Estimation of H2O Absorption Line Contributions to Atmospheric Transmission in the Ultraviolet Spectral Region

Abstract

В настоящее время наиболее полным теоретическим набором линий поглощения мономера водяного пара является новый расчет POKAZATEL, в котором содержатся линии Н2О до энергии диссоциации 40000 см -1 (0,25 мкм). Проведено моделирование атмосферного пропускания УФ излучения с использованием линий Н2О из расчета POKAZATEL. В УФ диапазоне уточнены параметры уширения линий поглощения с использованием различных аппроксимаций. Показано, что вклад новых линий поглощения Н2О в атмосферное пропускание может достигать 0,03 в диапазоне около 25000 см -1 при спектральном разрешении 0,01 см -1 . Ключевые слова: водяной пар, ультрафиолетовый диапазон, атмосферное пропускание, линии поглощения Введение Водяной пар поглощает около 60% солнечного излучения, поступающего в атмосферу [1]. Наибольшее поглощение водяным паром солнечного излучения наблюдается в ближнем ИК и видимом диапазонах, но также он имеет полосы поглощения в УФ диапазоне. В исследованиях Du et al [2] было показано, что водяной пар дает суммарный вклад около 1% в радиационный форсинг в диапазоне 290-350 нм, при этом спектральные различия в прямых и диффузных потоках солнечного излучения у земной поверхности за счет неучета поглощения водяным паром могут достигать 22% при спектральном разрешении 2 см -1 . Неучет поглощения водяным паром в моделировании атмосферного радиационного переноса может приводить к значительной погрешности в результатах восстановления содержания O3, O4, HONO и OClO из атмосферных солнечных спектров [3]. Экспериментальные измерения спектра поглощения водяного пара в УФ области затруднительны из-за слабого поглощения. В настоящее время получено мало данных по сечениям поглощения водяного пара в УФ диапазоне, и они достаточно противоречивы,

Modeling of the atmospheric transmission of UV radiation with use of different data on water vapor absorption lines

“…The most complete calculated H 2 O line list POKAZATEL 2 can be noted, where the experimental energy levels 3 were used to precise the potential energy surface up to dissociation (41000 cm -1 , about 244 nm). In our work [4], the H 2 O lines contribution to absorption of solar radiation in the UV region was estimated for that H 2 O broadening line parameters were defined with use of JJ'-dependence 5 , and additional labeling of H 2 O lines from POKAZATEL line list was carried out. After POKAZATEL, the calculation of Conway et al 6 have appeared, where improved data on water potential energy surface and dipole moment surface were presented.…”

“…The line shape parameters, needed for the atmospheric transmission simulation, such as air-and self-broadening coefficients and temperature-dependence exponent are absent in W2020 data base. Therefore, to estimate these parameters, we used the method described in work 4 . At last, new version of spectroscopic data base HITRAN2020 9 should be noted, in which H 2 O lines on basis of data of Conway et al were added in the UV region.…”

Моделирование Атмосферного Пропускания Уф Излучения С использованием Различных Данных По Линиям Поглощения Водяного пара

“…Поэтому в настоящее время активно развиваются теоретические исследования спектров поглощения Н 2 О. Среди них можно отметить наиболее полный расчет H 2 16 O POKAZATEL [2], в котором для уточнения потенциала были использованы экспериментальные уровни энергии [3] до диссоциации. В нашей работе [4] Параметры линий поглощения H 2 O взяты согласно данным Conway [6] и JJ-зависимости [5].…”

“…В работе[7] отсутствуют параметры контура линии, такие как уширение воздухом, самоуширение и коэффициент температурной зависимости, необходимые для моделирования пропускания. Поэтому для того, чтобы оценить эти параметры, была применена методика, описанная в работе[4].И наконец, нужно отметить новую версию спектроскопической базы данных HITRAN2020[8], в которую добавили линии Н 2 О в УФ диапазоне на основе данных Conway.В нашей работе проведено моделирование атмосферного пропускания с различными новыми данными по линиям поглощения Н 2 О и сделаны оценки согласия модельных спектров.На рис. 2 сверху показано атмосферное пропускание, вычисленное с различным спектральным разрешением на наклонной трассе через всю атмосферу с учетом основных поглощающих газов для метеомоделей лета средних широт.…”