Solar Cycle Influence on the Semi-Diurnal Tide in the Mesosphere-Lower Thermosphere

Abstract

I denne studien ble solens innflytelse på halvtidevannet undersøkt. Dette ble gjort gjennom undersøkelse av sammenhengen mellom halvtidevannsamplituden i mesosfæren-nedre termosfæren (MLT) og Y$_{10.7}$-indeksen. Y$_{10.7}$-indeksen ble brukt som et mål på solens innstråling og dermed solenergideponeringen i MLT. Halvtidevannsamplituden ble funnet ved å implementere en Fourier-serie til meridional vinddata hentet fra Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN) radaren i Saskatoon, Canada.

Ved hjelp av Lomb-Scargle-metoden og en krysskorrelasjonsanalyse ble periodisk opp- førsel i dataene undersøkt. For 27-dagers periodisiteten ga omtrent $\SI{20}{\%}$ av tverrkorrelasjonsanalysene av dataen fremtredende perioder nær 27-dagers solrotasjonssyklusen. Korrelasjonskoeffisientene ble funnet å være mellom $\sim0.2$ - $0.3$, hvor solstrålingen leder halvtidstidevannet med $\sim 10\pm 1$ dager. En indikasjon på at 27-dagers periodisiteten er mer fremtredende i år med solmaksimum ble også funnet. Det ble også funnet en svak korrelasjon mellom årsgjennomsnittene av halvtidevannsamplituden og Y$_{10.7}$-indeksen. Fra undersøkelsen av den 11-årige syklusen ble det funnet en periodisitet på $\sim$ 14,9 år. Denne verdien er høyere enn forventet, men med kun 19 års tilgjengelige data kan ikke et mer nøyaktig funn forventes.

In this study the solar influence on the semidiurnal tide was investigated. This was done through investigation of the connection between the semidiurnal tide amplitude in the mesosphere-lower thermosphere (MLT) and the Y$_{10.7}$ index. The Y$_{10.7}$ index was used as a measure of the solar irradiance and thus the solar energy deposition in the MLT. The semidiurnal tide amplitude was found by implementing a Fourier series fit to meridional wind data obtained from the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN) radar at Saskatoon, Canada.

Using the Lomb-Scargle method and a cross correlation analysis, periodic behavior in the data was investigated. For the 27 day periodicity approximately $\SI{20}{\%}$ of the cross correlation analyses of the two observables gave periodicities close to the 27-day solar rotation cycle. The correlation coefficients were found to be between $\sim0.2$--$0.3$, with the semidiurnal tide lagging the solar irradiance by $\sim10 \pm 1$ days. There was also an indication towards the 27 day periodicity being more prominent during years of solar maximum. A weak correlation between the yearly averages of the semidiurnal tide amplitude and the Y$_{10.7}$ index was also found. From the investigation of the 11-year cycle a periodicity of $\sim$14.9 years was found. This value is higher than anticipated, but with only 19 years of data available a more accurate finding could not be expected.