Том 26, номер 01, статья № 7

Рокотян Н. В., Захаров В. И., Грибанов К. Г., Jouzel J., Warneke T., Notholt J. О возможности дистанционного зондирования изотопологов углеродсодержащих парниковых газов в атмосфере наземными ИК-Фурье-спектрометрами высокого разрешения. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 01. С. 46-51.    PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Относительное содержание изотопологов 13CH4, 12CH4 и 13CO2, 12CO2 в атмосфере несет информацию об источниках эмиссии метана и углекислого газа. Высокое спектральное разрешение современных ИК-Фурье-спектрометров наземного базирования позволяет разрешать линии различных изотопологов атмосферных следовых газов в спектрах пропускания атмосферы. Проведено моделирование синтетических спектров пропускания безоблачной атмосферы в диапазоне 2200-11000 см-1, и найдены достаточно изолированные линии изотопологов 13CH4 и 13CO2. Отобраны и обработаны натурные спектры пропускания атмосферы, измеренные на Уральской атмосферной Фурье-станции в Коуровке и в Институте физики окружающей среды Бременского университета. Предложен метод, и представлены первые результаты дистанционного зондирования отношения 13CH4/12CH413CCH4) и 13CO2/12CO213CCO2) в атмосфере.

Ключевые слова:

изотопологи углеродсодержащих газов, дистанционное зондирование атмосферы, Фурье-спектрометрия, парниковые газы

Список литературы:

1. Van Pelt A. Real-Time Atmospheric Monitoring of Stable Isotopes and Trace Greenhouse Gases // Int. Environ. Technol. 2008. Jan/Feb. P. 66-67.
2. Quay P.D., King S.L., Stutsman J., Wilbur D.O., Steele L.P., Fung I., Gammon R.H., Brown T.A., Far-well G.W., Grootes P.M., Schmidt F.H. Carbon isotopic composition of atmospheric CH4: fossil and biomass burning source strengths // Global Biogeochem. Cycles. 1991. V. 5, N 1. P. 25-47.
3. Stevens C.M., Engelkemeir A. Stable carbon isotopic composition of methane from natural and anthropogenic sources // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 93, N 1. P. 725-733.
4. Brenninkmeijer C.A.M., Janssen C., Kaiser J., Rockmann T., Rhee T.S., Assonov S.S. Isotope Effects in the Chemistry of Atmospheric Trace Compounds // Chem. Rev. 2003. V. 103, N 12. P. 5125?5161.
5. Mikaloff Fletcher S.E., Tans P.P., Bruhwiler L.M., Miller J.B., Heimann M. CH4 sources estimated from atmospheric observations of CH4 and its 13C/12C isotopic ratios: 2. Inverse modeling of CH4 fluxes from geographical regions // Global Biogeochem. Cycles. 2004. V. 18. GB4005. 15 p.
6. Mikaloff Fletcher S.E., Tans P.P., Bruhwiler L.M., Miller J.B., Heimann M. CH4 sources estimated from atmospheric observations of CH4 and its 13C/12C isotopic ratios: 1. Inverse modeling of source processes constraining CH4 source estimates with atmospheric observations of CH4 and 13C/12C isotopic ratios in CH4 in an inverse model // Global Biogeochem. Cycles. 2004. V. 18. GB4004. 17 p.
7. Craig H. Isotopic standards for carbon and oxygen and correction factors for mass-spectrometric analysis of carbon dioxide // Geochim. Cosmochim. Acta. 1957. V. 12. P. 133-149.
8. Rogers C.D. Inverse methods for atmospheric sounding. Theory and practice. Singapore: World Scientific Publishing, 2000. 206 p.
9. Васин В.В., Агеев А.Л. Некорректные задачи с априорной информацией. Екатеринбург: УИФ "Наука", 1993. 262 с.
10. Notholt J., Schrems O. Ground-based FTIR measurements of vertical column densities of several trace gases above Spitzbergen // Geophys. Res. Lett. 1994. V. 21, N 13. P. 1355-1358.
11. Грибанов К.Г., Захаров В.И., Ташкун С.А. Пакет программ FIRE-ARMS и его применение в задачах пассивного ИК-зондирования атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 4. С. 372-378.
12. Gribanov K.G., Zakharov V.I., Tashkun S.A., Tyuterev Vl.G. A new software tool for radiative transfer calculations and its application to IMG/ADEOS data // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2001. V. 68, N 4. P. 435-451.
13. Rothman L.S., Jacquemart D., Barbe A., Benner D.C., Birk M., Brown L.R., Carleer M.R., Chackerian C., Jr., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A., Hartmann J.-M., Jucks K.W., Maki A.G., Mandin J.-Y., Massie S.T., Orphal J., Perrin A., Rinsland C.P., Smith M.A.H., Tennyson J., Tolchenov R.N., Toth R.A., Auwera J.V., Varanasi P., Wagner G. The HITRAN 2004 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2005. V. 96, N 4. P. 139-204.
14. URL: http://tccon.caltech.edu
15. Chesnokova T.Yu., Boudon V., Gabard T., Griba-nov K.G., Firsov K., Zakharov V.I. Near-infrared radiative transfer modelling with different CH4 spectroscopic databases to retrieve atmospheric methane total amount // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 17. P. 2676-2682.
16. Tran H., Hartmann J.-M., Toon G., Brown L.R., Fran-kenberg C., Warneke T., Spietz P., Hase F. The 2γ3 band of CH4 revisited with line mixing: Consequences for spectroscopy and atmospheric retrievals at 1.67 ?m // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 10. P. 1344-1356.
17. Hartmann J.-M., Tran H., Toon G. C. Influence of line mixing on the retrievals of atmospheric CO2 from spectra in the 1.6 and 2.1 μm regions // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 19. P. 7303-7312.
18. Abrams M.C., Goldman A., Gunson M.R., Rinsland C.P., Zander R. Observations of the infrared solar spectrum from space by the ATMOS experiment // Appl. Opt. 1996. V. 35, N 16. P. 2747-2751.
19. Toon G.C. The JPL MkIV interferometer // Optics and Photonics News. 1991. V. 2, N 10. P. 19-21.
20. Hase F., Demoulin P., Sauval A.J., Toon G.C., Bernath A., Goldman P.F., Hannigan J.W., Rinsland C.P. An empirical line-by-line model for the infrared solar transmittance spectrum from 700 to 5000 cm-1 // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2006. V. 102. P. 450-463.
21. Toon G.C. New Solar Linelist 4750-15291 cm-1, presented at NDSC-IRWG Meeting. Toronto, Canada, June 2005.
22. URL: http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/reanalysis/ reanalysis.shtml
23. URL: http://atmos.physics.usu.ru/remotesensing/UAFS/
24. URL: http://iup.uni-bremen.de
25. Nakazawa T., Sugawara S., Inoue G., Machida T., Mak-shyutov S., Mukai H. Aircraft measurements of the concentrations of CO2, CH4, N2O, and CO and the carbon and oxygen isotopic ratios of CO2 in the troposphere over Russia // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 3. P. 3843-3859.
26. Fisher R.E., Sriskantharajah S., Lowry D., Lanoiselle M., Folwer C.M.R., James R.H., Hermansen O., Myhre C.L., Stohl A., Greinert J., Nisbet Jones P.B.R., Mienert J., Nisbet E.G. Arctic methane sources: Isotopic evidence for atmospheric inputs // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. P. 3-8.
27. Bergamaschi P., Schupp M., Harris G.W. High-Preci-sion direct measurements of 13CH4/12CH4 and 12CH3D/12CH4 ratios in atmospheric methane sources by means of a long-path tunable diode laser absorption spectrometer // Appl. Opt. 1994. V. 33, N 33. P. 7704-7716.
28. Lyulin O.M., Kassi S., Sung K., Brown L.R., Campargue A. Determination of the low energy values of 13CH4 transitions in the 2ν3 region near 1.66 μm from absorption spectra at 296 and 81 K // J. Mol. Spectrosc. 2010. V. 261, N 2. P. 91-100.