Rozvlněné airglow 2./3. prosince 2016 překvapilo slovenského fotografa

Meteorologická situace v době airglow

2. prosince 2016 panovalo nad střední Evropou, v týlu tlakové níže nad Ukrajinou silné severozápadní proudění, ve kterém se za hřebeny hor vytvářela výrazná vlnová oblačnost. Ta byla pěkně patrná na snímcích MSG (Metosat druhé generace) jak ve viditelném oboru záření, tak především v kanálech absorpce vodní párou. Porovnáním animací ve viditelném pásmu a v kanálech WV6.2 (který zobrazuje rozložení páry v horní třetině troposféry a nejvyšší oblačnost) a WV7.3 (který „vidí“ trochu hlouběji, do nižších hladin troposféry, a zachytí i střední oblačnost) je zřejmé, že vlny se tvořily po celý den, v podstatě za všemi horskými hřebeny v ČR, na Slovensku a východní částí Alp. Z výškové mapy – hladiny 250hPa je zřejmé, že nejsilnější část severozápadního proudění přecházela právě přes území Slovenska.

Podobné situace, doprovázené výraznou orografickou vlnovou aktivitou, jsou jedním z možných zdrojů tzv. atmosférických gravitačních vln, šířících se atmosférou nejen horizontálně, ale i směrem vzhůru, do stratosféry a za příznivých okolností i do mezosféry. Pokud proniknou až do nejvyšších hladin mezosféry, k mezopauze (kolem 85 km nad zemským povrchem), mohou zde způsobit rozvlnění hladin airglow, pozorovatelné následně ze zemského povrchu jako nejčastěji červeně vlny (chemiluminiscence radikálů hydroxylu OH) nebo zelené vlny (vyzařování atomů kyslíku), táhnoucí se oblohou. Mezi další zdroje atmosférických gravitačních vln, které mohou rozvlnit airglow, patří např. silné updrafty konvektivních bouří nebo vulkanické erupce, obojí vyvolávající přibližně koncentrické vlny v airglow, případně silné tryskové proudění (jet stream), které rovněž může vyvolat přibližně rovnoběžné, mírně prohnuté vlny, podobné těm orografickým. Vedle atmosférických gravitačních vln mohou rozvlnění airglow způsobit i další procesy – jak atmosférického původu (např. „přílivové“ procesy v horní atmosféře), tak různé geofyzikální procesy, odehrávající se na hranici mezosféry a termosféry, případně i výše.

Videa: Animace ze snímků dužice MSG (Metosat druhé generace) jak ve viditelném oboru záření (první), tak především v kanálech absorpce vodní párou (druhé)
(Zdroj: EUMETSAT/ČHMÚ)

Roman Vaňúr  –  Ako som nafotil zatiaľ môj najvýraznejší airglow

Písal sa dátum 2. December a ja som sa pohľadom na satelitné zábery utvrdzoval v tom, že po dlhej pôjdeme konečne zas s priateľkou fotiť nočnú oblohu. Z práce v Bratislave som sa pobral až okolo šiestej, ale to mi nevadilo - v pláne som mal fotiť IC2118 - Hlavu čarodejnice, ktorá ešte bola relatívne nízko nad obzorom. Prišiel som do Nitry, do kufra potrabl fototechniku a zastavil sa po priateľku v neďalekej dedine. Na naše obľúbené miesto s tmavou oblohou sme dorazili okolo deviatej. Tešil som sa na celenočné fotenie pri veľmi čistej oblohe - práve prešiel front, ktorý za sebou zanechal priezračný vzduch - z kancelárie v Bratislave som pohodlne videl nitriansky Zobor.

Nemilé prekvapenie nás čakalo hneď po vystúpení z auta. Akonáhle sa mi trochu prispôsobili oči tme, videl som, že obloha vôbec nie je taká, akú som očakával. Hneď mi preblesklo hlavou, že sa ešte rozpadá pofrontálna oblačnosť a celá tá cesta za fotením v tme bola nanič. Tak som sa v telefóne pozrel na satelitné snímky, ale tam som nič také nevidel. Zobral som teda fotoaparát a posadil ho na statív s tým, že si tú oblačnosť odfotím a skúsim bližšie identifikovať, čo je zač a ktorým smerom sa posúva. Spočiatku som si myslel, že je to vysoká oblačnosť, tak sme si s priateľkou šli sadnúť do vyhriateho auta s tým, že tomu dáme nejakú chvíľu a uvidíme, či z toho fotenia niečo bude.

Mne to ale nedalo a šiel som von s tým, že si aspoň urobím pár krátkych fototestov, ktoré som dávnejšie plánoval. Popri tom som sa zameral aj na tú "vysokú oblačnosť" na severe a robil aj viac snímkov po sebe, nech vidím jej pohyb. Štruktúra mi bola akosi povedomá - až teraz ma napadlo - čo ak je to airglow? Minimálne tá "zelená časť oblačnosti" by mohla byť airglow. Tak som sa pustil do fotenia panorámy, nech mám celkový obraz. Dokonca som ju nasnímal aj na opačnej strane oblohy pri fotení Orióna. To už som bol rozbehnutý a fotil čo sa dalo s tým, že doma zistím, či naozaj bolo hlásené veľmi výrazné airglow, alebo to jednoducho bola len zaujímavo štruktúrovaná oblačnosť.

Po príchode domov som nakoniec zistil, že predsa len na tej oblohe niečo bolo a vďaka ľudom z astronomického fóra sa aj podarilo overiť, že predsa len šlo o veľmi výrazné airglow, ktoré v naších končinách vôbec nie je častým javom. Z nepodareného fotenia tak nakoniec vzišlo jedno veľmi vydarené neplánované fotenie.

~ Roman Vaňúr

Ověření airglow pomocí družicových snímků

Jak již Roman Vaňúr píše výše, při pochybnostech o tom, co vlastně na obloze pozorujeme, lze s poměrně vysokou spolehlivostí použít družicové snímky – v terénu především z družic MSG, nebo následně detailnějších snímků z polárních družic. Tato animace v tzv. nočním mikrofyzikálním RGB produktu (viz principy a interpretace tohoto a dalších podobných produktů), ve kterém je nízká oblačnost zobrazena žlutozeleně, vertikálně mohutná oblačnost tmavě oranžově až červeně, řídké ciry nad jinak bezoblačným terénem černě až tmavomodře), jednoznačně vyloučila přítomnost vysoké oblačnosti nad oblastí pozorování. Nízká oblačnost se pak nacházela severněji od místa pozorování a na některých ze snímků Romana Vaňúra ji lze spatřit nízko nad obzorem. Alternativně lze použít i tzv. 24-hodinový mikrofyzikální RGB produkt, ve kterém ale odlišení oblačnosti nemusí být až tak zřetelné. Důvodem pro použití obou typů těchto mikrofyzikálních produktů je to, že pokud se nějaká nízká až střední oblačnost nachází nad stejně chladným terénem, nelze ji na klasických IR snímcích od terénu snadno odlišit. Totéž platí pro velmi řídkou, částečně transparentní cirovitou oblačnost.

Video: Animace ze snímků dužice MSG (Metosat druhé generace) v tzv. nočním mikrofyzikálním RGB produktu
(Zdroj: EUMETSAT/ČHMÚ)

 

Polární družice pak mohou poskytnout daleko detailnější pohled, ale s tím že jde pouze o „momentku“ v době přeletu družice. Opět lze doporučit noční mikrofyzikální RGB produkt nebo alespoň snímek rozdílů jasové teploty kanálů v pásmu cca 10.5 µm a 3.8 µm. Ze starších družic s přístrojem AVHRR ve večerních hodinách létají družice Metop-1 a Metop-2, později v noci pak NOAA-18 a NOAA-19. Ve večerních hodinách můžeme využít i data z družice Terra s přístrojem MODIS, po půlnoci pak družici Aqua opět s přístrojem MODIS, nebo nejnovější družici Suomi-NPP s přístrojem VIIRS. Ostatně, prohlédněte si mapky s předpovědí přeletů jednotlivých družic.

Z výše zmíněných polárních družic je asi nejzajímavější americká družice Suomi-NPP, která má v rámci svého radiometru VIIRS i kanál označovaný jako Day/Night Band (DNB). Ten je natolik citlivý, že je schopen za bezměsíčných nocí nad tmavým terénem zachytit i detaily airglow. Ve světelně silně zněčištěné střední Evropě ale airglow na snímcích DNB nespatříme, záře světel měst a vesnic jej zcela přezáří. Pro noc s airglow nad Slovenskem a Maďarskem jsou ukázky snímků ze družice Suomi-NPP. Dodejme, že pro správnou interpretaci snímku v DNB (odlišení případného airglow od oblačnosti) je vždy nutné jej porovnat s některým z IR kanálů, nebo ještě lépe opět s nočním mikrofyzikálním RGB produktem.

Na snímku v kanálu DNB sice samotné airglow vidět není (z družice Suomi-NPP je pozorovatelné pouze nad rozsáhlejšími tmavými oblastmi), ale ostatní družicové snímky dokazují, že v době pozorování Romana Vaňúra se nad jeho lokalitou nenacházela žádná oblačnost, která by vysvětlovala nafotografované struktury. Fotografický úspěch Romana Vaňúra tedy poskytuje záznam opravdu výrazného případu rozvlněného airglow nad střední Evropou.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Družice Meteosat: EUMETSAT Earth Observation Portal
[2] Družice Terra: NASA LAADS DAAC
[3] Družice Suomi-NPP: NOAA CLASS
[4] Český hydrometeorologický ústav
[5] Kde se berou barvy airglow v průběhu noci?
[6] Pozorování Romana Vaňúra