第七届青年地学论坛

   夜光云（NLCs），又称极地中间层云（PMCs），是形成于南北半球夏季高纬度地区（大于50°）中高层大气（83 km左右）的一种冰晶云，尤其在暑暮期间，它能够反射来自地平线下方的太阳光，展现出瑰丽而壮观的景象。相比之下，中纬度（30~50°）地区夜光云的出现较为罕见。但近年来，包括研究论文、传播媒体、专业和业余摄影爱好者在内，对中纬地区出现夜光云的报道越来越多。
    本文针对2020年7月7日我国北京地区观测到的一次罕见的中纬度夜光云事件，利用多源数据、PMC-1D模型及射线追踪计算研究了其形成机制。
    研究结果表明，此次中纬度夜光云事件与重力波的上传有关。首先，利用地球坐标投影计算，从夜光云影像资料中得到夜光云的实际位置位于42.8～43.4°N，118.5～119.5°E（内蒙古赤峰市附近），并利用双机位图像迭代求得云高为80.06km。利用小波分析，判断云层中的重力波为准单色波，周期约7分钟，波长约15km，波速35.7m/s。随后，分析TIMED/SABER和Aura-MLS卫星的温度水汽数据发现，2020年7月7日中间层顶附近温度最低达120K，较月平均值偏低40K，较霜点温度低30K，为夜光云的形成提供了背景条件。同时，利用天气雷达、探空及再分析等多源数据，发现2020年7月6日午后，中国东北地区形成的飑线在对流层激发了重力波。但受对流层顶逆温层阻挡，重力波破碎，并于逆温层上方2km处的强风切变区域产生了新的重力波。此时，平流层风场为弱东向风，平均风速小于30m/s，有利于重力波上传。逆向射线追踪计算的结果表明，该重力波的波源距离夜光云投影位置约80km，激发时间相差75分钟，与对流层顶扰动的位置与产生时间基本一致，可以判定造成中间层顶附近温度异常偏低的重力波的波源即为对流层顶强风切变区域产生的重力波。