МОДЕЛИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО РАДИАЦИОННОГО ПЕРЕНОСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ЛИНИЯМ ПОГЛОЩЕНИЯ СН4 И Н2О В БЛИЖНЕМ ИК ДИАПАЗОНЕ

Спектральный диапазон 5500-6600 см-1 применяется для дистанционного определения содержания в атмосфере основных парниковых газов, частности, он содержит сильные полосы поглощения метана 5900-6100 см-1, которые используются в измерениях метана в международной сети TCCON[1] и спутника GOSAT[2]. Полосы поглощения Н2О в диапазоне 6500-6600 см-1 дают возможность определять содержание водяного пара в атмосфере из наземных измерений солнечного излучения на Фурье-спектрометре [3]. В работах [3,4] было показано, что неопределенности в определении содержания CH4 и H2O из измеренных солнечных спектров за счет различия в современных спектроскопических базах данных могут достигать 2% для CH4 и 5% для Н2О, и требуется уточнение параметров линий поглощения в данном диапазоне.
С помощью Фурье-спектрометра Bruker IFS 125HR (Институт оптики атмосферы СО РАН, г.Томск) были проведены измерения спектров поглощения молекул CH4 и H2O при вариации давления атмосферного воздуха (от 0 до 0,7 атм) в области 5900-6600 см-1. Определены значения интенсивностей, коэффициентов уширения и сдвига линий поглощения H2O и СН4 для стандартного контура линий Фойгта, обычно применяющегося в атмосферных расчетах, и модифицированного контура Фойгта qSDV[5], учитывающего зависимость уширения от скоростей сталкивающихся молекул.
Проведено моделирование атмосферного пропускания в исследуемом спектральном диапазоне на основе параметров линий поглощения из различных версий спектроскопических баз данных HITRAN[6] и GEISA[7] и данных, полученных авторами доклада, и сделано сравнение с атмосферными солнечными спектрами, измеренными на наземном Фурье-спектрометре[8]. С помощью программы SFIT4 на основе различных спектроскопических баз было проведено восстановление содержания метана в столбе атмосферы и сравнение погрешностей восстановления. Оценка погрешностей восстановления осуществлялась в соответствии с [9]. Были рассчитаны систематическая и случайная погрешности, погрешность сглаживания, критерий однородности и ряд других.
Использование наших данных по параметрам линий поглощения H2O и CH4 позволило улучшить согласие модельных спектров с измеренными солнечными спектрами и уменьшить спектроскопическую часть погрешности определения содержания метана.
Исследование выполнено при частичной поддержке РФФИ, грант № 18-45-700011 р_а и в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук.