Vol. 28, issue 01, article # 2

Lukashevskaya A.A., Lyulin O.M., Perrin Agnes., Perevalov V.I. Global modeling of NO2 central line positions. // Optika Atmosfery i Okeana. 2015. V. 28. No. 01. P. 12-27 [in Russian].
Copy the reference to clipboard
Abstract:

The global modeling of the NO2 central line positions has been performed within the framework of the method of effective operators. 195 parameters of polyad model of effective Hamiltonian have been fitted to 28 016 line positions collected from the literature in the 0.006–7916 cm–1 wavenumber range. The global root mean square residual of the fit is 0.017 cm–1. The used effective Hamiltonian takes explicitly into account both the spin-rotation interactions within each vibrational state together and numerous vibrational-rotational resonances. Indeed, because of approximate relations ω1 ≈ ω3 ≈ 2ω2 between the three harmonic frequencies of NO2, resonances due to first and second order C-type Coriolis interactions and to several Fermi and Darling–Dennison resonances had to be accounted for.

Keywords:

двуокись азота, 14NO2, центры линий, глобальное моделирование, эффективный гамильтониан, спин-вращательное взаимодействие, резонансы Кориолиса, ангармонические резонансы

References:

  1. Lopez-Puertas M., Funke B., Gil-Lopez S., Lopez-Valverde M.A., von Clarmann T., Fischer H., Oelhaf H., Stiller G., Kaufmann M., Koukouli M.E., Flaud J.M. Atmospheric non-local thermodynamic equilibrium emissions as observed by the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) // Compt. Rendus Phys. 2005. V. 6, N 8. P. 848–863.
  2. Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Brault J.W., Rinsland C.P., Cariolle D. Nighttime and daytime variation of atmospheric NO2 from ground-based infrared measurements // Geophys. Res. Lett. 1988. V. 15, N 3. P. 261–264.
  3. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Carli B., Carlotti M. The far infrared spectrum 14N16O2. Electron spin-rotation and hyperfine Fermi contact resonances in the ground state // Mol. Phys. 1988. V. 63, N 5. P. 791–810.
  4. Perrin A., Camy-Peyret C., Flaud J.-M., Kauppinen J. Spin-rotation perturbations in the (010) state // J. Mol. Spectrosc. 1988. V. 130, N 1. P. 168–182.
  5. Semmoud-Monnanteuil N., Colmont J.M., Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C. New measurements in the millimetre-wave spectrum of 14N16O2 // J. Mol. Spectrosc. 1989. V. 134, N 1. P. 176–182.
  6. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Vasserot A.M., Guelachvili G., Goldman A., Murcray F.J., Blatherwick R.D. The 1, 22, and 3 interacting bands of NO2: line positions and intensities // J. Mol. Spectrosc. 1992. V. 154, N 2. P. 391–406.
  7. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Goldman A., Murcray J.F., Blatherwick R.D., Rinsland C.P. The 2 and 22 – 2 bands of 14N16O2: Electron spin-rotation and hyperfine contact resonances in the (010) vibrational state // J. Mol. Spectrosc. 1993. V. 160, N 2. P. 456–463.
  8. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Hurtmans D., Herman H., Guelachvili G. The 2 + 3 and the 2 + 3 – 2 bands of NO2: line positions and intensities // J. Mol. Spectrosc. 1994. V. 168, N 1. P. 54–66.
  9. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., N’Gom A., M’Biake R., Gbaguidi H., Guelachvili G. The 1 + 2 band of 14N16O2 // J. Mol. Spectrosc. 1995. V. 171, N 2. P. 354–357.
  10. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Hurtmans D., Herman H. The {23, 42, 22 + 3} and 23 – 3 bands of NO2: Line positions and line intensities // J. Mol. Spectrosc. 1996. V. 177, N 1. P. 58–65.
  11. Mandin J.Y., Dana V., Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Régalia L., Barbe A. The {1 + 22, 1 + 3} bands of NO2: Line positions and intensities; line intensities in the 1 + 2 + 3 – 2 hot band // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 181, N 2. P. 379–388.
  12. Stephen T.M., Goldman A., Perrin A., Flaud J.-M., Keller F., Rinsland C.P. New high resolution analysis of the 33 and 21 + 3 bands of nitrogen dioxide (NO2) by Fourier transform spectroscopy // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 201, N 1. P. 134–142.
  13. Miljanic S., Perrin A., Orphal J., Fellows C.E., Chelin P. New high resolution analysis of the 1 + 33 band of nitrogen dioxide // J. Mol. Spectrosc. 2008. V. 251, N 1–2. P. 9–15.
  14. Perrin A., Kassi S., Campargue A. First high resolution analysis of the 41 + 3 band of nitrogen dioxide near 1.5 m // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 15. P. 2246–2255.
  15. Mondelain D., Perrin A., Kassi S., Campargue A. First high-resolution analysis of the 53 band of nitrogen dioxide near 1.3 m // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 113, N 11. P. 1058–1065.
  16. Lukashevskaya A.A., Naumenko O.V., Perrin A., Mondelain D., Kassi S., Campargue A. High sensitivity cavity ring-down spectroscopy of NO2 between 7760 and 7917 cm–1 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. Special iss. P. 249–259.
  17. Raghunandan R., Perrin A., Ruth A.A. First analysis of the 21 + 33 band of NO2 at 7192.159 cm–1 // J. Orphal, J. Mol. Spectrosc. 2014. V. 297, N 1. P. 4–10.
  18. Gueye F., Kwabia Tchana F., Landsheere X., Perrin A. New line positions analysis of the 1 + 2 + 3 band of NO2 at 3637.848 cm–1 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2014. V. 138. P. 60–69.
  19. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov Y., Barbe A., Benner D.C., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J., Hartmann J.M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev V.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. Special iss. P. 4–50.
  20. Jacquinet-Husson N., Crepeau L., Armante R., Boutammine C., Chedin A., Scott N.A., Crevoisier C., Capelle V., Boone C., Poulet-Crovisier N., Barbe A., Campargue A., Benner D.C., Benilan Y., Bézard B., Boudon V., Brown L.R., Coudert L.H., Coustenis A., Dana V., Devi V.M., Fally S., Fayt A., Flaud J.-M., Goldman A., Herman M., Harris G.J., Jacquemart D., Jolly A., Kleiner I., Kleinböhl A., Kwabia-Tchana F., Lavrentieva N., Lacome N., Xu L.-H., Lyulin O.M., Mandin J.-Y., Maki A., Mikhailenko S., Miller C.E., Mishina T., Moazzen-Ahmadi N., Müller H.S.P., Nikitin A., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Petkie D.T., Predoi-Cross A., Rinsland C.P., Remedios J., Rotger M., Smith M.A.H., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toth R.A., Vandaele A.-C., Vander Auwera J. The 2009 edition of the GEISA spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 15. P. 2395–2445.
  21. Yamamoto Y., Sumizawa H., Yamada H., Tonokura K. Real-time measurement of nitrogen dioxide in vehicle exhaust gas by mid-infrared cavity ring-down spectroscopy // Appl. Phys. B. 2011. V. 105, N 4. P. 923–931.
  22. Tinetti G., Beaulieu J.P., Henning T., Meyer M., Micela G., Ribas I., Stam D., Swain M., Krause O., Ollivier M., Pace E., Swinyard B., Aylward A., van Boekel R., Coradini A., Encrenaz T., Snellen I., Zapatero-Osorio M.R., Bouwman J., Cho J.Y-K., Coudé du Foresto V., Guillot T., Lopez-Morales M., Mueller-Wodarg I., Palle E., Selsis F., Sozzetti A., Ade P.A.R., Achilleos N., Adriani A., Agnor C.B., Afonso C., Allende Prieto C., Bakos G., Barber R.J., Barlow M., Batista V., Bernath P., Bézard B., Bordé P., Brown L.R., Cassan A., Cavarroc C., Ciaravella A., Cockell C., Coustenis A., Danielski C., Decin L., De Kok R., Demangeon O., Deroo P., Doel P., Drossart P., Fletcher L.N., Focardi M., Forget F., Fossey S., Fouqué P., Frith J., Galand M., Gaulme P., González Hernández J.I., Grasset O., Grassi D., Grenfell J.L., Griffin M.J., Griffith C.A., Grözinger U., Guedel M., Guio P., Hainaut O., Hargreaves R., Hauschildt P.H., Heng K., Heyrovsky D., Hueso R., Irwin P., Kaltenegger L., Kervella P., Kipping D., Koskinen T.T., Kovács G., La Barbera A., Lammer H., Lellouch E., Leto G., Lopez Valverde M.A., Lopez-Puertas M., Lovis C., Maggio A., Maillard J.P., Maldonado Prado J., Marquette J.B., Martin-Torres F.J., Maxted P., Miller S., Molinari S., Montes D., Moro-Martin A., Moses J.I., Mousis O., Nguyen Tuong N., Nelson R., Orton G.S., Pantin E., Pascale E., Pezzuto S., Pinfield D., Poretti E., Prinja R., Prisinzano L., Rees J.M., Reiners A., Samuel B., Sánchez-Lavega A., Sanz Forcada J., Sasselov D., Savini G., Sicardy B., Smith A., Stixrude L., Strazzulla G., Tennyson J., Tessenyi M., Vasisht G., Vinatier S., Viti S., Waldmann I., White G.J., Widemann T., Wordsworth R., Yelle R., Yung Y., Yurchenko S.N. EChO: Exoplanet characterisation observatory // Exp. Astron. 2012. V. 34, N 3. P. 311–353.
  23. Delon A., Jost R. Laser induced dispersed fluorescence spectra of jet cooled NO2: The complete set of vibrational levels up to 10000 cm–1 and the onset of the X2A1 – A2B2 vibronic interaction // J. Chem. Phys. 1991. V. 95, N 8. P. 5686–5700.
  24. Cabana A., Laurin M., Lafferty W.J., Sams R.L. High resolution spectra of the 2 and 21 bands of 14N16O2 // Can. J. Phys. 1975. V. 53, N 19. P. 1902–1926.
  25. Blank R.E., Hause C.D. Molecular constants for the (3, 0, 1) band of NO2 // J. Mol. Spectrosc. 1970. V. 34, N 3. P. 478–486.
  26. Perevalov V.I., Tashkun S.A., Lyulin O.M., Teffo J.L. Global modeling of high-resolution spectra of linear molecules CO2, N2O, and C2H2 / Eds. A. Perrin, N. Ben Sari-Zizi, J. Demaison // Remote Sens. Atmos. Environ. Security. Springer-Verlag, 2006. P. 139–159.
  27. Liu A.W., Ulenikov O.N., Onopenko G.A., Gromova O.V., Bekhtereva E.S., Wan L., Hao L.-Y., Hu S.-M., Flaud J.-M. Global fit of the high-resolution infrared spectrum of D2S // J. Mol. Spectrosc. 2006. V. 238, N 1. P. 11–28.
  28. Ulenikov O.N., Liu A.W., Bekhtereva E.S., Onopenko G.A., Gromova O.V., Wan L., Hu S.-M., Flaud J.-M. Jount ro-vibrational analysis of the HDS high resolution infrared data // J. Mol. Spectrosc. 2006. V. 240, N 1. P. 32–44.
  29. Tashkun S.A., Jensen P. The low-energy part of the potential function for the electronic ground state of NO2 derived from experiment // J. Mol. Spectrosc. 1994. V. 165, N 1. P. 173–184.
  30. Lafferty W.J., Sams R.L. High resolution infrared spectrum of the 22 + 3 and 1 + 2 + 3 bands of 14N16O2. Vibration and vibration-rotation constants of the electronic ground state of 14N16O2 // J. Mol. Spectrosc. 1977. V. 66, N 3. P. 478–492.
  31. Bowater I.C., Brown J.M., Carrington A. Microwave Spectroscopy of Nonlinear Free Radicals. I. General Theory and Application to the Zeeman Effect in HCO // Proc. Roy. Soc. Lond. 1973. A 333. P. 265–288.
  32. Watson J.K.J. Aspects of quartic and sextic centrifugal effects on rotational energy levels / Ed. J.R. Durig // Vibrational spectra and structure. New York, 1977. P. 1–89.
  33. Brown J.M., Sears T.J. A reduced form of the spin-rotation Hamiltonian for asymmetric-top molecules, with applications to HO2 and NH2 // J. Mol. Spectrosc. 1979. V. 75, N 1. P. 111–133.
  34. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.L., Rothman L.S., Tyuterev Vl.G. Global Fitting of 12C16O2 vibrational-rotational line positions using the effective Hamiltonian approach // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1998. V. 60, N 5. P. 785–801.
  35. Perevalov V.I., Tashkun S.A., Kochanov R.V., Liu A.W., Campargue A. Global modelling of the 14N216O line positions within the framework of the polyad model of effective Hamiltonian // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 113, N 11. P. 1004–1012.
  36. Morino Y., Tanimoto M., Saito S., Hirota E., Awata R., Tanaka T. Microwave spectrum of nitrogen dioxide in excited vibrational states – equilibrium structure // J. Mol. Spectrosc. 1983. V. 98, N 2. P. 331–348.
  37. Kirmse B., Delon A., Jost R. The NO2 vibronic levels near the X2A1 – A2B2 vibronic interaction observed by laser induced dispersed fluorescence // J. Chem. Phys. 1998. V. 108, N 16. P. 1–14.
  38.  

Back