Оценка содержания парниковых газов в атмосфере с помощью динамического фурье-спектрометра

Авторы: Будников А.А.
Опубликовано в выпуске: #6(83)/2023
DOI: 10.18698/2541-8009-2023-6-905
Раздел: Физика | Рубрика: Приборы и методы экспериментальной физики
Ключевые слова: инфракрасные спектры поглощения, углекислый газ, метан, инфракрасная спектрометрия, динамический фурье-спектрометр, спектральный коэффициент пропускания, интегральная концентрация, объемная концентрация
Опубликовано: 19.06.2023

Атмосфера Земли состоит из различных газов и частиц аэрозоля. Без водяного пара, содержание которого составляет до 4 %, атмосфера на 99,9 % состоит из кислорода, азота и аргона. Однако парниковые газы, содержащиеся в 0,1 %-ном остатке, оказывают сильное влияние на атмосферные процессы, такие как погода, климат, взаимодействие поверхности Земли с солнечным излучением. Парниковые газы поглощают собственное тепловое излучение Земли, увеличивая среднюю температуру воздуха. Избыточная концентрация парниковых газов представляет угрозу стабильности земных климатических условий, приводит к глобальному потеплению, что в данный момент является главной экологической проблемой человечества. В статье представлены результаты мониторинга содержания парниковых газов в открытой атмосфере. Работа осуществлялась с помощью макета на основе динамического фурье-спектрометра, который способен регистрировать инфракрасные спектры поглощения в диапазоне длин волн от 1,0 до 2,2 мкм со спектральным разрешением 10 см^–1. Проведена запись значений коэффициента пропускания атмосферы в условиях городской инфраструктуры. По результатам обработанных данных была получена информация об изменении объемных концентраций углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄).

Литература

[1] Chevallier F., Deutscher N.M., Conway T.H. et al. Global CO2 fluxes inferred from surface air-sample measurements and from TCCON retrievals of the CO2 total column. Geophysical Research Letters, 2011, vol. 38 (24), no. 1–5. http://doi.org/10.1029/2011gl049899

[2] Merzdorf Evans J. NASA Science Enables First-of-its-Kind Detection of Reduced Human CO2 Emissions. URL: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/for-the-1st-time-nasa-spots-short-term-drops-in-co2-emissions-from-human-activity (accessed June 27, 2022).

[3] Brad Weir, Crisp D., O’Dell C.W. et al. Regional impacts of COVID-19 on carbon dioxide detected worldwide from space. Science Advances, 2021, vol. 7, iss. 45.

[4] Беккер Ю. Мир химии. Спектроскопия. Москва, Техносфера, 2009. 528 c.

[5] Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии. Москва, Наука, 2006, 275 с.

[6] Birch J.R., Clarke F.J.J. Fifty Categories of Ordinate Error in Fourier Transform Spectroscopy. Spectroscopy Europe, 1995, vol. 7, no. 4, pp. 16–22.

[7] Griffiths P.R., De Haseth J.A. Fourier transform infrared spectrometry. John Wiley & Sons, 2007, 560 p.

[8] Kauppinen J., Partanen J. Fourier transforms in spectroscopy. John Wiley & Sons, 2001, 261 p.

[9] Patadia F., Levy R.C., Mattoo S. Correcting for trace gas absorption when retrieving aerosol optical depth from satellite observations of reflected shortwave radiation. Atmos. Meas. Tech., 2018, no. 11, pp. 3205–3219. http://doi.org/10.5194/amt-2018-7