Том 23, номер 08, статья № 2

Янковский В.А., Бабаев А.С. Фотолиз O3 в полосах Хартли, Хаггинса, Шаппюи и Вульфа в средней атмосфере: колебательная кинетика молекул кислорода O2(X3S-g, n<=35). // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 08. С. 640-649.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Новая версия полной модели фотодиссоциации O2 и O3 в мезосфере и нижней термосфере [Янковский В.А., Мануйлова Р.О. // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16. № 7. С. 582-586] использована для расчета вертикальных профилей концентрации колебательно-возбужденных молекул O2(X, n) в основном электронном состоянии для значений n = 1ё35. В модели впервые учтены недавно появившиеся данные по константам скорости реакций O2(X, nЈ30) + O(3P) ® O2(X, nў< n) + O(3P), которые играют роль не только в тушении молекул O2(X, n), но также в заселении нижележащих колебательных уровней молекул O2. Помимо прямых процессов образования O2(X, nЈ35) в результате фотолиза озона, учтены также процессы заселения молекул O2(X, nЈ9) за счет переноса энергии с уровней O(1D), O2(b, nЈ2) и O2(a, nЈ5). Рассчитан результирующий квантовый выход (параметр RQO) молекул O2(X, n = 1) при фотолизе O3 не только в полосе Хартли, но также в полосах Шаппюи, Хаггинса и Вульфа в интервале длин волн 200-900 нм. Учет новых процессов привел к увеличению RQO на 5-9% в мезосфере. Приведены высотные профили RQO и заселенности уровней O2(X, nЈ35) в интервале высот 50-120 км в зависимости от зенитного угла Солнца (SZA) в диапазоне от 36,0 до 90,1° для серии экспериментов TIMED/SABER в интервале широт от 30,2 до 47,7 с.ш. в период весеннего равноденствия.

Ключевые слова:

фотолиз озона, колебательная кинетика молекул кислорода, мезосфера и нижняя термосфера

Список литературы:

1. Yankovsky V.A., Manuilova R.O. Model of daytime emissions of electronically-vibrationally excited products of O3 and O2 photolysis: Application to ozone retrieval // Ann. Geophys. 2006. V. 24. N 11. P. 2823-2839.
2. Esposito F., Armehise I., Capitta G., Capitelli M. O-O2 state-to-state vibrational-relaxation and dissociation rates based on quasiclassical calculations // Chem. Phys. 2008. V. 351. N 1-3. P. 91-98.
3. Ivanov M.V., Schinke R., McBane G.C. Theoretical investigation of vibrational relaxation of NO(2П), O2(X3S-g), and N2(1S) in collisions with O(3P) // Mol. Phys. 2007. V. 105. N 9. P. 1183-1191.
4. Мануйлова Р.О., Янковский В.А., Семенов А.О., Гусев О.А., Кутепов А.А., Сулакшина О.Н., БорковЮ.Г. Неравновестное излучение средней атмосферы в ИК-полосах водяного пара // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14. № 10. С. 940-943.
5. Lopez-Puertas M., Dudhia A., Shepherd M.G., Edwards D.P. Evidence of non-LTE in the CO2 15 mm weak bands from ISAMS and WINDII observations // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24. N4. P. 361-364.
6. Lopez-Puertas M., Taylor F.W. Non-LTE radiative transfer in the atmosphere. Singapore: World Science Pub., 2001. 450 p.
7. Atkinson R., Baulch D.L., Cox R.A., Crowley J.N., Hampson R.F., Hynes R.G., Jenkin M.E., Rossi M.J., Troe J. Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry: Volume I - gas phase reactions of Ox, HOx, NOx, and SOx species // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. N 6. P. 1461-1738.
8. Balakrishnan N., Billing G.D. Quantum-classical reaction path study of the reaction O(3P) + O3(1A1) ® 2O2(X3S-g) // J. Chem. Phys. 1996. V. 104. N 23. P. 9482-9494.
9. Kalogerakis K.S., Pejakovic D.A., Copeland R.A., Slanger T.G. Relative yield of O2(b1S+g, n = 0 and 1) in O(1D) + O2 collisions // EOS Trans. AGU. 2005. V. 86(52). Fall Meet. SA11A-0220.
10. Янковский В.А. Электронно-колебательная релаксация молекул O2(b1S+g, n = 1, 2) в столкновениях с озоном, молекулами и атомами кислорода // Хим. физ. 1991. Т. 10. № 3. С. 291-306.
11. Slanger T.G., Copeland R.A. Energetic oxygen in the upper atmosphere and the laboratory // Chem. Rev. 2003. V. 103. N 12. P. 4731-4765.
12. Breig E.L. Statistical model for the vibrational deactivation of molecular by atomic oxygen // J. Chem. Phys. 1969. V. 51. N 10. P. 4539-4547.
13. Huestis D.L. Vibrational Energy Transfer and Relaxation of O2 and H2O# // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. N 21. P. 6638-6642.
14. Svanberg M., Pettersson J.B.C., Murtagh D. Ozone photodissociation in the Hartley band: A statistical description of the ground state decomposition channel O2(X3S-g) + O(3P) // J. Chem. Phys. 1995. V. 102. N 22. P. 8887-8896.
15. Slanger T.G. Studies on highly vibrationally-excited O2. 32nd Thermophysics Conference, June 23-25, 1997. Atlanta, GA. AIAA-97-2502.
16. Kalogerakis K.S., Copeland R.A., Slanger T.G. Vibrational energy transfer in O2(X3 S-g, n = 2, 3) + O2 collisions at 330 K // J. Chem. Phys. 2005. V. 123. 044303, doi:10.1063/1.1982788. 9 p.
17. Coletti C., Billing G.D. Vibrational energy transfer in molecular oxygen collisions // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 356. N 1. P. 14-22.
18. Rogaski C.A., Mack J.A., Wodtke A.M. State-to-state rate constants for relaxation of highly vibrationally excited O2 and implications for its atmospheric fate // Faraday Discuss. 1995. N 100. P. 229-251.
19. Price J.M., Mack J.A., Rogaski C.A., Wodtke A.M. Vibrational-state-specific self-relaxation rate constant. Measurements of highly vibrationally excited O2(X3S-g, n = 19-28) // Chem. Phys. 1993. V. 175. N 1. P.83-98.
20. Park H., Slanger T.G. O2(X3S-g, n = 8-22) 300 K quenching rate coefficients for O2 and N2, and O2(X) vibrational distribution from 248 nm O3 photodissociation // J. Chem. Phys. 1994. V. 100. N 1. P. 287-300.
21. Hickson K.M., Sharkey P., Smith I.W.M., Symonds A.C., Tuckett R.P., Ward G.N. Formation and Relaxation of O2(X3 S-g) in high vibrational levels (18 ЈnЈ 23) in the photolysis of O3 at 266 nm // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1998. V. 94. N 4. P. 533-540.
22. Klatt M., Smith I.W.M., Symonds A.C., Tuckett R.P., Ward G.N. State-specific rate constants for the relaxation of O2(X3S-g, n = 8-11) in collisions with O2, N2, NO2, CO2, N2O, and He // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1996. V. 92. N 2. P. 193-199.
23. Watanabe S., Usuda S., Fujii H., Hatano H., Tokue I., Yamasaki K. Vibrational relaxation of O2(X3S-g, n = 9-13) by collisions with O2 // Phys. Chem. & Chem. Phys. 2007. V. 9. N 31. P. 4407-4413.
24. Ahn T.S., Adamovich I., Lempertand W.R. Stimulated Raman scattering measurements of V-V transfer in oxygen // Chem. Phys. 2006. V. 323. N 2-3. P. 532-544.
25. Кулешова В.А., Янковский В.А. Модель электронно-колебательной кинетики фотолиза O2 и O3 в средней атмосфере Земли: анализ чувствительности // Оптика aтмосф. и oкеана. 2007. T. 20. № 7. С. 599-609.
26. Янковский В.А., Кулешова В.А., Мануйлова Р.О., Семенов А.О. Восстановление содержания озона в мезосфере на основе новой модели электронно-колебательной кинетики продуктов фотолиза O3 и O2// Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2007. T. 43. № 4. С. 557-569.
27. Олемской И.В. Модификация алгоритма выделения структурных особенностей // Вестн. С.-Петербург. ун-та. 2006. Сер. 10. Вып. 2. С. 46-55.

Вернуться