Vol. 28, issue 05, article # 12

Abstract:

A comparison of atmospheric solar spectra, calculated with different data on the atmospheric gas absorption lines, with the spectra measured by a ground-based Fourier-spectrometer with a high spectral resolution is made. The carbon dioxide and methane total contents in the atmospheric column are retrieved from the measured spectra with the use of modern spectroscopic databases in a direct model. It is shown that the values of the atmospheric methane content retrieved with the use of the recent versions of the HITRAN spectroscopic database differ almost by 2%; for the carbon dioxide, the lesser difference is observed.

Keywords:

atmospheric transmission, spectroscopic databanks, carbon dioxide, methane

References:

1. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide. URL: http:// www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/global.html
2. IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change. URL: http://www.ipcc.ch
3. Белан Б.Д., Креков Г.М. Влияние антропогенного фактора на содержание парниковых газов в тропосфере. 1. Метан // Оптика атмосф. и океана. 2012. V. 25, N 4. P. 361–373.
4. Wunch D., Toon G.C., Blavier J.-F.L., Washenfelder R.A., Notholt J., Connor B.J., Griffith D.W.T., Sherlock V., Wennberg P.O. The total carbon column observing network // Phil. Trans. Roy. Soc. London. A. 2011. V. 369, N 1943. P. 2087–2112.
5. Buchwitz M., Chevallier F., Bergamaschi P., Aben I. User Requirements Document for the GHG-CCI project of ESA’s Climate Change Initiative. 2011. URL: http:// ww.esa-ghg-cci.org/?q=webfm_send/173
6. Dils B., Buchwitz M., Reuter M., Schneising O., Boesch H., Parker R., Guerlet S., Aben I., Blumenstock T., Burrows J.P., Butz A., Deutscher N.M., Frankenberg C., Hase F., Hasekamp O.P., Heymann J., Mazière De M., Notholt J., Sussmann R., Warneke T., Griffith D., Sherlock V., Wunch D. The Greenhouse Gas Climate Change Initiative (GHG-CCI): Comparative validation of GHG-CCI SCIAMACHY/ENVISAT and TANSO-FTS/GOSAT CO₂ and CH₄ retrieval algorithm products with measurements from the TCCON // Atmos. Measur. Technol. 2014. V. 7, N 6. P. 1723–1744.
7. Chesnokova T.Yu., Boudon V., Gabard T., Gribanov K.G., Firsov K., Zakharov V.I. Near-infrared radiative transer modeling with different CH₄ spectroscopic data bases to retrieve atmospheric methane total amount // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 17. P. 2676–2682.
8. 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., Vander Auwera J., Varanasi P., Wagner G. The HITRAN 2004 molecular spectroscopy database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2005. V. 96, N 2. P. 139–204.
9. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A., Benner D.C., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Champion J.-P., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Fally S., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A., Jacquemart D., Kleiner I., Lacome N., Lafferty W.J., Mandin J.-Y., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Miller C.E., Moazzen-Ahmadi N., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V.I., Perrin A., Predoi-Cross A., Rinsland C.P., Rotger M., Simecková M., Smith M.A.H., Sung K., Tashkun S.A., Tennyson J., Toth R.A., Vandaele A.C., Auwera J.V. The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110, N 9–10. P. 533–572.
10. Dai Tie, Shi Guangyu, Zhang Xingying, Xu Na. Influence of HITRAN database updates on retrievals of atmospheric CO₂ from near-infrared spectra // Acta Meteorol. Sin. 2012. V. 26, N 5. P. 629–641.
11. Чеснокова Т.Ю. Спектроскопические факторы, влияющие на точность моделирования атмосферного радиационного переноса в полосах поглощения метана в ближнем ИК-диапазоне // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 5. С. 398–407.
12. Ченцов А.В., Воронина Ю.В., Чеснокова Т.Ю. Моделирование атмосферного пропускания с различными контурами линий поглощения СО₂ // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 9. С. 711–715.
13. The HITRAN Database. URL: http://www.cfa.harvard. edu/hitran/
14. 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.H., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.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., Sun K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.07.002.
15. Brown L.R., Sung K., Benner D.C., Devi V.M., Boudon V., Gabard T., Wenger C., Campargue A., Leshchishina O., Kassi S., Mondelain D., Wang L., Daumont L., Régalia L., Rey M., Thomas X., Tyuterev Vl.G., Lyulin O.M., Nikitin A.V., Niederer H.M., Albert S., Bauerecker S., Quack M., O’Brien J.J., Gordon I.E., Rothman L.S., Sasada H., Coustenis A., Smith M.A.H., Carrington T., jr., Wang X.-G., Mantz A.W., Spickler P.T. Methane line parameters in the HITRAN 2012 database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 201–219. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.06.020.
16. Ташкун С.А., Перевалов В.И. Радиационные свойства СО₂: спектроскопические банки данных для атмосферных и высокотемпературных приложений // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 12. С. 1109–1112.
17. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Gamache R.R., Lamouroux J. CDSD-296, high resolution carbon dioxide spectroscopic databank: Version for atmospheric applications // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 152. P. 45–73. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2014.10.017.
18. Nikitin A.V., Lyulin O.M., Mikhailenko S.N., Perevalov V.I., Filippov N.N., Grigoriev I.M., Morino I., Yoshida Y., Matsunaga T. GOSAT-2014 methane spectral line list // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 154. P. 63–71. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2014.12.003.
19. The Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT) Project. URL: http://www.gosat.nies.go.jp/index_e. html
20. Nikitin A., Lyulin O.M., Mikhailenko S.N., Perevalov V.I., Filippov N.N., Grigoriev I.M., Morinoc I., Yokotac T., Kumazawad R., Watanabed T. GOSAT-2009 methane spectral list in the 5550–6236 cm^–1 range // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 15. P. 2211–2224.
21. Fontenla J., White O.R., Fox P.A., Avrett E.H., Kurucz R.L. Calculation of solar irradiances. I. Synthesis of the solar spectrum // Astrophys. J. 1999. V. 518. P. 480–500. DOI: 10.1086/307258.
22. URL: http://kurucz.harvard.edu/sun/irradiance2008/
23. URL: ftp://acd.ucar.edu
24. Anderson G., Clough S., Kneizys F., Chetwynd J., Shettle E. AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0–120 km). Air Force Geophysics Laboratory. AFGL-TR-86-0110. Environmental Research Paper. 1986. N 954. 25 p.
25. Palm M. Theoretical background SFIT4 // Sfit4 Error Analysis Workshop. Tsukuba, Japan. June 2013.
26. URL: http://data.gosat.nies.go.jp