/с [Ejiri et al., 2003; Li et al., 2011; Suzuki et al., 2009; Paulino et al., 2016]. Источниками такого вида возмущений являются, как правило, погодные фронты.

Значения основных параметров крупномасштабных (КМ) ПИВ согласуются в различных долготных секторах, в особенности это касается скорости распространения возмущений. Средняя горизонтальная скорость, период, длина волны КМ ПИВ, наблюдаемых в Восточной Азии, Северной Америке, Европе составляли 400 м/с, 120 минут, 2000 км, соответственно [Tsugawa et al., 2004; Ding et al., 2008; Song et al., 2012; Parihar and Taori, 2015; Afraimovich et al., 2000, 2013]. Распространение КМ ПИВ направлено на юг и юго-восток.

Одним из вероятных источников генерации крупномасштабных акустико-гравитационных волн считается импульсный джоулев нагрев авроральной термосферы, обусловленный диссипацией ионосферных токов [Игнатьев, 2009]. Следует отметить, что исследования возмущений в авроральной зоне занимают важное место в анализе источников возмущений, поскольку считается, что в основном КМ ПИВ являются проявлением геомагнитной активности. Частота возникновения КМ ПИВ увеличивается с увеличением значения Kp [Tsugawa et al., 2004, Ding et al., 2008]. Зависимость уровня авроральной активности, а, следовательно, и интенсивности генерации крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений (КМ ПИВ), от мирового времени определяет то, что наиболее благоприятные условия для наблюдения КМ ПИВ создаются в Австрало-Азиатском долготном секторе, на ночные часы которого падает максимум авроральной активности [Яковец и др., 2011]. В работе [Ding et al., 2008] отмечено, что зависимость возникновения авроральных геомагнитных возмущений от мирового времени играет важную роль в формировании UT и LT зависимости появления КМ ПИВ, наблюдаемых и на средних широтах. В работе [Федоренко, 2010] указывается, что КМ ПИВ с горизонтальными длинами волн > 1000 км и временными периодами больше 1 часа

преимущественно распространяются от полярных областей северного и южного полушарий к экватору, а частота их появления хорошо коррелирует с индексами геомагнитной активности. Также прямая зависимость появления КМ ПИВ от геомагнитной активности, в частности с ростом Кр-индекса, отмечается в работах [Авакян, 1981; Davis, 1970; Tsugawa et al., 2004; Ding et al., 2008]. Геомагнитная активность увеличивает число волновых возмущений примерно в три раза в дневное время и в полтора раза в ночное время [Медведев и др., 2012]. Кроме того, изменение уровня геомагнитной активности влияет на высотное распределение фонового ветра в высоких широтах, что приводит к изменению высотного распределения АГВ [Перевалова и др., 2013].

Среднемасштабные ПИВ (СМ ПИВ) являются самой распространенной группой ПИВ, отличаются разнообразием источников, и, соответственно, трудностями в определении этих источников и имеют различные направления. СМ ПИВ имеют периоды около 15-60 минут, горизонтальные длины волн около 50-400 км, фазовые скорости порядка 100-250 м/с. [Mayr et al., 1984a, 1984b; Shiokawa et al., 2013; Suzuki et al., 2009]. Однако более современные исследования расширили горизонтальные длины волн среднемасштабных ПИВ до 1000 км [Kotake et al., 2007] и даже 1500 км [Otsuka et al., 2013]. Как сказано выше, СМ ПИВ возникают от самых разных источников: движение солнечного терминатора, особенности рельефа, циклоны, землетрясения, извержения вулканов, взрывы, запуски космических аппаратов и т.д. Конвективно нестабильные источники, такие как ураганы, тропические циклоны, сопровождающиеся перемещением достаточно мощных потоков энергии, согласуются с количеством наблюдаемых СМ ПИВ и ионосферных неоднородностей [Georges, 1968; Röttger, 1977; Hung and Kuo, 1978; Hung and Smith, 1978; Waldock and Jones, 1987; Kelley, 1997; Hocke and Tsuda, 2001]. Кроме того, собственно конвективные процессы тропосферы являются частым источником АГВ и ВГВ, вызывающих отклик в более верхних слоях, вплоть до ионосферы в виде ПИВ. Одновременные лидарные и спутниковые данные, полученные во время прохождения солнечного терминатора или солнечного затмения подтверждают наличие вариаций волновых параметров [Borchevkina et al., 2021]. При этом показано, что время отклика, зарегистрированного в ионосфере от тропосферных возмущений, составляет примерно 30-40 мин.

Наиболее часто ПИВ наблюдаются в средних широтах обоих полушарий, поэтому зачастую для среднеширотных СМ ПИВ используют разделение в зависимости от времени регистрации: дневные, ночные и сумеречные СМ ПИВ [Kotake et al., 2007]. Из-за различия параметров СМ ПИВ, полученных в разное время суток, считается, что механизмы возникновения всех трех типов СМ ПИВ могут отличаться [Miller et al., 1997]. Например, направления всех типов СМ

ПИВ различаются в зависимости от времени суток и сезона наблюдений. Дневные СМ ПИВ в основном распространяются на юго-восток и частота их появления увеличивается зимой. Ночные СМ ПИВ распространяются на юго-запад и чаще встречаются летом; а сумеречные СМ ПИВ, распространяются на северо-запад и имеют наибольшее количество наблюдений также летом [Kotake et al., 2007].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сыренова Татьяна Евгеньевна, 2022 год

Список литературы

1. Авакян, С.В. Волны и излучение верхней атмосферы / Авакян С.В., Дробжев В.И., Краснов В.М., Кудряшев Г.С., Лазарев А.И., Николаев А.Г., Рязанова Л.Д., Севастьянов В.И., Яковец А.Ф. - Алма-Ата: Наука, КазССР, 1981. - 168 с.

2. Афраймович, Э. Л. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли / Афраймович Э. Л., Перевалова Н. П. // ГУ НЦ ЗВХ ВСНЦ СО РАМН. Иркутск. - 2006.

3. Бронштэн, В.А. Серебристые облака / В.А. Бронштэн, Н.И. Гришин. - М.: Наука, 1970. -360с.

4. Васильев, Р.В. Регистрация параметров верхней атмосферы Восточной Сибири при помощи интерферометра Фабри—Перо KEO SCIENTIFIC «ARINAE» / Васильев Р.В., Артамонов М.Ф., Белецкий А.Б., Жеребцов Г.А., Медведева И.В., Михалев, Т.Е. Сыренова // Солнечно-земная физика. - 2017. - Т. 3, No 3. - с.70-87.

5. Васильев, Р.В. Научные задачи оптических инструментов Национального гелиогеофизического комплекса / Васильев Р.В., Артамонов М.Ф., Белецкий А.Б., Зоркальцева О.С., Комарова Е.С., Медведева И.В., Михалев А.В., Подлесный С.В., Ратовский К.Г., Сыренова Т.Е., Тащилин М.А., Ткачев И.Д. // Солнечно-земная физика. 2020. - Т. 6, № 2. - С. 105-122. DOI: 10.12737/szf-62202008.

6. Гаврилов, Н.М. Тепловой эффект внутренних гравитационных волн в верхней атмосфере // Изв. АН СССР Физик атмосферы и океана. - 1974. - Т. 10, № 1. - с. 83-84.

7. Гаврильева, Г. А. Наблюдения распространения гравитационных волн в инфракрасном свечении всего неба / Гаврильева Г. А., Аммосов П.П. // Геомагнетизм и аэрономия. - 2001. - Т. 41. - No 3. - с. 363-369.

8. Грач, С.М. Оптическое свечение при воздействии на ионосферу радиоизлучением стенда «Сура»: Результаты экспериментов 2010 года / Грач С.М., Клименко В.В., Шиндин А.В., Насыров И.А., Сергеев Е.Н., Яшнов В.А., Погорелко Н.А. // Известия вузов. Радиофизика. -2012. - Том LV, № 1-2. - с. 36-56.

9. Григорьев, Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор) // Изв. ВУЗов. Радиофизика. - 1999. - Том XLII, N 1.

10.Данилкин, Н.П. Способ исследования ионосферы. Авторское свидетельство СССР, No 439210 с приоритетом от 28 января 1972 г.

11. Дэвис, К. Радиоволны в ионосфере / К. Дэвис. - М.: Мир, 1973. - 502 с.

12. Жеребцов, Г.А. Комплекс гелиогеофизических инструментов нового поколения // Солнечно-земная физика. - 2020. - Т. 6, № 2. - С. 6-18. DOI: 10.12737/szf-62202001.

13. Иванов, К.И. Исследование дрейфа метеорного следа по данным базисных наблюдений / Иванов К.И., Комарова Е.С., Васильев Р.В. и др. // Солнечно-земная физика. - 2019. - Т. 5, № 1.-С. 100-106. DOI: 10.12737/szf-51201911.

14. Игнатьев, В.М. Импульсный Джоулев разогрев авроарльной термосферы - источник генерации крупномасштабных гравитационных волн // Геомагнетизм и аэрономия. - 2009. - Т. 49, № 2. - 242-246.

15. Красовский, В.И. Природа изменений интенсивности эмиссии земной атмосферы // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. - 1957. - № 5. - с. 664-669.

16. Красовский В.И. Исследование внутренних гравитационных волн оптическими методами / Красовский В.И., Шефов Н.Н. // Gerlands Beiträge Geophys. - 1976. - Vol. 85, N 3. - pp. 175-185.

17. Куницын, В.Е. Томография ионосферы / Куницын В.Е., Терещенко Е.Д. - М., 1991.

18. Куницын, В. Е. Радиотомография ионосферы с применением высокоорбитальных навигационных систем / Куницын В. Е., Андреева Е. С., Кожарин М. А., Нестеров И. А. // Вестник московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. - 2005. - 1. - 74-77.

19. Кутепов, А.А. Перенос излучения 15 мкм полосы CO2 при нарушении лучистого термодинамического равновесия в атмосфере Земли / Кутепов А.А., Швед Г.М. // Изв. АН СССР. Физик атмосферы и океана. - 1978. - Т.14, №1. - с. 28-43.

20. Медведев, А.В. Статистическое исследование характеристик распространения перемещающихся ионосферных возмущений по данным радиофизического комплекса ИСЗФ СО РАН / Медведев А.В., Ратовский К.Г., Толстиков М.В., Щербаков А.А., Алсаткин С.С. // Солнечно-земная физика. - 2012. - Вып. 20. - С. 85-91.

21. Михалев, А.В. Наблюдение возмущений эмиссионных ионосферных слоев, возникающих при полете космических систем / Михалев А.В., Ермилов С.Ю. // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. - 1997. - Вып. 107. - С. 206-217.

22.Михалев, А.В. Долгоживущие метеорные следы / Михалев А.В., Белецкий А.Б., Васильев Р.В., Еселевич М.В., Иванов К.И., Комарова Е.С., Подлесный А.В., Подлесный С.В., Сыренова Т.Е. // Солнечно-земная физика. - 2019. - Т. 5, No 3. - с.130-139.

23.Михалев, А.В. Оптические эффекты полета ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Ямал-601» в дальней от места старта зоне / Михалев А.В., Белецкий А.Б., Лебедев В.П.,

Сыренова Т. Е., Хахинов В.В. // Космические исследования. - 2022. - Т. 60, N0 2. - С. 1-9. DOI: 10.31857^0023420622020054.

24. Морозов, В. П. Курс сфероидической геодезии. Изд. 2, перераб. и доп. - М.: Недра, 1979.

- 296 с.

25. Перевалова Н.П. Вариации характеристик акустико-гравитационных волн по данным моделирования / Перевалова Н.П., Полякова А.С., Погорельцев А.И. // Геомагнетизм и аэрономия. - 2013. - Т. 53, № 3. - с. 414-426. DOI: 10.7868^0016794013030164.

26.Перевалова, Н. П. Исследование ионосферных возмущений методом трансионосферного GPS-зондирования // дисс.на соиск.д.ф.-м.н, Иркутск, 2014.

27. Перевалова, Н.П. Морфология ночных среднемасштабных перемещающихся ионосферных возмущений в среднеширотной области F / Перевалова Н.П, Ойнац А.В. -Иркутск: Издательство ИГУ, 2020. - 83 с.

28. Перцев, Н.Н. Генерация атмосферных гравитационных волн в сейсмически активном регионе и их влияние на ионосферу / Н.Н. Перцев, С.Л. Шалимов // Геомагнетизм и аэрономия.

— 1996. — Т. 36. — С. 111— 118.

29. Ратовский, К. Г. Статистический анализ волновой активности ионосферы на основе длинных рядов данных вертикального зондирования / Ратовский К. Г., Толстиков М. В., Медведев А. В. // Труды конференции РРВ-26, 1-6 июля 2019, Казань Секция 1. Распространение радиоволн и дистанционное зондирование Том I, с. 359-363.

30. Роч, Ф. Свечение ночного неба / Роч Ф., Гордон Дж. - Москва: Мир, 1977. - 152 с.

31.Семенов, А.И. О воздействии орографических волн на верхнюю атмосферу / Семенов А.И., Шагаев М.В., Шефов Н.Н. // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. - 1981. -Т. 17, № 9. - с. 982-984.

32.Сомсиков, В. М. Солнечный терминатор и динамика атмосферы. - Алма-Ата: Наука, 1983. - 196 с.

33.Сомсиков, В. М. Волны в атмосфере, обусловленные солнечным терминатором / Сомсиков В. М. // Геомагнетизм и аэрономия. — 1991. — Т. 31, N0 1. — С. 1-12.

34.Сыренова, Т. Е. Географическая привязка кадров широкоугольных систем / Т.Е. Сыренова, А.Б. Белецкий, Р.В. Васильев // Журнал технической физики. - 2021. - Т. 91, Вып.12. -с.1990-1996. DOI: 10.21883ЛТЕ2021.12.51765.172-21.

35.Федоренко, А.К. Энергетический баланс акустико-гравитационных волн над полярными шапками по данным спутниковых измерений // Геомагнетизм

и аэрономия. - 2010. - том 50, N0 1. - с. 111-122.

36. Филиппов, Л.Д. Ионосферное проявление воздействия фронта АГВ от землетрясений в Восточно-Сибирском регионе / Филиппов Л.Д., Степанов А.Е., Смирнов В.Ф. -2007.

37.Фогл, Б. Серебристые облака. Их характеристики и интерпретация // Термосферная циркуляция / Под ред. У Уэбба. М.: Мир, 1975. - с. 100-112.

38.Харитонов, А. В. Сводный спектрофотометрический каталог звезд / Харитонов А. В., Терещенко В. М., Князева Л. Н. - АЛМА-АТА: «Наука» Казахской ССР, 1978. - 199 с.

39.Хвостиков, И.А. Свечение ночного неба/Под ред. С.И. Вавилова. 2-ое изд. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948. - 496 с.

40.Чемберлен, Дж. Физика полярных сияний и излучения атмосферы. - Москва: ИИЛ, 1963. - 777 с.

41.Черниговская, М.А. Исследование связи короткопериодных временных вариаций параметров ионосферы в северо-восточном регионе России с проявлениями тропических циклонов / Черниговская М.А., Куркин В. И., Орлов И. И., Шарков Е. А., Покровская И. В. // Исследование Земли из космоса. - 2010. - N0 5. - с. 32-41.

42.Чунчузов, Е.П. Об энергетических характеристиках внутренних гравитационных волн, наблюдаемых по гидроксильной эмиссии мезопаузы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1978. - Т. 14, № 10. - с. 1094-1097.

43.Шагаев, М.В. О связи быстрых вариаций вращательной температуры атмосферного гидроксила с геомагнитной активностью // Геомагнетизм и аэрономия. - 1974. - Т. 14, № 4. - с. 759-760.

44.Швед, Г.М. Тепловой режим атмосферы умеренных широт в окрестности мезопаузы (70-100 км) // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца / М.: Наука, 1977. -№ 43.- С. 182-191.

45.Шефов, Н. Н. Вариации высоты слоя эмиссии 5577А / Шефов Н.Н., Кропоткина Е.П. // Космические исследов. - 1975. - Т. 3, № 5. - с. 765-770.

46.Шефов, Н. Н. Орографически обусловленные вариации эмиссий верхней атмосферы / Шефов Н. Н., Перцев Н.Н., Шагаев М.В., Яров В Н. // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. - 1983. - Т. 19, № 9. - с. 920-926.

47.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.

48.Шефов, Н. Н. Излучение верхней атмосферы - индикатор ее структуры и динамики / Шефов Н. Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. - Москва: ГЕОС, 2006. - 741 с.

49.Шиндин, А. В. Пространственные характеристики области генерации искусственного свечения ионосферы в линии 630 нм при воздействии радиоизлучением стенда «СУРА» / Шиндин А. В., Клименко В. В, Когогин Д. А., Белецкий А. Б., Грач С. М., Насыров И. А., Сергеев Е. Н. // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. - 2017. - Т. 60, № 11. - С. 949-966.

50.Шпынев, Б.Г. Пространственные вариации параметров ионосферы северного полушария над зимними струйными течениями / Шпынев Б.Г., Черниговская М.А., Куркин В.И., Ратовский К.Г., Белинская А.Ю., Степанов А.Е., Бычков В.В., Григорьева С.А., Панченко В.А., Коренькова Н.А., Лещенко В.С., Мелич Й. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2016. - Т. 13, No 4. - С. 204-215.

51.Яковец, А.Ф. Особенности статистистических распределений крупномасштабных перемещающихся ионосферных возмущений над Алма-Атой / Яковец А.Ф., Водянников В.В., Андреев А.Б., Гордиенко Г. И., Литвинов Ю. Г. // Геомагнетизм и аэрономия. - 2011. - том 51, No 5. - с. 650-656.

52.Abe, S. Video and photographic spectroscopy of 1998 and 2001 Leonid persistent trainsfrom 300 to 930 nm / Abe S., Ebizuka N., Murayama H., Ohtsuka K., Sugimoto S., Yamamoto Masa-Yuki M.-Y., Yano H., Watanabe J.-I., Borovicka J. // Earth, Moon and Planets. - 2004. - 95 (1-4). - pp. 265-277. DOI: 10.1007/s11038-005-9031-0.

53.Abraham, S. Fish-eye-stereo calibration and epipolar rectification / Abraham S., Forstner W. // ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. - 2005. - Vol. 59. - pp. 278-288.

54.Afraimovich, E.L. Determining parameters of large-scale traveling ionospheric disturbances of auroral origin using GPS-arrays / Afraimovich E.L., Kosogorov E.A., Leonovich L.A., Palamartchouk K.S., Perevalova N.P., Pirog O.M. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. - 2000. - 62 (7). - 553-565.

55.Afraimovich, E.L. A review of GPS/GLONASS studies of the ionospheric response to natural and anthropogenic processes and phenomena / Afraimovich E.L. [et al.] // J. Space weather Space Clim. - 2013. - Vol.3. - p. A27.

56. Aghaei, M. Grid star identification improvement using optimization approaches / Aghaei M., Moghaddam H.A. // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. - 2016. - 52. - pp. 2080-2090.

57.Amorim, D. C. M. Long-term study of medium-scale traveling ionospheric disturbances using OI 630 nm all-sky imaging and ionosonde over Brazilian low latitudes / Amorim D. C. M., Pimenta A. A., Bittencourt J. A., Fagundes P. R. // Journal of Geophysical Research. - 2001. - 116(A6). - A06312. https://doi.org/10.1029/2010JA016090.

58.Avdiushin, S. I. Transionospheric sounding as a final link in the information system for ionospheric radio sounding / Avdiushin S. I., DanilkinN. P., Ivanov 1.1., Kushnerevskii Iu. V., Migulin V. V. // Advances in Space Research. - 1988. - Volume 8, Issue 4. - pp. 29-38.

59.Baggaley, W.J. Meteor Trains and Chemiluminescent Processes // Mon. Not. R. Astron. Soc. -1975. - 173. - 497-512.

60.Baggaley, W.J. The Chemical Reduction of Meteoric Metal Oxides as a Source of Meteor Train Emission //Bulletin of the Astronomical Institutes of Czechoslovakia: Prague, Czech Republic. - 1976.

- pp. 244-246.

61.Baggaley, W.J. The Red Afterglow in Meteor Wakes // Bulletin of the Astronomical Institutes of Czechoslovakia: Prague, Czech Republic. - 1977. - pp. 356-359.

62.Baggaley, W.J. The Duration of Long-Lived Meteor Trains / Baggaley W.J., Cummack C.H. // Bulletin of the Astronomical Institutes of Czecho-slovakia: Prague, Czech Republic. - 1979. - pp. 180-183.

63. Baldini, D. A new star-constellation matching algorithm for satellite attitude determination / Baldini D., Barni M., Foggi A., Benelli G., Mecocci A. // ESA Journal. - 1993. - 17. - 185-198.

64.Bannister, S. A Numerical Analysis of a Frame Calibration Method for Video-based All-Sky Camera Systems / Bannister S., Boucheron L., Voelz D.. // Publications of the astronomical society of the pacific. - 2013. - Vol. 125. - pp. 1108-1118. The Astronomical Society of the Pacific.

65.Behnke, R. F layer height bands in the nocturnal ionosphere over Arecibo // J. Geophys. Res. -1979. - 84, A3. - pp. 974-978.

66.Bertin F. The meteorological jet stream as a source of medium scale gravity waves in the thermosphere an experimental study / Bertin F., Testud J., Kersley L. Rees P.R. // J. Atmos. Terr. Phys.

- 1978. - Vol. 40, N 10/11. - pp. 1161-1183.

67.Borchevkina, O.P. The Influence of Tropospheric Processes on Disturbances in the D and E Ionospheric Layers / Borchevkina O.P., Adamson S.O., Dyakov Y.A., Karpov I.V., Golubkov G.V., Wang P.-K., Golubkov M.G. // Atmosphere. - 2021. Vol. 12 - 1116. https://doi.org/10.3390/ atmos12091116.

68.Borovicka, J. A new positional astrometric method for all-sky camera / Borovicka J., Spurny P., & Keclikova J. // Astronomy & Astrophysics Supplement series.- 1995. - 112. - p. 173.

69.Boska, J. Diurnal Variation Of Gravity Wave Activity At Midlatitudes In The Ionospheric F Region / Boska J., Sauli P., Altadill D., German Sole J., AlbercaL.F. // Stud. Geophys. Geod. - 2003. -47. - pp. 579-586.

70.Brauer-Burchardt, C. A new algorithm to correct fish-eye-and strong wide-angle-lens-distortion from single images / Brauer-Burchardt C., Voss K. // In Proceedings of the International Conference on Image Processing (Cat. No.01CH37205), Thessaloniki, Greece, 7-10 October 2001. - pp. 225-228.

71.Candido, C.M.N. Spread F occurrence over a southern anomaly crest location in Brazil during June solstice of solar minimum activity / Candido C.M.N., Batista I.S., Becker-Guedes F., Abdu M.A., Sobral J.H.A., Takahashi H. // Journal of Geophysical Research. - 2011. - 116. - A06316. http://dx.doi.org/10.1029/2010JA016374.

72.Chen, G. A statistical analysis of medium-scale traveling ionospheric disturbances during 2014-2017 using the Hong Kong CORS network / Chen G., Zhou C., Liu Y., Zhao J., Tang Q., Wang X., Zhao Z. // Earth, Planets and Space. -2019. - 71. - 52. https://doi.org/10.1186/s40623-019-1031-9.

73.Clemesha, B. R. Multiple wavelength optical observations of a long-lived meteor trail / Clemesha B. R., de Medeiros A. F., Gobbi D., Takahashi H., Batista P. P., Taylor M. J. // Geophysical Research Letters. - 2001. - Vol. 28, NO. 14. - pp. 2779-2782.

74.Coble, M. R. Computing two-dimensional unambiguous horizontal wavenumber spectra from OH airglow images / Coble M. R., Papen G. C., Gardner C. S. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. -1998. - 36. - pp. 368-382.

75.Cosgrove, R. B. Wind-shear-driven, closedcurrent dynamos in midlatitude sporadic E / Cosgrove R. B., Tsunoda R. T. // Geophys. Res. Lett. - 2002a. - 29(2). - 1020, doi:10.1029/2001GL013697.

76.Cosgrove, R. B. A direction-dependent instability of sporadic E layers in the nighttime midlatitude ionosphere / Cosgrove R. B., Tsunoda R. T. // Geophys. Res. Lett. - 2002b. - 29(18). -1864. doi:10.1029/2002GL014669.

77.Cosgrove, R. B. Instability of the E-F coupled nighttime midlatitude ionosphere/ Cosgrove R. B., Tsunoda R. T. // J. Geophys. Res. - 2004. - 109, A04305, doi:10.1029/2003JA010243.

78.Cosgrove, R. B. Coupling of the Perkins instability and the sporadic E layer instability derived from physical arguments / Cosgrove R. B., Tsunoda R. T., Fukao S., Yamamoto M. // J. Geophys. Res. - 2004. - Vol. 109. - A06301, doi:10.1029/2003JA010295.

79.Crowley, G. Comparison of short period TID morphologies in Antarctica during geomagnetically quiet and active intervals / Crowley G., Jones T.B., Dudeney J.R. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1987. - Vol. 49. - pp. 1155-1162.

80.Davis, M. J. Possible detection of atmospheric gravity waves generated by the solar eclipse / Davis M. J., da Rosa A.V. // Nature. - 1970. - vol. 223. - p.1123.

81.Ding, F. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances observed by GPS

TEC during major magnetic storms over the years 2003-2005 / Ding F., Wan W., Liu L., Afraimovich E.L., Voeykov S.V., Perevalova N.P. // J. Geophys. Res. Space Phys. - 2008. - V. 113, Iss. A3. D0I:10.1029/2008JA013037.

82.Dou, X. Variability of gravity wave occurrence frequency and propagation direction in the upper mesosphere observed by the OH imager in Northern Colorado / Dou X., Li T., Tang Y., Yue J., Nakamura T., Xue X., Williams B. P., She C.-Y. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. - 2010. - 72(5-6). - pp. 457-462, doi:10.1016/j.jastp.2010.01.002.

83.Ejiri, M. K. Statistical study of short-period gravity waves in OH and OI nightglow images at two separated sites / Ejiri M. K., Shiokawa K., Ogawa T., Igarashi K., Nakamura T., Tsuda T., // J. Geophys. Res. - 2003.- 108(D21). - p. 4679.

84.Essien, P. Seasonal characteristics of small- and medium-scale gravity waves in the mesosphere and lower thermosphere over the Brazilian equatorial region / Essien P., Paulino I., Wrasse M., Campos J.A., Paulino A.R., Medeiros A.F., Buriti R. A., Takahashi H., Agyei-Yeboah E., Lins A.N. // Ann. Geophys. - 2018. - Vol. 36. - pp. 899-914. https://doi.org/10.5194/angeo-36-899-2018.

85.Evans, J. V. A differential-Doppler study of traveling ionospheric disturbances from Millstone Hill / Evans J. V., Holt J. M., Wand R. H. // Radio Sci. - 1983. - 18. - 435- 451.

86.Fedorenko, A.K. Latitude variability of acoustic-gravity waves in the upper atmosphere based on satellite data / Fedorenko A.K., Bespalova A.V., Zhuk I.T., Kryuchkov E.I. // Geomagnetism and Aeronomy. -2017. - V. 57, I. 4. - pp. 471-481. DOI:10.1134/S0016793217030057.

87.Ford, E. A. K. Statistical analysis of thermospheric gravity waves from Fabry-Perot Interferometer measurements of atomic oxygen / Ford E. A. K., Aruliah A. L., Griffin E. M., McWhirter I. // Ann. Geophys. - 2008. - 26. - pp. 29-45. DOI:10.5194/angeo-26-29-2008.

88.Francis, S. Global propagation of atmospheric gravity waves: A review. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. - 1975. - Volume 37, Issues 6-7. - PP. 1011-1030, IN9, 1031-1054. https://doi.org/10.1016/0021-9169(75)90012-4.

89. Frissell, N. A. Climatology of Medium Scale Traveling Ionospheric Disturbances Observed by the Midlatitude Blackstone SuperDARN Radar / Frissell N. A., Baker J. B. H., Ruohoniemi J. M., Gerrard A. J., Miller E. S., Marini J. P., West M. L., Bristow W. A. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2014. - 119(9). - 7679-7697. doi:10.1002/2014ja019870.

90.Fritts, D.C. Gravity wave forcing in the middle atmosphere due to reduced ozone heating during a solar eclipse / Fritts D.C., Zhang L. // Journal of Geophysical Research. - 1993. - Vol. 98, Iss. D2. - pp. 3011 - 3021. DOI 10.1029/92JD02391.

91.Fritts, D. C. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere / Fritts D. C., Alexander M. J. // Rev. Geophys. - 2003. - 41(1). - 1003. doi:10.1029/2001RG000106.

92.Fukushima, D. Observation of equatorial nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances in 630-nm airglow images over 7 years / Fukushima D., Shiokawa K., Otsuka Y., Ogawa T. // J. Geophys. Res. - 2012. - 117. - A10324, doi:10.1029/2012JA017758.

93.Galushko, V.G. Incoherent scatter radar observations of AGW/TID events generated by the moving solar terminator / Galushko V.G., Paznukhov V.V., Yampolski Y.M., Foster J.C. // Annales Geophysicae. - 1998. - Vol. 16, Iss 7. - pp. 821 - 827. DOI10.1007/s00585-998-0821-3.

94.Garcia, F.J. Airglow observations of mesoscale low-velocity traveling ionospheric disturbances at midlatitudes / Garcia F.J., Kelley M.C., Makela J.J., Huang C.-S. // Journal of Geophysical Research. - 2000.- 105. - p. 18,407-18,415.

95.Gavrilov, N.M. Internal gravity waves in the mesosphere region: hydrodynamical sources and climatological patterns // Adv. Space Res. - 1992. - Vol. 12, N 10. - pp. 113-121.

96.Georges, T. M. HF Doppler studies of TID's // J. Atmos. Terr. Phys. - 1968. - Vol. 30, N 5. -pp. 735 - 746.

97.Ghodpage, R. N. On the vertical wavelength estimates using the Krassovsky parameters of OH airglow monitoring / Ghodpage R. N., Taori A., Patil P. T., Siingh D., Gurubaran S., Sharma A. K // Current Science. - 2015. - 108(7). -pp. 1362-1369. http://www.jstor.org/stable/24905500.

98.Goncharenko, L.P. Wave signatures in the midlatitude ionosphere during a sudden stratospheric warming of January 2010 / Goncharenko L.P., Hsu V.W., Brum C.G.M., Zhang S.-R., Fentzke J.T. // J. Geophys. Res. Space physics. - 2013. - Vol. 118, Iss.1. - pp. 472-287.

99.Hapgood, M. A. Analysis of airglow image data / Hapgood M. A., Taylor M. J. // Ann. Geophys. - 1982. - vol. 38, N 6. - 805-813.

100. Hecht, J.H. First Measurements of the 2D Horizontal Wave Number Spectrum from CCD Images of the Nightglow / Hecht J.H., Walterscheid R.L., Ross M.N. // J. Geophys. Res. - 1994. - 99. -pp.11449-11460.

101. Hecht, J.H. Climatology and modeling of quasi-monochromatic atmospheric waves observed over Urbana Illinois / Hecht J.H., Walterscheid R.L., Hickey M.P., Franke S.J. // J. Geophys. Res. - 2001. - V. 106, D6. - pp. 5181-5195, 2001.

102. Hines, C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights // Can. J. Phys. -1960. - Vol .38, N11. - p.1441-1481.

103. Hines, C.O. On the propagation of gravity waves through regions of wind shear / Hines C.O., Reddy C.A. // J. Geophys. Res. - 1967. - Vol. 2. - pp. 1015-1034.

104. Hines, C.O. The upper atmosphere in motion / C.O. Hines // AGU. Washington D.C. -1974. - p. 1027.

105. Hocke, K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances: 1982-1995 / Hocke K., Schlegel K // Ann Geophys. - 1996. - 14. - 917-940. https://doi.org/10.1007/s00585-996-0917-6.

106. Hocke, K. Gravity waves and ionospheric irregularities over tropical convection zones observed by GPS/MET radio occultation / Hocke K., Tsuda T. // Geophys. Res. Lett. - 2001. - 28. - pp. 2815 - 2818.

107. Hocke, K. A review of atmospheric gravity waves and traveling ionospheric disturbances: 1982-1995 / K.Hocke [et al.] // Article in Annales Geophysicae. - 2001. DOI: 10.1007/s00585-996-0917-6.

108. Huang, F. Statistical analysis of nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances using airglow images and GPS observations over central China / Huang F., Dou X., Lei J., Lin J., Ding F., Zhong J. // Journal of Geophysical Research. - 2016. - 121. - pp. 8887- 8899. https://doi.org/10.1002/2016JA022760.

109. Hung, R. J. Ionospheric observation of gravity waves associated with Hurricane Eloise / Hung R. J., Kuo J. P. // J. Geophysics. - 1978. - V. 45. - pp. 67-80.

110. Hung, R. J. Ray tracing of gravity waves as a possible warning system for tornadic storms and hurricanes / Hung, R. J., Smith R. E. // J. Appl. Meteorol. - 1978. -Vol. 17. - 3 - 11.

111. Hunsucker, R.D. Atmospheric gravity waves generated in the high-latitude ionosphere: a review // Reviews of Geophysics and Space Physics. - 1982. - 20. - pp. 293-315.

112. Jacobson, A. R. Observations of traveling ionospheric disturbances with a satellite-beacon radio interferometer: Seasonal and local time behavior / Jacobson A. R., Carlos R. C., Massey R. S., Wu G. // J. Geophys. Res. - 1995. - Vol. 100. - pp. 1653 - 1665.

113. Jenniskens, P. Search for the OH (X2n) Meinel Band Emission in Meteors as a Tracer of Mineral Water in Comets: Detection of N2+ (A-X) / Jenniskens P., Laux C.O. // Astrobiology/ - 2004. -4. - 109-121.

114. Johnson, F.S. Transport processes in the upper atmosphere // J. Atmos. Sci. - 1975. - V. 32, No. 9. - pp. 1658-1662.

115. Juang, J.N. An Efficient and Robust Singular Value Method for Star Pattern Recognition and Attitude Determination / Juang J.N., Kim H., Junkins J // Adv. Astronaut. Sci. - 2003. - 18. - 115-120.

116. Izmailov, I.S. Astrometric CCD observations of visual double stars at the Pulkovo Observatory / Izmailov I.S., Khovricheva M.L., Khovrichev M.Yu., Kiyaeva O.V., Khrutskaya E.V., Romanenko L.G., Roshchina E.A., Maslennikov K., Kalinichenko O.A. // Astron. Lett. - 2010. - 36 (5). - 349-354.

117. Kalikhman, A.D. Medium-scale traveling ionospheric disturbances and thermospheric

winds on the F-region // J. Atmos. Terr. Phys. - 1980. - Vol. 42. - pp. 697-703.

118. Karpov, I.V. Formation of large-scale disturbances in the upper atmosphere caused by acoustic gravity wave sources on the Earth's surface / Karpov I.V., Kshevetskii S.P. // Geomagnetism and Aeronomy. - 2014. - Volume 54, Issue 4. - pp. 513-522.

119. Karpov, I.V. Disturbances of the upper atmosphere and ionosphere caused by acoustic-gravity wave sources in the lower atmosphere / Karpov I.V., Kshevetsky S.P., Borchevkina O.P., Radievsky A.V., Karpov A.I. // Russian Journal of Physical Chemistry B. - 2016. - Volume 10, Issue 1. - pp. 127-132.

120. Kelley, M. C. In situ ionospheric observations of severe weather related gravity waves and associated small-scale plasma structure // J. Geophys. Res. - 1997. - Vol. 102. - pp. 329 - 335.

121. Kelley, M. C. First observations of long-lived meteor trains with resonance lidar and other optical instruments / Kelley M. C., Gardner C., Drummond J., Armstrong T., Liu A., Chu X., Papen G., Kruschwitz C., Loughmiller P., Grime B., Engelman J. // Geophysical Research Letters. - 2000. - Vol. 27, NO. 13. - pp. 1811-1814.

122. Kelley, M.C. Resolution of the discrepancy between experiment and theory of midlatitude F-region structures / Kelley M.C., Makela J.J.// Geophys. Res. Lett. - 2001. - 28. - pp. 2589-2592.

123. Kim, Y. H. Seasonal Variations of Mesospheric Gravity Waves Observed with an Airglow All-sky Camera at Mt. Bohyun, Korea (36° N) / Kim Y. H., Lee C., Chung J.-K., Kim J.-H., Chun H.-Y. // Research Paper J. Astron. Space Sci. - 2010. - 27(3). - pp. 181-188.

124. Kolomenkin, M. Geometric voting algorithm algorithm for star trackers / Kolomenkin M., Pollak S., Shimshoni I., Lindenbaum M. // IEEE Trans. Aerospace Electron. Syst. - 2008. - 44. - 441-456.

125. Kozlovsky, A. Multi-Instrumental Observations of Nonunderdense Meteor Trails / Kozlovsky A., Shalimov S., Kero J., Raita T., Lester M. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2018 . - 123 (7). - pp. 5974-5989. DOI: 10.1029/2018JA025405.

126. Krassovsky, V.I. Nature of intensity variations of the terrestrial atmosphere emission // Mem. Soc. Roy. Sci. Liege. - 1957. - Vol. 18, N1. - p. 58-67.

127. Krassovsky, V.I. Optical method of recording of acoustic gravity waves in the upper atmosphere / Krassovsky V.I., Shagaev M.V. // J. Atmos. Terr. Phys. 1974a. - Vol. 36, N2. - pp. 373-375.

128. Krassovsky, V.I. Inhomogeneities and wavelike variations of the rotational temperature of atmospheric hydroxyl / Krassovsky V.I., Shagaev M.V // Planet Space Sci. - 1974b. - Vol. 22, N 9. -pp. 1334-1337.

129. Krassovsky, V.I. Results of some airglow observations of internal gravitational waves / Krassovsky V.I., Kuzmin K.I., Piterskaya N.A., Semenov A.I., Shagaev M.M., Shefov N.N., Torolidze T.I. // Planet Space Sci. - 1975. - Vol.23, N 5. - pp.896-898.

130. Kotake, N. Statistical study of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed with the GPS networks in Southern California / Kotake N., Otsuka Y., Tsugawa T., Ogawa T., Saito A., // Earth Planets and Space. - 2007. - 59. - pp. 95-102. DOI:10.1186/BF03352681.

131. Kubota, M. Height measurements of nightglow structures observed by all-sky imagers / Kubota M., Ishii M., Shiokawa K., Ejiri M. K., Ogawa T. // Adv. Space Res. - 1999. - Vol. 24, No. 5. -pp. 593-596.

132. Kubota, M. Characteristics of medium- and large-scale TIDs over Japan derived from OI 630-nm nightglow observation / Kubota M., Fukunishi H., and S. Okano // Earth Planets Space. - 2001.

- 53. - pp. 741-751.

133. Lanchester, B. S. / Relation between discrete auroral forms and magnetic field disturbances // Ph.D. dissertation. - Department of Physics, University of Southampton, Southampton, UK, 1985.

134. Lang, D. Astrometry.net: Blind astrometric calibration of arbitrary astronomical images / Lang D., Hogg D.W., Mierle K., Blanton M., Roweis S. // Astronomical Journal. - 2010. - 139 (5). -pp. 1782-1800. DOI: 10.1088/0004-6256/139/5/1782.

135. Li, Q. Statistical characteristics of gravity wave activities observed by an OH airglow imager at Xinglong, in northern China / Li Q., Xu J., Yue J., Yuan W., Liu X. // Ann. Geophys. - 2011.

- 29. - pp. 1401-1410. doi:10.5194/angeo-29-1401-2011.

136. Makela, J.J. Nighttime medium scale traveling ionospheric disturbances at low geomagnetic latitudes / Makela J.J., Miller R.S., Talaat E.R. // Geophysical Research Letters. - 2010. -37. - L24104, http://dx.doi.org/10.1029/2010GL045922.

137. Martinis, C. Imaging science at El Leoncito, Argentina / Martinis C., Baumgardner J., Smith S.M., Colerico M., Mendillo M. // Annales Geophysicae. - 2006. - 24. - p. 1375-1385.

138. Martinis, C. Seasonal dependence of MSTIDs obtained from 630.0 nm airglow imaging at Arecibo / Martinis C., Baumgardner J., Wroten J., Mendillo M. // Geophysical Research Letters. -2010.- 37. - L11103, http://dx.doi.org/10.1029/2010GL043569.

139. Martyn, D. F. Troposphere-ionosphere relationship / Martyn, D. F. // Geophys. Res. Papers, USA. — 1952. — V. 12 — P. 31-33.

140. Matsuda, T. S. New statistical analysis of the horizontal phase velocity distribution of gravity waves observed by airglow imaging / Matsuda T. S., Nakamura T., Ejiri M. K., Tsutsumi M., Shiokawa K. // J. Geophys. Res. Atmos. - 2014. - 119. - pp. 9707-9718, doi:10.1002/2014JD021543.

141. Mayr, H.G. Global excitation of wave phenomena in a multiconstituent medium 1. Transfer function of the Earth's thermosphere / Mayr H.G., Harris I., Varosi F., Herrero F.A. // Journal of Geophysical Research. - 1984a. - 89. - 10929.

142. Mayr, H.G. Global excitation of wave phenomena in a multiconstituent medium 2. Impulsive perturbations in the Earth's thermosphere / Mayr H.G., Harris I., Varosi F., Herrero F.A. // Journal of Geophysical Research. - 1984b.- 89. - 10961.

143. Medeiros, A. F. An investigation of gravity wave activity in the low-latitude upper mesosphere: Propagation direction and wind filtering / Medeiros A. F., Taylor M. J., Takahashi H., Batista P. P., Gobbi D. // J. Geophys. Res. - 2003. - 108(D14). 4411. doi:10.1029/2002JD002593.

144. Medvedev, A.V. Method for Studying the Spatial-Temporal Structure of Wave-Like Disturbances in the Ionosphere / Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., Kushnarev D. S. // Geomagnetism and Aeronomy. - 2009. - Vol. 4, No .6. - pp. 775-785.

145. Medvedev, A.V. Studying of the spatial-temporal structure of wavelike ionospheric disturbances on the base of Irkutsk incoherent scatter radar and Digisonde data / Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., Alsatkin S.S., Scherbakov A.A. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2013. - Vol.105-106. - pp. 350-357.

146. Medvedev, A.V. A statistical study of internal gravity wave characteristics using the combined Irkutsk Incoherent Scatter Radar and Digisonde data / Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., Alsatkin S.S., Scherbakov A.A. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2015. - Vol.132. - pp.13-21. https://doi.org/10.1016/jjastp.2015.06.012.

147. Medvedev, A.V. Relation of internal gravity wave anisotropy with neutral wind characteristics in the upper atmosphere / Medvedev A.V., Ratovsky K. G., Tolstikov M.V., Oinats A.V., Alsatkin S.S., Zherebtsov G.A. // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2017. - Vol. 122. - pp. 7567-7580.

148. Mendillo, M. Investigations of thermospheric-ionospheric dynamics with 6300 A images from the Arecibo Observatory / Mendillo M., Baumgardner J., Nottingham D., Aarons J., Reinisch B., Scali J., Kelley M. // J. Geophys. Res. - 1997. - 102. - pp. 7331-7343.

149. Meriwether, J.W. Evidence of orographic wave heating in the equatorial thermosphere at solar maximum / Meriwether J.W., Mirick J.L., Biondi M.A., Herrero F.A., Fesen C.G. // Geophys. Res.Lett. - 1996. - Vol. 23, N 16. - pp. 2177-2180.

150. Miller, C. A. Electrodynamics of midlatitude spread F1. Observations of unstable, gravity wave-induced ionospheric electric fields at tropical latitudes / Miller C. A., Swartz W. E., Kelley M. C., Mendillo M., Nottingham D., Scali J., Reinisch B. // J. Geophys. Res. - 1997. - V.102. -P.11.521-11.532.

151. Miyoshi, Y. A global view of gravity waves in the thermosphere simulated by a general circulation model / Miyoshi Y., Fujiwara H., Jin H., Shinagawa H. // J. Geophys. Res. Space Physics -2014. - V.119. - pp. 5807-5820.

152. Moré, J.J. The Levenberg-Marquardt algorithm: Implementation and theory. In: Watson G.A. (eds) Numerical Analysis. Lecture Notes in Mathematics. - 1978. - vol. 630. Springer, Berlin, Heidelberg.

153. Na, M. Modified grid algorithm for noisy all-sky autonomous star identification / Na M., Zheng D., Jia P. // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. - 2009. - 45. - pp. 516-522.

154. Nakamura, T. Seasonal variations of gravity wave structures in OH airglow with a CCD imager at Shigaraki / Nakamura T., Higashikawa A., Tsuda T., Matsushita Y. // Earth Planets Space. -1999. - 51. - pp. 897-906.

155. Nakamura, T. Mesospheric gravity waves over a tropical convective region observed by OH airglow imaging in Indonesia / Nakamura T., Aono T., Tsuda T., Admiranto A. G., Achmad E., Suranto. Geophys. Res. Lett. - 2003. - 30(17). - p. 1882.

156. Nicolls, M. J. Horizontal parameters of daytime thermospheric gravity waves and E region neutral winds over Puerto Rico / Nicolls M. J., Vadas S. L., Aponte N., Sulzer M. P. // J. Geophys. Res.-Space. - 2014. - 119. - pp. 575-600. doi:10.1002/2013JA018988, 2014.

157. Nishioka, M. Super-medium-scale traveling ionospheric disturbance observed at midlatitude during the geomagnetic storm on 10 November 2004 / Nishioka M., Saito A., Tsugawa T. // Journal of Geophysical Research. - 2009. - 114. - A07310. http://dx.doi.org/10.1029/2008JA013581.

158. Nishioka, M. Concentric waves and short-period oscillations observed in the ionosphere after the 2013 Moore EF5 tornado / Nishioka M., Tsugawa T., Kubota M., Ishii M. // Geophys. Res. Lett. - 2013. - pp. 40, 5581-5586. doi:10.1002/2013GL057963.

159. Ogawa, T. NNSS satellite observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances at southern high-latitudes / Ogawa T., Igarashi K., Aikyo K., Maeno H. // J. Geomagn. Geoelectr. -1987.- 39. - pp. 709 - 721.

160. Oinats, A.V.. Statistical study of medium-scale traveling ionospheric disturbances using SuperDARN Hokkaido ground backscatter data for 2011 / Oinats, A.V.; Kurkin, V.I.; Nishitani, N. // Earth Planets Space. - 2015. - 67. - 22.

161. Otsuka, Y. Geomagnetic conjugate observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances at midlatitude using all-sky airglow imagers / Otsuka, Y., K. Shiokawa, T. Ogawa, and P. Wilkinson // Geophys. Res. Lett. - 2004. - 31, L15803, doi:10.1029/2004GL020262.

162. Otsuka, Y. GPS observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances over Europe / Otsuka Y., Suzuki K., Nakagawa S., Nishioka M., Shiokawa K., Tsugawa T. // Annales

Geophysicae. - 2013. - 31. - pp. 163-172. https://doi.org/10.5194/angeo-31-163-2013.

163. Otsuka, Y. Solar activity dependence of medium-scale traveling ionospheric disturbances using GPS receivers in Japan / Otsuka Y., Shinbori A., Tsugawa T. [et al.] // Earth Planets Space. -2021. - 73. - 22. https://doi.org/10.1186/s40623-020-01353-5.

164. Padgett, C. A grid algorithm for autonomous star identification / Padgett C., Kreutz-Delgado K. // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. - 1997. - 33. - pp. 202-213.

165. Parihar, N. An investigation of long-distance propagation of gravity waves under CAWSES India Phase II Programme / Parihar N. and Taori A. // Ann. Geophys. - 2015. - 33. - pp. 547-560. https://doi.org/10.5194/angeo-33-547-2015.

166. Paulino, I. Periodic waves in the lower thermosphere observed by OI630 nm airglow images / Paulino I., Medeiros A. F., Vadas S. L., Wrasse C. M., Takahashi H., Buriti R. A., Leite D., Filgueira S., Bageston J. V., Sobral J. H. A., Gobbi D. // Ann. Geophys. - 2016. - 34. - pp. 293-301, 2016. doi:10.5194/angeo-34-293-2016.

167. Perkins, F. W. Spread F and ionospheric currents // J. Geophys. Res. - 1973. - 78. - pp. 218 - 226.

168. Peterson, A.W. Photographic parallax height of infrared airglow structures / Peterson A.W., Kieffaber L.M. // Nature, London. - 1973. - Vol. 244, N 5411. - pp. 92-93.

169. Peterson, A.W. Airglow events visible to the naked eye // Appl. optics. -1979. - Vol.18, Iss.20. - pp. 3390-3393.

170. Pogoreltsev, A.I. The influence of background wind on the formation of the acoustic-gravity wave structure in the thermosphere / Pogoreltsev A.I., Pertsev N.N. // Izv. Atmos. Ocean. Phys. - 1996. - 132. - pp. 723-728.

171. Polyakova, A.S. Ionospheric effects of sudden stratospheric warmings in eastern Siberia region / Polyakova A.S., Chernigovskaya M.A., Perevalova N.P. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2014. - Volume 120. - pp. 15-23.

172. Ramkumar, T.K. Airglow-imager based observation of possible influences of subtropical mesospheric gravity waves on F-region ionosphere over Jammu & Kashmir, India / Ramkumar T.K., Malik M.A., Ganaie B.A., Bhat A.H. // Sci Rep. - 2021. - 11. - 10168. https://doi.org/10.1038/s41598-021-89694-3.

173. Ratovsky, K. G. Case studies of height structure of TID propagation characteristics using cross-correlation analysis of incoherent scatter radar and DPS-4 ionosonde data / Ratovsky K. G., Medvedev A. V., Tolstikov M. V., Kushnarev D. S. // Adv. Space Res. - 2008. - Vol. 41. - pp. 1453-1457.

174. Reid, I.M. Observations of gravity waves scales fluxes and saturation during MAP // Handbook for MAP / ed. B. Edwards. Urbana, Illinois: SCOSTEP. - 1989. - Vol. 27. - pp. 87-103.

175. Richmond, A. D. Gravity wave generation, propagation, and dissipation in the thermosphere / J. of Geoph. Res. - 1978. - 83(A9). - 4131-4145. https://doi.org/10.1029/JA083iA09p04131.

176. Richter, J. H. Toward a physically based gravity wave source parameterization in a general circulation model / Richter J. H., Sassi F., Garcia R. R. // Journal of the Atmospheric Sciences. 2010. -67(1). - 136-156. https://doi.org/10.1175/2009jas3112.1.

177. Ross, M.N. Structure in the UV nightglow observed from low Earth orbit / Ross M.N., Christensen A.B., Meng C.I., Carbary J.F. // Geophys. Res. Lett. - 1992. - Vol.19, N 10. - pp. 985-988.

178. Rottger, J. Traveling disturbances in the equatorial ionosphere and their association with penetrative cumulus convection // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 1977. - 39. -pp. 987-998.

179. Saito, A. High resolution mapping of TEC perturbations with the GSI GPS network over Japan / Saito A., Fukao S., Miyazaki S. // Geophysical Research Letters. - 1998. - 25. - pp. 3079-3082.

180. Saito, A. Traveling ionospheric disturbances detected in the FRONT campaign / Saito, A. [et al.] // Geophysical Research Letters - 2001. - 28. - pp. 689-692.

181. Schoeberl, M.R., The penetration of mountain waves into the middle atmosphere // J. Atmos. Sci. - 1985. - 42. - p. 2856-2864.

182. Sasaki, T. A star identification method for satellite attitude determination using star sensors // In Proc. 15th International Symposium on Space Technology and Sciences. - 1986. - pp. 1125- 1130.

183. Shiokawa, K. Development of Optical Mesosphere Thermosphere Imagers (OMTI) / Shiokawa K., Katoh Y., Satoh M., Ejiri M. K., Ogawa T., Nakamura T., Tsuda T., Wiens R. H. // Earth Planets Space. - 1999. - 51. - pp.887-896.

184. Shiokawa, K. Statistical study of nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances using midlatitude airglow images / Shiokawa K., Ihara C., Otsuka Y., Ogawa T. // Journal of Geophysical Research. - 2003. - 108 (A1). - p. 1052, http://dx.doi.org/10.1029/2002JA009491.

185. Shiokawa, K. Quasiperiodic southward moving waves in 630-nm airglow images in the equatorial thermosphere / Shiokawa K., Otsuka Y., Ogawa T. // J.Geophys. Res. - 2006. - 111. -A06301. doi:10.1029/2005JA011406.

186. Shiokawa, K. Propagation characteristics of nighttime mesospheric and thermospheric waves observed by optical mesosphere thermosphere imagers at middle and low latitudes / K. Shiokawa, Y. Otsuka, and T. Ogawa // Earth Planets Space. - 2009. - 61. - pp. 479-491.

187. Shiokawa, K. Observation of nighttime medium-scale travelling ionospheric disturbances by two 630-nm airglow imagers near the auroral zone / Shiokawa K., Mori M., Otsuka Y., Oyama S., Nozawa S., Suzuki S., Connors M. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2013. -103. - pp. 184-194.

188. Shpynev, B.G. High-midlatitude ionosphere response to major stratospheric warming / Shpynev B.G., Kurkin V.I., Ratovsky K.G., Chernigovskaya M.A., Belinskaya A.Yu., Grigorieva S.A., Stepanov A.E., Bychkov V.V., Pancheva D., Mukhatov P. // Earth, Planets and Space. - 2015. - 67. -18.

189. Smith C.A. Seasonal trends in stratospheric water vapour / Smith C.A., Toumi R., Haigh J.D. // Geophys. Res. Lett. - 2000. - Vol.27, N12. - pp. 1687-1690.

190. Song, Q. Global propagation features of large-scale traveling ionospheric disturbances during the magnetic storm of 7~10 November 2004 / Song Q., Ding F., Wan W., Ning B., Liu L. // Ann. Geophys. - 2012. - 30. - pp. 683-694. https://doi.org/10.5194/angeo-30-683-2012.

191. Spoelstra, T. A. Th. Combining TIDs observations: NNSS and radio interferometry data / T. A. Th. Spoelstra // J. Atmos. Terr. Phys. - 1992. - Vol. 54, N 9. - P. 1185-1195.

192. Suzuki, S. Statistical characteristics of polar cap mesospheric gravity waves observed by an all-sky airglow imager at Resolute Bay, Canada / Suzuki S., Shiokawa K., Hosokawa K., Nakamura K., Hocking W. K. // J. Geophys. Res. - 2009. - 114. - A01311, doi:10.1029/2008JA013652.

193. Suzuki, S. Typhoon-induced concentric airglow structures in the mesopause region / Suzuki, S., Vadas, S.L., Shiokawa, K., Otsuka, Y., Sawamura, S., Murayama, Y. // Geophys. Res. Lett. - 2013. - 40. - 5983-5987. https://doi.org/10.1002/2013GL058087.

194. Swenson, G.R. OH emission and gravity waves (including a breaking wave) in all-sky imagery from Bear Lake UT / Swenson G.R., Mende S.B. // Geophys. Res. Lett. - 1994. - N. 21. - pp. 2239-2242.

195. Syrenova, T.E. Morphology of traveling wave disturbances recorded in Eastern Siberia in 630 nm atomic oxygen emission / Syrenova T.E., Beletsky A.B., Ratovsky K.G., Tolstikov M.V., Vasilyev R.V. // Atmosphere. - 2022. - 13(2). - 198. https://doi.org/10.3390/atmos13020198.

196. Tang, J. Estimation of gravity wave momentum flux with spectroscopic imaging / Tang J., Kamalabadi F., Franke S., Liu A., Swenson G. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 2005. - 43(1). -103-109. doi:10.1109/TGRS.2004.836268.

197. Taylor, M. J. Identification of a thunderstorm as a source of short period gravity waves in the upper atmospheric nightglow emissions / Taylor M. J., Hapgood M. A. // Planet. Space Sci. - 1988. - 36(10). - 975.

198. Taylor, M. J. On the origin of ripple-type wave structure in the nightglow

emission / Taylor M.J., Hapgood M.A. // Planet. Space Sci. - 1990. - V. 38. - pp. 1421-1430.

199. Taylor, M. J. Evidence of Preferential Directions for Gravity Wave Propagation Due to Wind Filtering in the Middle Atmosphere / Taylor M. J., Logan E. H., R. and Tuan T. F. // Journal Of Geophysical Research. - 1993. - Vol. 98, N. A4. - pp. 6047-6057.

200. Taylor, M. J. Possible evidence of gravity wave coupling into the mid-latitude F region ionosphere during the SEEK campaign / Taylor M. J., Jahn J.-M., Fukao S., Saito A. // Geophys. Res. Lett. - 1998. - 25. - pp. 1081 - 1084.

201. Titheridge, J. E. The diffraction of satellite signals by isolated ionospheric irregularities / Titheridge J. E. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1971. - V. 33, N 1. - P. 47-69.

202. Tolstikov, M.V. Relation of traveling ionospheric disturbances characteristics with planetary waves in the middle atmosphere / Tolstikov M.V., Oinats A.V., Medvedeva I.V., Medvedev A.V., Ratovsky K.G., Nishitani N. // In Proceedings of the 2019 Photonics & Electromagnetics Research Symposium-Spring (PIERS-Spring), Rome, Italy, 17-20 June 2019. - pp. 2176-2182.

203. Tsuchiya, S. Statistical analysis of the phase velocity distribution of mesospheric and ionospheric waves observed in airglow images over a 16-year period: Comparison between Rikubetsu and Shigaraki, Japan / Tsuchiya S., ShiokawaK., Fujinami H., Otsuka Y., Nakamura T., Yamamoto M. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2018. - Vol. 123. - pp. 6930-6947.

204. Tsuchiya, S. Statistical analysis of the phase velocity distributions of mesospheric and ionospheric waves based on airglow images collected over 10 years: Comparison of Magadan, Russia, and Athabasca, Canada / Tsuchiya S., Shiokawa K., Fujinami H., Otsuka Y., Nakamura T., Connors M. [et al.] // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2019. - 124. - pp. 8110-8124. https://doi.org/10.1029/ 2019JA026783.

205. Tsuchiya, S. Wavenumber spectra of atmospheric gravity waves and medium-scale traveling ionospheric disturbances based on more than 10-year airglow images in Japan, Russia, and Canada / Tsuchiya S., Shiokawa K., Otsuka Y., Nakamura T., Yamamoto M., Connors M. [et al.] // Journal of Geophysical Research: Space Physics. - 2020. - 125, e2019JA026807.

206. Tsugawa, T. A statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances using the GPSnetwork in Japan / Tsugawa T., Saito A., Otsuka Y. // Journal of geophysical research. Space physics - 2004. - Vol. 109, Issue A6.

207. Tsugawa, T. Medium-scale traveling ionospheric disturbances detected with dense and wide TEC maps over North America / Tsugawa T., Otsuka Y., Coster A.J., Saito A. // Geophysical Research Letters. - 2007. - 34. - L22101. http://dx.doi.org/10.1029/2007GL031663.

208. Tsunoda, R. T. Coupled electrodynamics in the nighttime midlatitude ionosphere / Tsunoda R. T., Cosgrove R. B. // Geophys. Res. Lett. - 2001. - 28. - pp. 4171 - 4174.

209. Vadas, S.L. Influence of solar variability on gravity wave structure and dissipation in the thermosphere from tropospheric convection / Vadas S.L., Fritts D.C. // Journal of Geophysical Research. —2006. — V. 111. - p. A10S12. 44.

210. Vadas, S. L. Horizontal and vertical propagation and dissipation of gravity waves in the thermosphere from lower atmospheric and thermospheric sources // J. Geophys. Res. - 2007. - Vol. 112. - A06305, doi:10.1029/2006JA011845.

211. Vadas, S. L. Convection: the likely source of the medium-scale gravity waves observed in the OH airglow layer near Brasilia, Brazil, during the SpreadFEx campaign / Vadas S. L., Taylor M. J., Pautet P.-D., Stamus P. A., Fritts D. C., Liu H.-L., Sao Sabbas F. T., Rampinelli V. T., Batista P., and Takahashi H. // Ann. Geophys. - 2009. - 27. - pp. 231-259. https://doi.org/10.5194/angeo-27-231-2009.

212. Vadas, S. L. Generation of large-scale gravity waves and neutral winds in the thermosphere from the dissipation of convectively generated gravity waves / Vadas S. L., Liu H. // J. Geophys. Res. -2009. - 114. - A10310, doi:10.1029/2009JA014108.

213. Vadas, S. L. Numerical modeling of the global changes to the thermosphere and ionosphere from the dissipation of gravity waves from deep convection / Vadas S. L., Liu H.-L., Lieberman R. S. // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2014. - V.119. - pp. 7762-7793.

214. Vadas, S. L. Excitation of gravity waves by ocean surface wave packets: Upward propagation and reconstruction of the thermospheric gravity wave field / Vadas S. L., Makela J. J., Nicolls M. J., Milliff R. F. // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2015. - V. 120. - pp. 9748-9780.

215. Vasilyev, R.V. Studying a Long-Lasting Meteor Trail from Stereo Images and Radar Data / Vasilyev R.V., Syrenova T.E., Beletsky A.B., Artamonov M.F., Merzlyakov E.G., Podlesny A.V., Cedric M.V. //Atmosphere. - 2021. - 12(7). - 841. https://doi.org/10.3390/atmos12070841.

216. Vasseur, G. Observations of waves and travelling disturbances / Vasseur G., Reddy C.A., Tstud J. // Space Research/eds. S.A. Bowhill, L.D. Jaffe, M.J. Rycroft. Berlin Akademie-Verlag. -1972. - Vol. 12. - pp.1109-1131.

217. Waldock, J.A. The effects of neutral winds on the propagation of medium-scale atmospheric gravity waves at mid-latitudes / Waldock J.A., Jones T.B. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1984. -Vol.46, № 3. - pp. 217-231. https://doi.org/10.1016/0021-9169(84)90149-1.

218. Waldock, J.A. HF Doppler observations of medium-scale traveling ionospheric disturbances at mid-latitudes / Waldock J.A., Jones T.B. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1986. - 48. - pp. 245-260.

219. Waldock, J. A. Source regions of medium scale traveling ionospheric disturbances observed at mid-latitudes / Waldock J. A., Jones T. B. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1987. - Vol. 49. - pp. 105- 114.

220. Walterscheid, R. L. Analysis and interpretation of airglow and radar observations of quasi-monochromatic gravity waves in the upper mesosphere and lower thermosphere over Adelaide, Australia (35°S, 138°E) / Walterscheid R. L., Hecht J. H., Vincent R. A., Reid I. M., Woithe J., Hickey M. P. // J. Atmos. Terr. Phys. - 1999. - 61. - pp. 461 - 478.

221. Walterscheid, R. L. The propagation of transient wave packets in highly dissipative media // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2013. - 118. - pp. 878-884, doi:10.1002/jgra.50097.

222. Wilson, B. D. Subdaily northern hemisphere maps using the IGS GPS network / Wilson B. D., Mannucci A. J., Edwards C. D. // Radio Science. - 1995. - Vol. 30. - pp. 639 - 648.

223. Wu D. L., Waters J. W. Satellite observations of atmospheric variances: A possible indication of gravity waves // Geophysical Research Letters. - 1996. - T. 23. - №. 24. - C. 3631-3634.

224. Xu, J. Concentric gravity waves over northern China observed by an airglow imager network and satellites / Xu, J. [et al.] // J. Geophys. Res. Atmos. - 2015. - 120. - pp. 11,058-11,078, doi:10.1002/2015JD023786.

225. Yokoyama, T. Three-dimensional simulation of the coupled Perkins and Es-layer instabilities in the nighttime midlatitude ionosphere / Yokoyama T., Hysell D. L., Otsuka Y., Yamamoto M. // J. Geophys. Res. - 2009. - Vol. 114. - p. A03308. doi:10.1029/2008JA013789.

226. Zabotin, N.A., Oceans are a major source of waves in the thermosphere / ZabotinN.A., Godin O. A., Bullett T.W. // J. Geophys. Res. Space Physics. - 2016. - V.121. - pp. 3452-3463.