Solar Forcing of Planetary Waves

Abstract

Forskjellen i oppvarming på grunn av ozon mellom sommer- og vinterhalvkulene påvirker både direkte og indirekte vindfeltene i mesosfæren. Denne oppgaven skal undersøke om planetære bølger, som er sensitive til vindene de beveger seg gjennom, blir påvirket av de periodiske variasjonene i solinnstråling utover de kjente sesongvariasjonene. Målinger fra SuperDARN har blitt brukt til å lage et datasett av planetære bølger som strekker seg 17 år fra 1999 til 2016. De beregnede planetære bølgene ble brukt til å gjennomføre en korrelasjonsstudie som skal se på sammenhengen mellom høyfrekvent stråling og styrken til planetære bølger i MLT. Oppgaven fokuserte på 27-dagers solrotasjonsperioden og 11-års syklusen til sola, og så etter lignende periodisitet i datasettet av planetære bølger. I analysen av 27-dagers periodisitet ble det funnet korrelasjon i mye av datasettet. I tillegg er det variasjon i styrken av 27-dagers korrelasjonen mellom de planetære bølgene S1 og UV-stråling gjennom sol syklusen, hvor korrelasjonen i gjennomsnitt var sterkere nær sol maksimum enn det den var ved sol minimum. Det samme ble ikke funnet for S2. Signifikant korrelasjon for 11-års perioden ble funnet for gjennomsnittet av sommerbølger. Mens resultatet for vintersesongen antyder positiv korrelasjon var resultatet ikke signifikant.

The difference in ozone heating between the summer and winter hemispheres does both directly, through radiative forcing, and indirectly, through wave filtering in the stratosphere, shape the wind field in the mesosphere. This thesis set out to investigate if planetary-waves, which are sensitive to the background wind flow, are affected by the periodic variations in the solar irradiance beyond the well known seasonal variation. Measurements from SuperDARN has been used to create a data set of planetary waves spanning 17 years from 1999 to 2016. The calculated planetary waves were used to conduct a correlation study looking at the relationship between variations in high frequency radiation and planetary wave activity in the Mesosphere Lower Thermosphere (MLT). The thesis focused on the 27-day solar rotation period and the 11-year solar cycle variations, and looked for similar periodicity in the planetary wave data.

In the 27-day period analysis, correlation was identified across much of the data set. Additionally, there is a variation in the strength of the 27-day correlation between the planetary waves with spatial zonal number 1 (S1) and UV-radiation throughout the solar cycle, were the strength of the 27-day period correlation was on average stronger during solar maximum than during solar minimum. The same was not found for S2. Significant correlation for 11-year periods was found for the summer planetary wave activity. While the result for the winter season suggests positive correlation of S1 with Y10, the result was not statistically significant.