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Mesospheric Bore Evolution and Instability Dynamics Observed in PMC Turbo Imaging and Rayleigh Lidar Profiling over Northeastern Canada on 13 July 2018

Fritts, David C. und Kaifler, Natalie und Kaifler, Bernd und Geach, Christopher und Kjellstrand, Bjorn und Williams, Bifford P. und Eckermann, Stephen D. und Miller, Amber und Rapp, Markus und Jones, Glenn und Limon, Michele und Reimuller, Jason und Wang, Ling (2020) Mesospheric Bore Evolution and Instability Dynamics Observed in PMC Turbo Imaging and Rayleigh Lidar Profiling over Northeastern Canada on 13 July 2018. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124 (14), e2019JD032037/1-26. Wiley. doi: 10.1029/2019JD032037. ISSN 0148-0227.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
38MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JD032037

Kurzfassung

Two successive mesospheric bores were observed over northeastern Canada on 13 July 2018 in high-resolution imaging and Rayleigh lidar profiling of polar mesospheric clouds (PMCs) performed aboard the PMC Turbo long-duration balloon experiment. Four wide field-of-view cameras spanning an area of ~75x150 km at PMC altitudes captured the two evolutions occurring over ~2 hr and resolved bore and associated instability features as small as ~100 m. The Rayleigh lidar provided PMC backscatter profiling that revealed vertical displacements, evolving brightness distributions, evidence of instability character and depths, and insights into bore formation, ducting, and dissipation. Both bores exhibited variable structure along their phases, suggesting variable gravity wave (GW) source and bore propagation conditions. Both bores also exhibited small-scale instability dynamics at their leading and trailing edges. Those at the leading edges comprised apparent Kelvin-Helmholtz instabilities that were advected downward and rearward beneath the bore descending phases extending into an apparently intensified shear layer. Instabilities at the trailing edges exhibited alignments approximately orthogonal to the bore phases that resembled those seen to accompany GW breaking or intrusions arising in high-resolution modeling of GW instability dynamics. Collectively, PMC Turbo bore imaging and lidar profiling enabled enhanced definition of bore dynamics relative to what has been possible by previous ground-based observations, and a potential to guide new, three-dimensional modeling of bore dynamics. The observed bore evolutions suggest potentially important roles for bores in the deposition of energy and momentum transported into the mesosphere and to higher altitudes by high-frequency GWs achieving large amplitudes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134947/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Mesospheric Bore Evolution and Instability Dynamics Observed in PMC Turbo Imaging and Rayleigh Lidar Profiling over Northeastern Canada on 13 July 2018
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fritts, David C.GATS, Boulder, ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, NatalieDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-3118-6480NICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, BerndDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5891-242XNICHT SPEZIFIZIERT
Geach, ChristopherUniv. of Minnesota, Minneapolis, MN, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kjellstrand, BjornColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Williams, Bifford P.GATS Inc., Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eckermann, Stephen D.NRL, Washington, DC, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Miller, AmberColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rapp, MarkusDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-1508-5900NICHT SPEZIFIZIERT
Jones, GlennColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Limon, MicheleColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reimuller, JasonIntegr. Space. Serv., Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, LingGATS Inc., Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 April 2020
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:124
DOI:10.1029/2019JD032037
Seitenbereich:e2019JD032037/1-26
Verlag:Wiley
ISSN:0148-0227
Status:veröffentlicht
Stichwörter:mesospheric bores, gravity wave breaking, gravity wave self acceleration, bore propagation, bore instabilities, mesospheric turbulence
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Mittlere Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Kaifler, Dr. Natalie
Hinterlegt am:15 Mai 2020 17:59
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:32

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