Том 32, номер 10, статья № 1

Аннотация:

Рассмотрены вклады поглощения димерами воды в континуальное поглощение водяного пара в ИК-области, определяемые как разность между экспериментальными данными и данными расчета по асимптотической теории крыльев линий (АТКЛ). В расчетах АТКЛ использованы контуры линий, параметры в которых найдены подгонкой к экспериментальным данным Берча и к данным Фурье-измерений в ИК-окнах Н₂О. Расчет с контуром, описывающим данные Берча в области 2000–3000 см^-1, показывает удовлетворительное согласие с данными CRDS-измерений между другими ИК-полосами водяного пара. В пределах полос поглощения оба вида контуров дают близкие значения поглощения, которое может быть обусловлено вкладом стабильных димеров.

Ключевые слова:

водяной пар, континуальное поглощение, димеры воды, континуум Берча, измерения FTIR, СRDS

Список литературы:

1. Пташник И.В. Димеры воды: «неизвестный» эксперимент // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 4. С. 359–362.
2. Burch D.E. Absorption by H₂O in narrow windows between 3000–4200 cm^-1 // Report N AFGL-TR-85-0036.
3. Schofield D.P., Kjaergaard H.G. Calculated OH- stretching and HOH-bending vibrational transitions in the water dimer // Phys. Chem. Chem. Phys. 2003. V. 5. P. 3100–3105.
4. Ptashnik I.V., Smith K.M., Shine K.P., Newnham D.A. Laboratory measurements of water vapour continuum absorption in spectral region 5000–5600 cm^-1: Evidence for water dimers // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2004. V. 130. P. 2391–2408.
5. Ptashnik I.V. Evidence for the contribution of water dimers to the near-IR water vapour self-continuum // J. Quant. Spectrosc. Radiation. Transfer. 2008. V. 109. P. 831–852.
6. Stogryn D.E., Hirshfelder J.O. Contribution of bound, metastable and free molecules to the second virial coefficients and some properties of double molecules // J. Chem. Phys. 1959. V. 31. P. 1531–1345.
7. Ptashnik I.V., Shine K.P., Vigasin A.A. Water vapour self-continuum and water dimers: 1. Analysis of recent work // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112. P. 1286–1303.
8. 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.
9. Serov E.A., Odintsova T.A., Tretyakov M.Yu., Semenov V.E. On the origin of the water vapor continuum absorption within rotational and fundamental vibrational bands // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 193. P. 1–12.
10. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 216 с.
11. Богданова Ю.В., Родимова О.Б. Соотношение между поглощением мономерами и димерами водяного пара в пределах вращательной полосы Н₂О // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 5. С. 341–348; Bogdanova Yu.V., Rodimova O.B. Ratio between monomer and dimer absorption in water vapor within the H₂O rotational band // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 5. P. 457–465.
12. Odintsova T.A., Tretyakov M.Yu., Pirali O., Roy P. Water vapor continuum in the range of rotational spectrum of H₂O molecule: New experimental data and their comparative analysis // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 187. P. 116–123.
13. Богданова Ю.В., Родимова О.Б. О вкладах димерного и мономерного поглощения в ИК-спектры водяного пара // Оптика атмосф. и океана. Физика атмосферы: Сб. докл. XXIV междунар. симпоз. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2018. С. А19–А22. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
14. 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 and 351 K // J. Geophys. Res. 2009. V. 114, N D21301. 23 p.
15. 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 experiments // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, N D16305. 16 p.
16. Вaranov 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. P. 1304–1313.
17. Burch D., Alt R. Continuum absorption by H₂O in the 700–1200 and 2400–2800 cm^-1 windows // Report N AFGL-TR-84-0128. Hanscom AFB, MA. 1984. 31 p.
18. Lechevallier L., Vasilchenko S., Grilli R., Mondelain D., Romanini D., Campargue A. The water vapor 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.
19. Климешина Т.Е., Богданова Ю.В., Родимова О.Б. Континуальное поглощение водяным паром в окнах прозрачности атмосферы 8–12 и 3–5 мкм // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 9. С. 765–769; Klimeshina Т.Е., Bogdanova Yu.V., Rodimova O.B. Continuum absorption by water vapor in the 8–12 and 3–5 mm atmospheric transparency windows // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 1. P. 71–76.
20. Гордов Е.П., Творогов С.Д. Метод полуклассического представления квантовой теории. Новосибирск: Наука, 1984. 167 с.
21. Burch D.E., Gryvnak D.A., Pembrook J.D. Investigation of the absorption of infrared radiation by atmospheric gases: Water, nitrogen, nitrous oxide // Report N AFCRL-71-0124. U-4897. 1971.
22. Burch D.E. Continuum absorption by atmospheric H₂O // Proc. SPIE. 1981. V. 277. P. 28–39.
23. Hartmann J.M., Perrin M.Y., Ma Q., Tipping R.H. The infrared continuum of pure water vapor: Calculations and high-temperature measurements // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1993. V. 49. P. 675–691.
24. Ma Q., Tipping R.H., Leforestier C. Temperature dependences of mechanisms responsible for the water-vapor continuum absorption: 1. Far wings of allowed lines // J. Chem. Phys. 2008. V. 128. P. 124313-1–17.
25. Климешина Т.Е., Родимова О.Б. Расчет континуального поглощения Н₂О в ИК-диапазоне, основанный на измерениях Берча // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 8. С. 628–632.
26. Kjaergaard H.G., Garden A.L., Chaban G.M., Gerber R.B., Matthews D.A., Stanton J.F. Calculation of vibrational transition frequencies and intensities in water dimer: Comparison of different vibrational approaches // J. Phys. Chem. A 2008. V. 112. P. 4324–4335.
27. 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.
28. 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.
29. 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.
30. Mondelain D., Aradj A., Kassi S., Campargue A. The water vapour self-continuum by CRDS at room temperature in the 1.6 mm transparency window // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 381–391.
31. Kuyanov-Prozument K., Choi M.Y., Vilesov A.F. Spectrum and infrared intensities of OH-stretching bands of water dimmers // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. P. 014304.
32. Simonova A.A., Ptashnik I.V. Estimation of water dimers contribution to the water vapour continuum absorption within 0.94 and 1.13 mm bands // Proc. SPIE. 2016. V. 10035. P. 100350K-1–5.
33. 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; Тvorogov S.D. Problem of centers of mass within the problem of the contour of spectral lines. 1. Existence of long trajectories // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 3. P. 257–263.
34. Bogdanova Yu.V., Rodimova O.B. Role of diffusion in the violation of the long-wave approximation in line wings // Intern. J. Quant. Chem. 2012. V. 112, iss. 17. P. 2924–2931.