Том 26, номер 01, статья № 7

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 ¹³CH₄/¹²CH₄ (δ¹³C_CH4) и ¹³CO₂/¹²CO₂ (δ¹³C_CO2) 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.