Observation of gravity wave vertical propagation through a mesospheric inversion layer
Observation de la propagation verticale d'une onde de gravité à travers une couche d'inversion mésosphérique
Résumé
The impact of a temperature mesosphere inversion on the vertical propagation of gravity waves has been investigated using OH airglow images and ground-based Rayleigh lidar measurements carried out on December 2017 at the Haute-Provence Observatory (OHP, France, 44N). These measurements provide complementary information that allows the vertical propagation of gravity waves to be followed. An intense Mesospheric Inversion Layer (MIL) observed near 60 km with the lidar disappeared in the middle of the night offering a unique opportunity to evaluate its impact on gravity wave (GW) propagation observed above the inversion with airglow cameras. With these two instruments, a wave with 150 min period has been observed, and was also identified in meteorological analyses. The gravity waves potential energy vertical profile shows clearly the GW energy lost below the inversion altitude and a large increase of gravity waves energy above the inversion in OH airglow images with waves exhibiting higher frequency. The MIL are known to causes instabilities at its top part and this is probably the reason of enhanced gravity waves observed above.
L'impact d'une inversion de température mésosphérique sur la propagation verticale des ondes de gravité a été étudié à l'aide d'images airglow et de mesures au sol par lidar Rayleigh effectuées en décembre 2017 à l'Observatoire de Haute-Provence (OHP, France, 44N). Ces mesures fournissent des informations complémentaires qui permettent de suivre la propagation verticale des ondes de gravité. Une intense couche d'inversion mésosphérique (MIL) située au voisinage de 60 km observée avec le lidar a disparu au milieu de la nuit offrant une opportunité unique d'évaluer son impact sur la propagation des ondes de gravité (GW) observées au-dessus de l'inversion avec les caméras airglow. Avec ces deux instruments, une onde avec une période de 150 min a été observée, et a également été identifiée dans les analyses météorologiques. Le profil vertical de l'énergie potentielle des ondes de gravité montre clairement la perte d'énergie des ondes de gravité en dessous de l'altitude de l'inversion et une forte augmentation de l'énergie des ondes de gravité au-dessus de l'inversion dans les images airglow avec des ondes de fréquence plus élevée. L'inversion mésosphérique est connue pour provoquer des instabilités dans sa partie supérieure et c'est probablement la raison de l'augmentation des ondes de gravité observées au-dessus.
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