Том 24, номер 12, статья № 13

Аннотация:

Представлен банк параметров спектральных линий молекулы углекислого газа CDSD (Carbon Dioxide Spectroscopic Databank), разработанный в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. Этот банк базируется на теоретических моделях эффективных гамильтонианов и операторов эффективного дипольного момента, глобально описывающих спектры высокого разрешения молекулы CO₂, обусловленные переходами внутри основного электронного состояния. Параметры этих моделей подогнаны нелинейным методом наименьших квадратов к центрам и интенсивностям спектральных линий, собранным по публикациям. Обсуждаются три версии банка данных. Первая версия (CDSD-296) нацелена на атмосферные приложения. Вторая (CDSD-1000) разработана для приложений в диапазоне температур 296-2500°K. И наконец, третья версия (CDSD-4000) может быть использована в области температур 2500-5000°K. Представлена информация об использовании этого банка данных для атмосферных и высокотемпературных приложений.

Ключевые слова:

CO₂, CDSD, HITRAN, HITEMP, GEISA, базы данных, высокие температуры

Список литературы:

1. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A., Benner D.C., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Champion J.P., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Fally S., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A., Jacquemart D., Lacome N., Lafferty W.J., Mandin J.-Y., Massie S.T., Mikhailenko S., Moazzen-Ahmadi N., Naumenko O., Nikitin A., Orphal J., Predoi-Cross A., Perevalov V., Perrin A., Rinsland C.P., Rotger M., Simeckova M., Smith M.A.H., Tashkun S., Tennyson J., Toth R.A., Vandaele A.-C., Vander Auwera J. The HITRAN 2008 Molecular Spectroscopic Database // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2009. V. 110, N 9-10. P. 533-572.
2. Jacquinet-Husson N., Crepeau L., Armante R., Boutammine C., Chedin A., Scott N.A., Crevoisier C., Capelle V., Boone C., Poulet-Crovisier N., Barbe A., Campargue A., Chris Benner D., Benilan Y., Bezard 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., Kleinbohl A., Kwabia-Tchana F., Lavrentieva N., Lacome N., Xu Li-Hong, Lyulin O.M., Mandin J.-Y., Maki A., Mikhailenko S., Miller C.E., Mishina T., Moazzen-Ahmadi N., Muller 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. and Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 15. P. 2395-2445.
3. Rothman L.S., Gordon I.E., Barber R.J., Dothe H., Gamache R.R., Goldman A., Perevalov V.I., Tashkun S.A., Tennyson J. HITEMP, the High-Temperature Molecular Spectroscopic Database // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 15. P. 2139-2150.
4. Grosshandler W.L. RADCAL: A narrow-band model for radiation calculations in a combustion environment // Technical Report NIST Technical note 1402. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 1993. V. 205, N 2. P. 239-247.
5. Scutaru D., Rosenmann L., Taine J. Approximate intensities of CO₂ hot bands at 2.7, 4.3, and 12 mm for high temperature and medium resolution applications // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1994. V. 52, N 6. P. 765-781.
6. Soufiani A., Taine J. High temperature gas radiative property parameters of statistical narrow-band model for H₂O, CO₂ and CO, and correlated-k model for H₂O and CO₂ // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. V. 40, N 4. P. 987-991.
7. Perevalov V.I., Tashkun S.A. CDSD-296 (Carbon Dioxide Spectroscopic Databank): updated and enlarged version for atmospheric applications // Proc. the 10th HITRAN database conference. June 2008, Cambridge, MA, USA.
8. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.L., Bykov A.D., Lavrentieva N.N. CDSD-1000, the high-temperature carbon dioxide spectroscopic databank // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2003. V. 82, N 1-4. P. 165-196.
9. Tashkun S.A., Perevalov V.I. CDSD-4000: High-resolution, high-temperature carbon dioxide spectroscopic databank // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 9. P. 1403-1410.
10. Быков А.Д., Лаврентьева Н.Н., Синица Л.Н. Расчет коэффициентов уширения и сдвига спектральных линий углекислого газа для высокотемпературных баз данных // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 12. С. 1098-1102.
11. Перевалов В.И., Теффо Ж.Л., Люлин О.М., Лободенко Е.И., Сулакшина О.Н., Ташкун С.А., Тютерев Вл.Г. Глобальное описание микроволновых, инфракрасных и видимых спектров линейных молекул CO₂ и N₂O в рамках метода эффективных операторов // Оптика атмосф. и океана. 1997. Т. 10, № 7. С. 761-785.
12. Перевалов В.И., Ташкун С.А., Тютерев Вл.Г., Люлин О.М. Глобальное моделирование спектров высокого разрешения молекул атмосферных газов // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 5. С. 398-407.
13. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.L., Rothman L.S., Tyuterev Vl.G. Global fitting of 12C16O2 vibrational-rotational line positions using the effective Hamiltonian approach // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1998. V. 60, N 5. P. 785-801.
14. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.L., Tyuterev Vl.G. Global fit of 12C16O2 vibrational-rotational line intensities using the effective operator approach // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1999. V. 62, N 5. P. 571-598.
15. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.L., Bykov A.D., Lavrentieva N.N. CDSD-296, the carbon dioxide spectroscopic databank: version for atmospheric applications // Proc. the XIV symposium on high resolution molecular spectroscopy, Krasnoyarsk, Russia, 6-11 July 2003. С. 23.
16. Фло Ж.-М., Пикколо К., Карли Б., Перрен А., Кудер Л.Х., Теффо Ж.Л., Браун Л.Р. Параметры молекулярных линий для эксперимента MIPAS (Интерферометр Майкельсона для пассивного зондирования атмосферы) // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 3. С. 194-205.
17. Crisp D., Atlas R.M., Breon F.-M., Brown L.R., Burrows J.P., Ciais P., Connor B.J., Doney S.C., Fung I.Y., Jacob D.J., Miller C.E., O'Brien D., Pawson S., Randerson J.T., Rayner P., Salawitch R.J., Sander S.P., Sen B., Stephens G.L., Tans P.P., Toon G.C., Wennberg P.O., Wofsy S.C., Yung Y.L., Kuang Z., Chudasama B., Sprague G., Weiss B., Pollock R., Kenyon D., Schroll S. The Orbiting Carbon Observatory (OCO) mission // Adv. Space Research. 2004. V. 34, N 4. P. 700-709.
18. Toth R.A., Brown L.R., Miller C.E., Malathy Devi V., Chris D. Benner Spectroscopic database of CO₂ line parameters: 4300-7000 cm^-1 // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2008. V. 109, N 6. P. 906-921.
19. Campargue A., Perevalov B.V. Comment on "Spectroscopic database of CO₂ line parameters: 4300-7000 cm-1" // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2008. V. 109, N 12-13. P. 2261-2271.
20. Wattson R.B., Rothman L.S. Direct numerical diagonalization: wave of the future // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1992. V. 48, N 5-6. P. 763-780.
21. Wilquet V., Mahieux A., Vandaele A.C., Perevalov V.I., Tashkun S.A., Fedorova A., Korablev O., Montmessin F., Dahoo R., Bertaux J.-L. Line parameters for the 01111-00001 band of 12C16O18O from SOIR measurements of the Venus atmosphere // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2008. V. 109, N 6. P. 895-905.
22. Allen M.G. Diode laser absorption sensors for gas dynamics and combustion flows // Measurement Sci. Technol. 1998. V. 9, N 4. P. 545-562.
23. Schafer K., Helard J., Lister D.H., Wilson C.W., Howes R.J., Falk R.S., Lindermeir E., Birk M., Wagner G., Haschberger P., Bernard M., Legras O., Wiesen P., Kurtenbach R., Brockmann K.J., Kriesche V., Hilton M., Bishop G., Clarke R., Workman J., Caola M., Geatches R., Burrows R., Black J.D., Herve P., Vally J. Nonintrusive optical measurements of aircraft engine exhaust emissions and comparison with standard intrusive techniques // Appl. Opt. 2000. V. 39, N 3. P. 441-455.
24. Pollack J.B., Dalton J.B., Grinspoon D., Wattson R.B., Freedman R., Crisp D., Allen D.A., Bezard B., DeBergh C., Giver L.P., Ma Q., Tipping R. Near-infrared light from Venus' nightside: a spectroscopic analysis // Icarus. 1993. V. 103, N 1. P. 1-42.
25. Bharadwaj S.P., Modest M.F. Medium resolution transmission measurements of CO₂ at high temperature - an update // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2007. V. 103, N 1. P. 146-155.
26. Ferriso C.C., Ludwig C.B., Acton L. Spectral-emissivity measurements of the 4.3 CO₂ band between 2650 and 3000 K // J. Opt. Soc. Amer. 1966. V. 56, N 2. P. 171-173.
27. Swain M.R., Tinetti G., Vasisht G., Deroo P., Griffith C., Bouwman J., Chen P., Yung Y., Burrows A., Brown L.R., Matthews J., Rowe J.F., Kuschnig R., Angerhausen D. Water, methane, and carbon dioxide present in the dayside spectrum of the exoplanet HD 209458b // Astrophys. J. 2009. V. 704, N 2. P. 1616-1621.
28. Tinetti G., Deroo P., Swain M.R., Griffith C.A., Vasisht G., Brown L.R., Burke C., McCullough P. Probing the terminator region atmosphere of the hot-jupiter xo-1b with transmission spectroscopy // Astrophys. J. 2010. V. 712, N 2. P. L139-L142.
29. Ozawa T., Garrison M.B., Levin D.A. Accurate molecular and soot infrared radiation model for high-temperature flows // J. Thermophys. Heat Transfer. 2007. V. 21, N 1. P. 19-27.
30. Andre' F., Vaillon R. A database for the SLMB modeling of the full spectrum radiative properties of CO₂ // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer 2010. V. 111, N 3. P. 325-330.
31. Cami J., Van Malderen R., Markwick A.J. SPECTRA-FACTORY.NET: A database of molecular model spectra // Astrophys. J. Suppl. Series. 2010. V. 187, N 2. P. 409-415.
32. Becher V., Clausen S., Fateev A., Spliethoff H. Validation of spectral gas radiation models under oxyfuel conditions. Part A: Gas cell experiments // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2011. V. 5S, N 1. P. S76-S99.
33. Packan D., Laux C.O., Gessman R.J., Pierrot L., Kruger C.H. Measurement and modeling of OH, NO, and CO₂ infrared radiation at 3400 K // J. Thermophys. Heat Transfer. 2003. V. 17, N 4. P. 450-456.
34. Depraz S., Perrin M.Y., Soufiani A. Infrared emission spectroscopy of CO2 at high temperature. Part I: Experimental setup and source characterization // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2011 (в печати). doi: 10.1016/j.jqsrt.2011.09.002.
35. Wright M.J., Tang C.Y., Edquist K.T., Hollis B.R., Krasa P., Campbell C.A. A review of aerothermal modeling for Mars entry missions // AIAA. 2010. P. 1-38. 2010-0443.
36. Perrin M.Y., Riviere P., Soufiani A. Radiation database for Earth and Mars entry // EN-AVT-162-08. RTO AVT/VKI Lecture Series on Non-equilibrium gas dynamics from physical models to hypersonic flights. 2008.
37. Depraz S., Perrin M.Y., Riviere Ph., Soufiani A. Infrared emission spectroscopy of CO₂ at high temperature. Part II: Experimental results and comparisons with spectroscopic databases // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2011 (в печати). doi: 10.1016/j.jqsrt.2011.09.013.