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Wind and pressure oscillations in the upper atmosphere

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Summary

Observations of the diurnal (S 1) and semidiurnal (S 2) wind oscillations between 80 and 100 km show that their amplitudes are of the same magnitude as the mean winds. Both periods show pronounced seasonal changes in the same sense as, but much larger than would be expected from surface data forS 2, and in agreement with the idea of a thermal cause forS 1. From the observed wind oscillations the pressure oscillations can be computed. The pressure amplitudes are about 5 percent or, especially forS 2, more of the mean pressure, indicating a fifty to hundred-fold increase compared to the low atmosphere, as suggested by theory. But the phase ofS 2 does not show the expected reversal relative to the ground.S 1 seems to be much more regular than at the earth's suface where it is greatly disturbed by local influences. The few data on the lunar semidiurnal (L 2) oscillation show also the increse of the amplitudes with height.

Zusammenfassung

Bestimmungen der ganztägigen (S 1) und halbtägigen (S 2) Windperioden in 80 bis 100 km Höhe ergeben Amplituden von derselben Größenordnung wie die mittleren Winde. Beide Perioden zeigen starke jahreszeitliche Schwankungen. FürS 2 wird das Maximum wie an der Erdoberfläche im Winter, das Minimum im Sommer erreicht; aber die jahreszeitliche Änderung ist in der Höhe viel größer. FürS 1 fällt das Maximum in den Sommer, wie man im Falle einer durch Erwärmung erzeugten Oszillation erwarten würde. Aus den beobachteten Windschwankungen können die entsprechenden Luftdruckschwankungen berechnet werden. Diese betragen 5 Prozent des mittleren Luftdruckes in diesen Höhen, oder besonders fürS 2 auch mehr, d. h. sie sind 50 bis 100 mal größer als am Erdboden. Eine derartige Zunahme mit der Höhe ist nach der Theorie zu erwarten. Die Phase vonS 2 zeigt jedoch nicht die erwartete Umkehr im Vergleich zu der Welle am Boden.S 1 scheint viel regelmäßiger zu sein als am Erdboden, wo es durch lokale Einflüsse sehr gestört ist. Die wenigen Daten für die halbtägige Mondgezeit (L 2) zeigen ebenfalls eine starke Zunahme mit der Höhe, die Phase ist aber ähnlich wie am Erdboden.

Résumé

Les observations des oscillations diurnes (S 1) et semi-diurnes (S 2) du vent entre les niveaux de 80 km et 100 km au-dessus du sol indiquent que leurs amplitudes sont du même ordre de grandeur que leurs valuers moyennes. Ces deux périodes sont caractérisées par des changements saisonniers prononcés. PourS 2 ces changements bien que dans la même direction sont beaucoup plus considérables que ce que les données de surface nous porteratient à croire. PourS 1 ces changements sont en bon accord avec l'idée d'une cause thermique. Les oscillations de pression peuvent être obtenues à partir des oscillations observées du vent. Les amplitudes d'oscillation de la pression sont de l'ordre de 5 pour cent ou, spécialement dans le cas deS 2, plus encore des valuers moyennes de la pression. Ceci indique une augmentation de cinquante à cent fois par rapport à la basse atmosphère, fait d'ailleurs suggéré par la théorie. Toutefois la phase deS 2 ne présente pas d'inversion par rapport au sol.S 1 paraît beaucoup plus régulier qu'au sol où la situation sest fortement affectée par les influences locales. Les quelques données concernant les oscillations semi-diurnes (L 2) causées par la lune indiquent une augmentation des amplitudes avec l'altitude.

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Haurwitz, B. Wind and pressure oscillations in the upper atmosphere. Arch. Met. Geoph. Biokl. A. 13, 144–166 (1962). https://doi.org/10.1007/BF02247180

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  • Starke
  • Pressure Oscillation
  • Wind Oscillation
  • Data forS2
  • Phase deS2