Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 39, номер 07, статья № 3

Родимова О. Б. Континуальное поглощение водяного пара в крыле и в пределах полосы v₂ при нарушении длинноволнового приближения для центров масс молекул. // Оптика атмосферы и океана. 2026. Т. 39. № 07. С. 568–573. DOI: 10.15372/AOO20260703.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Рассматривается возможная структура континуального поглощения водяного пара. Представлены результаты расчета континуального поглощения и его температурной зависимости в пределах полосы v₂ H₂O и в ее высокочастотном крыле на основе асимптотической теории крыльев линий с учетом нарушения длинноволнового приближения для центров масс молекул. Для объяснения спектрального и температурного поведения коэффициента континуального поглощения использован один и тот же контур линии во всем исследуемом диапазоне. Результаты исследования важны для задач спектроскопии и распространения излучения в различных средах.

Ключевые слова:

континуальное поглощение, полоса v2 H2O, температурная зависимость, крылья линий, димерное поглощение

Список литературы:

1. Burch D.E. Continuum absorption by atmospheric H₂O // Proc. SPIE. 1981. V. 277. P. 28–39.
2. Tobin D.C., Strow L.L., Lafferty W.J., Olson W.B. Experimental investigation of the self- and N₂-broadened continuum within the v₂ band of water vapor // Appl. Opt. 1996. V. 35, N 24. P. 4724–4734. DOI: 10.1364/AO.35.004724.
3. Paynter D.J., Ptashnik I.V., Shine K.P., Smith K.M., McPheat R.M., Williams R.G. Laboratory measurements of the water vapor continuum in the 1200–8000 cm^-¹ region between 293 K and 351 K // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. P. D21301. DOI: 10.1029/2008JD011355.
4. Ptashnik I.V., Petrova T.M., Ponomarev Yu.N., Shine K.P., Solodov A.A., Solodov A.M. Near-infrared water vapour self-continuum at close to room temperature // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 120. P. 23–35. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.02.016.
5. Пташник И.В., Климешина Т.Е., Петрова Т.М., Солодов А.А., Солодов А.М. Континуальное поглощение водяного пара в полосах 2,7 и 6,25 мкм при пониженных температурах // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 9. С. 772–776. DOI: 10.15372/AOO20150902; Ptashnik I.V., Klimeshina T.E., Petrova T.M., Solodov A.A., Solodov A.M. Water vapor continuum absorption in the 2.7 and 6.25 mm bands at decreased temperatures // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 3. P. 211–215.
6. Ptashnik I.V., Klimeshina T.E., Solodov A.A., Vigasin A.A. Spectral composition of the water vapour self-continuum absorption within 2.7 and 6.25 mm bands // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 228. P. 97–105. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.02.024.
7. Simonova A.A., Ptashnik I.V., Shine K.P. Semi-empirical water dimer model of the water vapour self-continuum within the IR absorption bands // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2024. V. 329. P. 109198. DOI: 10.2139/ssrn.4826877.
8. Bignell K.J. The water-vapor infrared continuum // Q. J. Roy. Meteor. Soc. 1970. V. 96, N 409. P. 390–403.
9. Burch D.E., Gryvnak D.A., Pembrock J.D. Investigation of the absorption of infrared radiation by atmospheric gases: Water, nitrogen, nitrous oxide. AFCRL-71-0124 Semi-Annual Technical Report N 2. 1971.
10. Watkins W.R., White K.O., Bower L.R., Sojka B.Z. Pressure dependence of the water vapor continuum absorption in the 3.5–4.0 mm region // Appl. Opt. 1979. V. 18, N 8. P. 1149–1160.
11. Burch D.E., Alt R.L. Continuum absorption by H₂O in the 700–1200 and 2400–2800 cm^-¹ windows. Report N AFGL-TR-84-0128. 1984. 31 p.
12. Baranov Yu.I., Lafferty W.J. The water-vapor continuum and selective absorption in the 3–5 mm spectral region at temperatures from 311 to 363 K // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 8. P. 1304–1313.
13. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M., Williams R.G. Water vapor self-continuum absorption in near-infrared windows derived from laboratory measurements // J. Geophys. Res.: Atmos. 2011. V. 116. P. D16305. DOI: 10.1098/rsta.2011.0218
14. Campargue A., Kassi S., Mondelain D., Vasilchenko S., Romanini D. Accurate laboratory determination of the near infrared water vapor self-continuum: A test of the MT_CKD model // J. Geophys. Res.: Atmos. 2016. V. 121. P. 13180–13203. DOI: 10.1002/2016JD025531.
15. Richard L., Vasilchenko S., Mondelain D., Ventrillard I., Romanini D., Campargue A. Water vapor self-continuum absorption measurements in the 4.0 and 2.1 mm transparency windows // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 201. P. 171–179. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2017.06.037.
16. Lechevallier L., Vasilchenko S., Grilli R., Mondelain D., Romanini D., Campargue A. The water vapour self-continuum absorption in the infrared atmospheric windows: New laser measurements near 3.3 and 2.0 mm // Atmos. Meas. Tech. 2018. V. 11. P. 2159–2171. DOI: 10.5194/amt-11-2159-2018.
17. Богданова Ю.В., Климешина Т.Е., Родимова О.Б. Димерное поглощение в ИК-полосах водяного пара // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 10. С. 801–807. DOI: 10.15372/AOO20191001; Bogdanova Yu.V., Klimeshina T.E., Rodimova O.B. Dimer absorption within water vapor bands in the IR region // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 2. P. 134–140.
18. Родимова О.Б. Поглощение димерами воды в ИК-полосах водяного пара при различных температурах // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 2. С. 86–92. DOI: 10.15372/AOO20230202; Rodimova O.B. Absorption by water dimers in water vapor IR spectra at different temperatures // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 4. P. 293–299.
19. Tretyakov M.Yu., Serov E.A., Odintsova T.A. Equilibrium thermodynamic state of water vapor and the collisional interaction of molecules // Radiophys. Quant. Electron. 2012. V. 54, N 10. P. 700–716. DOI: 10.1007/s11141-012-9332-x.
20. Ruscic B. Active thermochemical tables: Water and water dimer // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. P. 11940–11953. DOI: 10.1021/jp403197t.
21. Leforestier C. Water dimer equilibrium constant calculation: A quantum formulation including metastable states // J. Chem. Phys. 2014. V. 140, N 7. P. 074106-1–074106-9. DOI: 10.1063/1.4865339.
22. Simonova A.A., Ptashnik I.V., Elsey J., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M. Water vapour self-continuum in near-visible IR absorption bands: Measurements and semiempirical model of water dimer absorption // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107957. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107957.
23. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 216 с.
24. Гордов Е.П., Творогов С.Д. Метод полуклассического представления квантовой теории. Новосибирск: Наука, 1984. 167 с.
25. Bogdanova Yu.V., Rodimova O.B. Line shape in far wings and water vapor absorption in a broad temperature interval // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 2298–2307. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2010.05.005.
26. Климешина Т.Е., Родимова О.Б. Расчет континуального поглощения Н₂О в ИК-диапазоне на основе измерений Берча // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 8. С. 628–632. DOI: 10.15372/AOO20190804.
27. Творогов С.Д. Проблема центров масс в задаче о контуре спектральных линий. I. Существование длинных траекторий // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 5. С. 413–419.
28. Богданова Ю.В., Климешина Т.Е., Родимова О.Б. Поглощение в крыльях полос водяного пара и нарушение длинноволнового приближения для центров масс молекул // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 805–815. DOI: 10.15372/AOO20161001; Bogdanova Yu.V., Klimeshina T.E., Rodimova O.B. Water vapor line wing absorption and violation of the long-wave approximation for molecular centers of mass // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 111–122.