Vol. 28, issue 01, article # 2

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.