• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권3호
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• pp.205-212
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• 2010

To better understand the physical processes that maintain the high-latitude lower thermospheric dynamics, we have identified relative contributions of the momentum forcing and the heating to the high-latitude lower thermospheric winds depending on the interplanetary magnetic field (IMF) and altitude. For this study, we performed a term analysis of the potential vorticity equation for the high-latitude neutral wind field in the lower thermosphere during the southern summertime for different IMF conditions, with the aid of the National Center for Atmospheric Research Thermosphere-Ionosphere Electrodynamics General Circulation Model (NCAR-TIEGCM). Difference potential vorticity forcing and heating terms, obtained by subtracting values with zero IMF from those with non-zero IMF, are influenced by the IMF conditions. The difference forcing is more significant for strong IMF $B_y$ condition than for strong IMF $B_z$ condition. For negative or positive $B_y$ conditions, the difference forcings in the polar cap are larger by a factor of about 2 than those in the auroral region. The difference heating is the most significant for negative IMF $B_z$ condition, and the difference heatings in the auroral region are larger by a factor of about 1.5 than those in the polar cap region. The magnitudes of the difference forcing and heating decrease rapidly with descending altitudes. It is confirmed that the contribution of the forcing to the high-latitude lower thermospheric dynamics is stronger than the contribution of the heating to it. Especially, it is obvious that the contribution of the forcing to the dynamics is much larger in the polar cap region than in the auroral region and at higher altitude than at lower altitude. It is evident that when $B_z$ is negative condition the contribution of the forcing is the lowest and the contribution of the heating is the highest among the different IMF conditions.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권4호
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• pp.415-424
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• 2008

곽영실 등(2008)의 연구로부터 고위도 하부 열권의 평균 수평바람 형태는 발산적인 흐름보다는 회전적인 흐름에 더 강하게 지배된다는 것이 확인되었다. 이 연구에서는, 곽영실 등(2008)의 연구의 연장으로, 회전적인 흐름의 척도인 소용돌이도(vorticity)를 유지시켜주는 강제(forcing)항들을 정량화하고 서로 비교 분석함으로써, 고위도 하부 열권에서의 전체 수평 바람장의 강한 회전 흐름을 유발시키는 주된 물리적인 과정을 규명하였다. 이 연구를 위하여 미 국립대기연구소(NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(Thermosphere-ionosphere Electrodynamic General Circulation Model, TIEGCM)을 이용하였다. 고위도 하부 열권의 소용돌이의 변화를 결정하고 유지시켜 주는 주된 강제항은 이온항력(ion drag)항과 수평 이류(horizontal advection)항으로 확인되었다. 늘림(stretching)항 또한 뚜렷한 기여를 하는 것으로 확인되었다. 소용돌이도 강제에 대한 IMF의 영향이 고도 105-110km부근까지 뚜렷하게 나타남이 확인되었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권4호
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• pp.405-414
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• 2008

이 연구에서는 고위도 하부 열권 역학을 좌우하는 물리적 과정을 이해하기 위하여, 상이한 행성간 자기장(Interplanetary Magnetic Field, IMF)에 따른 남반구 고위도 하부 열권에서의 소용돌이도(vorticity)와 발산(divergence)을 분석하였다. 이 연구를 위하여 미국립대기연구소(National Center for Atmospheric Research, NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(Thermo sphere-Ionosphere Electrodynamic General Circulation Model, TIEGCM)을 이용하였다. 소용돌이도와 발산 분석은 전체 수평 바람장을 최종적으로 결정하는 운동량원(momentum source)을 밝히는데 도움을 주는 근원적인 흐름을 파악할 수 있게 해주며, 운동량원들의 상대적인 강도를 분석해내는데 좋은 도구가 된다. 고위도 하부 열권의 평균 바람장은 태양 복사와 쥴가열에 의해 유발되는 발산운동 보다는 이온대류에 의해 유발되는 회전운동에 의해 주로 지배된다는 것이 확인되었다. $IMF{\neq}0$와 IMF=0인 경우의 고위도 열권 하부에서의 소용돌이도 차이(difference vorticity)가 모든 IMF 조건에서 발산장 차이(difference divergence)에 비해 훨씬 더 크게 나타났다. 이는 IMF가 발산적인 흐름보다 회전적인 흐름에 더 강하게 영향을 끼치며, 나아가 IMF가 발산운동을 유발하는 에너지 유입보다는 회전운동을 유발하는 운동량 유입에 더 강하게 영향을 끼침을 의미한다. IMF의 방향에 따라 고위도 하부 열권에서의 소용돌이도 차이의 양상이 매우 달랐다 $B_y$가 음일 때는 지자기 위도 $-70^{\circ}$ 이상의 고위도에서 극을 중심으로 양의 소용돌이도 차이가 나타나고 $B_y$가 양일 때는 음의 소용돌이도 차이가 나타났다. $B_z$가 음인 경우 소용돌이도 차이가 저녁 영역에는 양이고 새벽 영역에는 음이며, $B_z$가 양인 경우에는 반대의 분포를 보였다. $B_z$가 음일 때가 양일 때보다 소용돌이도 차이가 더 큰 것으로 확인되었는데, 이는 IMF $B_z$가 남쪽으로 향할 때가 북쪽으로 향할 때보다 고위도 이온권의 이온대류를 더 강화시켜 열권 중성대기의 회전적인 흐름을 더 강하게 유발시킴을 의미한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제17권2호
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• pp.241-248
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• 2000

A groung Fabry-Perot interferometer has been used to measure atomic oxygen nightglow (OI 630.0nm) from the thermosphere (about 250km) at King Sejong station (KSS, geographic: $62.22^{\circ}$S, $301.25^{\circ}$E; geomagnetic: $50.65^{\circ}$S, $7.51^{\circ}$E), Antarctica. While numerous studies of the thermosphere have been performed on high latitude using ground-based Fabry-Perot interferometers, the thermospheric measurements in the Southern Hemisphere are relatively new and sparse. Therefore, the nightglow measurements at KSS play an important role in extending the thermospheric studies to the Southern Hemisphere. In this study, we investigated the effects of the geomagnetic and solar activities on the thermospheric neutral temperatures that have been observed at KSS in 1989 and 1997. The measured average temperatures are 1400K in 1989 and 800K in 1997, reflecting the influence of the solar activity. The measurements were compared with empirical models, MSIS-86 and semi-empirical model, VSH.

• 천문학회보
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• 제21권
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• pp.16.2-17
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• 1996

• 천문학논총
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• 제15권spc2호
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• pp.27-35
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• 2000

The investigation of the space environment requires the use of experimental and theoretical tools and resources in order to perform the research task. Understanding of these research tools is imperative for proper interpretation of the results. In this paper, we discuss on research tools that are widely used in the field of aeronomy; Fabry-Perot interferometer and Michelson interferometer. These instruments have been used extensively as passive optical devices, spectrally monitoring the natural atmospheric emissions (airglow). This function has made both instruments valuable tools in upper atmospheric studies since they provide the ability to determine the dynamic and thermodynamic properties of the upper atmosphere by monitoring naturally-occuring emission.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2004년도 한국우주과학회보 제13권1호
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• pp.70-70
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• 2004

Lower thermospheric winds are forced primarily by non-uniform solar heating, atmospheric tides and other waves coming from below, and energy and momentum forcing associated with high-latitude magnetosphere-ionosphere coupling, particularly ion drag and Joule heating. To understand the physical processes that control the thermospheric dynamics, we quantify the momentum forces that are mainly responsible for maintaining the high-latitude lower thermospheric wind system and examine the resulting momentum balance with the aid of the Thermosphere-Ionosphere Electrodynamics General Circulation Model (NCAR-TIEGCM) developed by the National Center for Atmospheric Research. (omitted)

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제15권1호
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• pp.139-150
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• 1998

남극 세종 과학기지에 설치된 페브리-페로 간섭 계를 사용하여 지구 열권의 OI $6300{\AA}$밤 대기광을 1997년 3월부터 9월까지 관측하였다. 세종 기지는 지리적으로 고위도($62.22^{\circ}S,\;301.25^{\circ}E$) 이지만 지자기 위치로는 중위도($50.62^{\circ}S,\;7.51^{\circ}E$)에 위치한다. 그러므로 이러한 세종 과학기지의 위치는 태양과 지자기 활동에 대해서 남반구의 열권 온도를 측정하기에 전략적인 위치에 있다. 우리는 고위도 열권에서 태양과 지자기 활동에 대한 효과를 알아보기 위해 F10.7과 Kp 지수와 상관하여 관측된 온도를 분석하였다. 관측기간 동안 태양 활동은 저조 기였다. 측정된 온도는 어느 정도의 계절적 변화를 보이면서 600~1000K 사이에 분포하였으며 반 경험 모델인 VSH과 경험 모델인 MSIS-86에 의해 예측된 값보다는 높은 결과를 나타냈다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권4호
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• pp.329-335
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• 2010

We investigate the sources of the variation of the high-latitude thermospheric neutral mass density depending on the interplanetary magnetic field (IMF) conditions. For this purpose, we have carried out the National Center for Atmospheric Research Thermosphere-Ionosphere Electrodynamics General Circulation Model (NCAR-TIEGCM) simulations for various IMF conditions under summer condition in the southern hemisphere. The NCAR-TIEGCM is combined with a new empirical model that provides a forcing to the thermosphere in high latitudes. The difference of the high-latitude thermospheric neutral mass density (subtraction of the values for zero IMF condition from the values for non-zero IMF conditions) shows a dependence on the IMF condition: For negative $B_y$ condition, there are significantly enhanced difference densities in the dusk sector and around midnight. Under the positive-$B_y$ condition, there is a decrease in the early morning hours including the dawn side poleward of $-70^{\circ}$. For negative $B_z$, the difference of the thermospheric densities shows a strong enhancement in the cusp region and around midnight, but decreases in the dawn sector. In the dusk sector, those values are relatively larger than those in the dawn sector. The density difference under positive-$B_z$ condition shows decreases generally. The density difference is more significant under negative-$B_z$ condition than under positive-$B_z$ condition. The dependence of the density difference on the IMF conditions in high latitudes, especially, in the dawn and dusk sectors can be explained by the effect of thermospheric winds that are associated with the ionospheric convection and vary following the direction of the IMF. In auroral and cusp regions, heating of thermosphere by ionospheric currents and/or auroral particle precipitation can be also the source of the dependence of the density difference on the IMF conditions.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권1호
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• pp.11-28
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• 2004

고위도의 이온권 전기장이 열권 역학에 어떻게 영향을 주는지를 이해하기 위하여, 미 국립대기연구소(NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(TIEGCM)을 이용하여 고위도 하부 열권의 바람을 연구하였다. 1992-1993년 기간의 남반구 여름철 조건에 대해 모델을 가동하였으며, 행성간 자기장(IMF)에 좌우되는 이온권 대류가 바람에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 IMF와 열권 바람과의 관련성을 또한 조사하였다. 비록 모델로부터 추정된 바람의 세기가 WINDII관측치에 비해 대체적으로 약하긴 하지만, 바람의 형태는 잘 일치하였다. 고위도 여름철 열권 바람에 대한 이온권 대류의 영향이 105km까지 나타나는 것으로 확인되었다. IMF$\neq$O와 IMF=0인 경우의 바람차이(difference wind)는 IMF$B_y$성분이 양과 음일 때 각각 시계방향과 반시계방향의 강한 소용돌이 형태를 보이며, 이 소용돌이 양상은 고도 105km까지 나타났다. IMF $B_z$가 양인 경우의 바람차이는 극관에 아주 국한되는 반면, IMF $B_z$가 음일 경우에는 아오로라(subauroral) 위도까지 확장되었다. IMF $B_z$에 좌우되는 일주풍(diurnal wind) 성분과 이온권 대류 성분 사이에는 뚜렷한 상관관개를 보이며, 그 관련성은 고도 108km까지 나타나고, 그때 일주풍은 강한 회 전성을 나타냈다 하부 열권의 여름철 동서성분바람의 자기지방시(MLT) 평균에 대한 IMF $B_y$ 영향은 고위도에서 상당히 크며, 최대 풍속은 지자기 위도 $77^{\circ}$부근의 고도 130km에서 약$60ms^-1$로 나타났다.