Том 35, номер 12, статья № 10

Фирсов К. М., Чеснокова Т. Ю., Размолов А. А. Влияние континуального поглощения паров воды на радиационный форсинг углекислого газа в атмосфере для региона Нижнего Поволжья. // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 12. С. 1029–1035. DOI: 10.15372/AOO20221210.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Оценено влияние континуального поглощения водяного пара в атмосфере на радиационный форсинг СО2 на основе массовых расчетов потоков теплового излучения для летних месяцев 2021 г. в регионе Нижнего Поволжья. Для моделирования использовалась выборка, состоящая из 368 вертикальных профилей (четыре реализации за сутки на протяжении трех летних месяцев). Показано, что с ростом влажности вклад СО2 в радиационное воздействие на поверхность Земли уменьшается, что приводит к меньшему нагреву поверхности, при этом нагрев атмосферы увеличивается. Таким образом, усиление парникового эффекта за счет увеличения концентрации CO2 в условиях высокой влажности будет приводить к еще большему нагреву атмосферы. При этом доминирующую роль играет континуум водяного пара, а не селективное поглощение в полосах Н2О.

Ключевые слова:

атмосферный радиационный перенос, углекислый газ, континуум водяного пара, радиационный форсинг

Список литературы:

1. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, B. Zhou (eds.). Cambridge: Cambridge University Press, 2021. DOI: 10.1017/9781009157896.
2. Forster P., Ramaswamy V., Artaxo P., Berntsen T., Betts R., Fahey D.W., Haywood J., Lean J., Lowe D.C., Myhre G., Nganga J., Prinn R., Raga G., Schulz M., Van Dorland R. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing // Climate Change 2007. Cambridge: Cambridge University Press, 2007. P. 129–234.
3. Kiehl J.T., Ramanathan V. Radiative heating due to increased CO2: The role of H2O continuum absorption in the 12 and 18 mm region // J. Atmos. Sci. 1982. V. 39. P. 2923–2926. DOI: 10.1175/1520-0469.
4. Paynter D.J., Ramaswamy V. An assessment of recent water vapor continuum measurements upon longwave and shortwave radiative transfer // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. P. D20302. DOI: 10.1029/2010JD015505.
5. Paynter D.J., Ramaswamy V. Variations in water vapor continuum radiative transfer with atmospheric conditions // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. D16310. DOI: 10.1029/2012JD017504.
6. Михайлова В.А., Феськов С.В., Иванов А.И., Греков Л.И., Литинский А.О., Конобеева Н.Н., Белоненко М.Б, Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю., Порхун В.И., Иванченко Г.С., Лебедева О.С., Лебедев Н.Г., Завьялов В.Д., Крючков С.И. Моделирование неравновесных химико-физических процессов. Волгоград: Изд-во ВолГУБ, 2018. 256 с.
7. Mlawer E.J., Payne V.H., Moncet J.-L., Delamere J.S., Alvarado M.J., Tobin D.C. Development and recent evaluation of the MT_CKD model of continuum absorption // Phil. Trans. R. Soc. A. 2012. V. 370. P. 2520–2556.
8. Baranov Yu.I., Lafferty W.J., Ma Q., Tipping R.H. Water-vapor continuum absorption in the 800–1250 cm-1 spectral region at temperatures from 311 to 363 K // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2008. V. 109. P. 2291–2302.
9. Baranov Yu., 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.
10. Baranov Yu.I., Lafferty W.J. The water vapour self- and water-nitrogen continuum absorption in the 1000 and 2500 cm-1 atmospheric windows // Phil. Trans. R. Soc. A. 2012. V. 370. P. 2578–2589.
11. Anderson G., Clough S., Kneizys F., Chetwynd J., Shettle E. AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0–120 km). AFGL-TR-86-0110. Environmental Research Paper. N 954. Hanscom AFB: MA 01736. 1986. 25 p.
12. Gordon I.E., Rothman L.S., Hill C., Kochanov R.V., Tana Y., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Perevalov V.I., Perrin A., Shine K.P., Smith M.-A.H., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Barbe A., Császár A.G., Devi V.M., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Jolly A., Johnson T.J., Karman T., Kleiner I., Kyuberis A.A., Loos J., Lyulin O.M., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Moazzen-Ahmadi N., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Polyansky O.L., Rey M., Rotger M., Sharpe S.W., Sung K., Starikova E., Tashkun S.A., Vander Auwera J., Wagner G., Wilzewski J., Wcisło P., Yu S., Zak E.J. The HITRAN2016 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 203. P. 3–69. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2017.06.038.
13. Tipping R.H., Ma Q. Theory of the water vapor continuum and validations // Atmos. Res. 1995. V. 36. P. 69–94.
14. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 213 с.
15. Scribano Y., Leforestier C. Contribution of water dimer absorption to the millimeter and far infrared atmospheric water continuum // J. Chem. Phys. 2007. V. 126, N 23. P. 234301.
16. Vigasin A.A. Water vapor continuum absorption in various mixtures: Possible role of weakly bound complexes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2000. V. 64. P. 25–40.
17. 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. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2011.01.012.
18. Третьяков М.Ю., Кошелев М.А., Серов Е.А., Паршин В.В., Одинцова Т.А., Бубнов Г.М. Димер воды и атмосферный континуум // Успехи физ. наук. 2014. Т. 184. С. 1199–1215. DOI: 10.3367/UFNr.0184.201411c.1199.
19. Burch D.E., Alt R.L. Continuum absorption by H2O in the 700–1200 cm-1 and 2400–2800 cm-1 windows // Report AFGL-TR-84-0128 by Ford Aerospace and Communications Corporation, Aeronutronic Division to AFGL. United States Air Force, Hanscom AFB: Massachusetts 01731. 1984. 31 p.
20. Burch D.E. Investigation of the absorption of infrared radiation by atmospheric gases // Semi-Annual Technical Report. Philco-Ford Corporation, Aeronutronic Division, Newport Beach, CA. 1970. Rept. U-4784.
21. Burch D.E., Gryvnak D.A. Method of calculating H2O transmission between 333 and 633 cm-1. Report. 1979. P. 1–50.
22. Roberts R.E., Selby J.E.A., Biberman L.M. Infrared continuum absorption by atmospheric water vapor in the 8–12 micron meter window // Appl. Opt. 1976. V. 15. P. 2085–2090.
23. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.P., Williams R.G. Water vapor self-continuum absorption in near-infrared windows derived from laboratory measurements // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. P. D16305.
24. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M., Williams R.G. Water vapour foreign continuum absorption in near-infrared windows from laboratory measurements // Phil. Trans. R. Soc. 2012. V. 370. P. 2557–2577.
25. Shine K.P., Ptashnik I.V., Rädel G. The water vapor continuum: Brief history and recent developments // Surv. Geophys. 2012. V. 33. P. 535–555. DOI: 10.1007/s10712-011-9170-y.
26. Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю., Клиточенко И.И. Вклад континуального поглощения Н2О в потоки длинноволнового излучения облачной и безоблачной атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 843–849.
27. Чеснокова Т.Ю., Фирсов К.М., Размолов А.А. Вклад континуального поглощения водяного пара в радиационный баланс атмосферы при наличии перистых облаков // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 9. С. 743–751; Chesnokova T.Yu., Firsov K.M., Razmolov A.A. Contribution of the water vapor continuum absorption to the radiation balance of the atmosphere with cirrus clouds // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 1. P. 64–71.
28. Rädel G., Shine K.P., Ptashnik I.V. Global radiative and climate effect of the water vapor continuum at visible and near-infrared wavelengths // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2015. V. 141. P. 727–738. DOI: 10.1002/qj.2385.
29. Зуев В.Е., Комаров В.С. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 264 с.
30. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики. СПб.: Наука, 2003. 474 c.
31. Lacis A.A., Oinas V. A description of the k-distribution methods for modelling nongray gaseous absorption, thermal emission, and multiple scattering in vertically inhomogeneous atmospheres // J. Geophys. Res. 1991. V. 96, N D5. P. 9027–9063.
32. Творогов С.Д. Некоторые аспекты задачи о представлении функции пропускания в ряд экспонент // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 3. C. 315–326.
33. Мицель А.А., Пташник И.В., Фирсов К.М., Фомин Б.А. Эффективный метод полинейного счета пропускания поглощающей атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8, № 10. С. 1547–1551.
34. ECMWF ERA-5. https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5 (last access: 9.07.2022).