Vol. 34, issue 01, article # 3

Dеichuli V. M., Petrova T. M., Solodov A. M., Solodov A. A., Chesnokova T. Yu., Trifonova-Yakovleva A. M. H2O absorption line parameters in the 5900–6100 cm-1 spectral region. // Optika Atmosfery i Okeana. 2021. V. 34. No. 01. P. 20–25. DOI: 10.15372/AOO20210103 [in Russian].
Copy the reference to clipboard

Abstract:

The H2O absorption lines broadened by air pressure were recorded in the 5900–6100 cm-1 spectral region with the use of a Bruker IFS 125 HR spectrometer. The intensities and broadening and shift coefficients of H2O absorption lines are retrieved for Voigt profile and modified Voigt profile which takes into account the dependence of the broadening on the speed of colliding molecules. The atmospheric transmission is calculated with use of H2O line parameters from different versions of the HITRAN and GEISA spectroscopic databases and our new data. Model spectra are compared with atmospheric solar spectra measured with a ground-based Fourier spectrometer. It is shown that the use of our new data on H2O absorption line parameters improves the agreement between the model and measured atmospheric spectra.

Keywords:

water vapor, Fourier transform spectroscopy, atmospheric transmission, absorption line parameters

References:

1. 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 // Philos. Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci. 2011. V. 369, N 1943. P. 2087–2112.
2. Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT) Project. URL: http://www.gosat.nies.go.jp (last access: 14.11.2020).
3. Frankenberg C., Bergamaschi P., Butz A., Houweling S., Meirink J.F, Notholt J, Petersen A.K., Schrijver H, Warneke T, Aben I. Tropical methane emissions: A revised view from SCIAMACHY onboard ENVISAT // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. P. L15811. DOI: 10.1029/2008GL034300.
4. Jenouvrier A., Daumont L., Regali-Jarlot L., Tyuterev V.G., Carleer M., Vandaele A.C., Mikhailenko S., Fally S. Fourier transform measurements of water vapor line parameters in the 4200–6600 cm-1 region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. V. 105. P. 326–355.
5. Chesnokova T.Yu., Chentsov A.V., Firsov K.M. Impact of spectroscopic information on total column water vapor retrieval in the near-infrared spectral region // J. Appl. Remote Sens. 2020. V. 14, N 3. P. 034510. DOI: 10.1117/1.JRS.14.034510.
6. Ponomarev Yu.N., Solodov A.A., Solodov A.M., Petrova T.M., Naumenko O.V. FTIR spectrometer with 30 m optical cell and its applications to the sensitive measurements of selective and nonselective absorption spectra // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2016. V. 177. P. 253–260.
7. Shcherbakov A.P. Primenenie metodov teorii raspoznavaniya obrazov dlya identifikatsii linij v kolebatel'no-vrashchatel'nyh spektrah // Optika atmosf. i okeana. 1997. V. 10, N 8. P. 947–958.
8. Petrova T.M., Solodov A.M., Shcherbakov A.P., Dejchuli V.M., Solodov A.A., Ponomarev Yu.N., Chesnokova T.Yu. Parametry ushireniya linij pogloshcheniya molekuly vody davleniem argona, poluchennye s pomoshch'yu razlichnyh modelej formy kontura // Optika atmosf. i okeana. 2016. V. 29, N 10. P. 821–827; Petrova T.M., Solodov A.M., Shcherbakov A.P., Deichuli V.M., Solodov A.A., Ponomarev Yu.N., Chesnokova T.Yu. Parameters of broadening of water molecule absorption lines by argon derived using different line profile models // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 123–128.
9. Ngo N.H., Lisak D., Tran H., Hartmann J.-M. An isolated line-shape model to go beyond the Voigt profile in spectroscopic databases and radiative transfer codes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 129. P. 89–100.
10. Tran H., Ngo N.H., Hartmann J.-M. Efficient computation of some speed-dependent isolated line profiles // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 129. P. 199–203.
11. Gordon I.E., Rothman L.S., Hill C., Kochanov R.V., Tana Y., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Perevalov V.I., Perrin A., Shine K.P., Smith M.-A.H., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Barbe A., Császár A.G., Devi V.M., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Jolly A., Johnson T.J., Karman T., Kleiner I., Kyuberis A.A., Loos J., Lyulin O.M., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Moazzen-Ahmadi N., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Polyansky O.L., Rey M., Rotger M., Sharpe S.W., Sung K., Starikova E., Tashkun S.A., Vander Auwera J., Wagner G., Wilzewski J., Wcisło P., Yu S., Zak E.J. The HITRAN2016 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 203. P. 3–69. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2017.06.038.
12. Jacquinet-Husson N., Armante R., Scott N.A., Chédin A., Crépeau L., Boutammine C., Bouhdaoui A., Crevoisier C., Capelle V., Boonne C., Poulet-Crovisier N., Barbe A., Benner D.C., Boudon V., Brown L.R., Buldyreva J., Campargue A., Coudert L.H., Devi V.M., Down M.J., Drouin B.J., Fayt A., Fittschen C., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hill C., Hodnebrog Ø., Hu S.-M., Jacquemart D., Jolly A., Jiménez E., Lavrentieva N.N., Liu A.-W., Lodi L., Lyulin O.M., Massie S.T., Mikhailenko S., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A., Nielsen C.J., Orphal J., Perevalov V.I., Perrin A., Polovtseva E., Predoi-Cross A., Rotger M., Ruth A.A., Yu S.S., Sung K., Tashkun S.A., Tennyson J., Tyuterev Vl.G., Vander Auwera J., Voronin B.A., Makie A. The 2015 Edition of the GEISA spectroscopic database // J. Mol. Spectrosc. 2016. V. 327. P. 31–72. DOI: 10.1016/j.jms.2016.06.007.
13. Toth R.A., Brown L.R., Miller C.E., Malathy Devi V., Chris Benner D. Line strengths of 12C16O2: 4550–7000 cm-1 // J. Mol. Spectrosc. 2006. V. 239, N 2. P. 221–242.
14. Sironneau V.T., Hodges J.T. Line shapes, positions and intensities of water transitions near 1.28 mm // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 152. P. 1–15.
15. Lodi L., Tennyson J., Polyansky O.L. A global, high accuracy ab initio dipole moment surface for the electronic ground state of the water molecule // J. Chem. Phys. 2011. V. 135. P. 034113-1–10.
16. Gribanov K., Jouzel J., Bastrikov V., Bonne J.-L., Breon F.-M., Butzin M., Cattani O., Masson-Delmotte V., Rokotyan N., Werner M., Zakharov V. Developing a Western Siberia reference site for tropospheric water vapour isotopologue observations obtained by different techniques (in situ and remote sensing) // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. P. 5943–5957.
17. Palm M. Theoretical background SFIT4, Sfit4 Error Analysis Workshop, 2013.
18. Rinsland C.P., Nicholas B.J., Connor B.J., Logan J.A., Pougatchev N.S., Goldman A., Murcray F.J., Stephen T.M., Pine A.S., Zander R., Mahieu E., Demoullin P. Northern and southern hemisphere ground-based infrared spectroscopic measurements of tropospheric carbon monoxide and ethane // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103. P. 28197–28218.
19. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Leetmaa A., Reynolds B., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // B. Am. Meteorol. Soc. 1996. V. 77. P. 437–471.
20. URL: http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/reanalysis/
21. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov Y., Barbe A., Chris Benner D., 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., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.07.002.
22. Jacquinet-Husson N., Crepeau L., Armante R., Boutammine C., Chédin A., Scott N.A., Crevoisier C., Capelle V., Boone C., Poulet-Crovisier N., Barbe A., Campargue A., Chris Benner D., 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., Li-Hong Xu, 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.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. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2011.06.004.
23. Shillings J.L., Ball S.M., Barber M.J., Tennyson J., Jones R.L. An upper limit for water dimer absorption in the 750 nm spectral region and a revised water line list // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 9. P. 4273–4287. DOI: 10.5194/acp-11-4273-2011.