Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 34, номер 01, статья № 3

Дейчули В. М., Петрова Т. М., Солодов А. М., Солодов А. А., Чеснокова Т. Ю., Трифонова-Яковлева А. М. Параметры линий поглощения молекулы воды в спектральной области 5900–6100 см^-1. // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 01. С. 20–25. DOI: 10.15372/AOO20210103.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

В области 5900–6100 см^-1 на Фурье-спектрометре Bruker IFS 125 HR зарегистрированы линии поглощения молекулы воды, уширенные давлением атмосферного воздуха. Определены интенсивности, коэффициенты уширения и сдвига линий поглощения H₂O для контура линий Фойгта и модифицированного контура Фойгта, учитывающего зависимость уширения от скоростей сталкивающихся молекул. Проведено моделирование атмосферного пропускания с использованием параметров линий поглощения Н₂О из различных версий спектроскопических баз данных HITRAN и GEISA и с определенными нами параметрами; выполнено сравнение с измеренными атмосферными солнечными спектрами. Показано, что применение наших параметров линий поглощения Н₂О позволяет улучшить согласие между модельными и измеренными атмосферными спектрами.

Ключевые слова:

водяной пар, Фурье-спектроскопия, атмосферное пропускание, параметры линий поглощения

Список литературы:

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. Щербаков А.П. Применение методов теории распознавания образов для идентификации линий в колебательно-вращательных спектрах // Оптика атмосф. и океана. 1997. Т. 10, № 8. С. 947–958.
8. Петрова Т.М., Солодов А.М., Щербаков А.П., Дейчули В.М., Солодов А.А., Пономарев Ю.Н., Чеснокова Т.Ю. Параметры уширения линий поглощения молекулы воды давлением аргона, полученные с помощью различных моделей формы контура // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 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.