Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phương pháp tham số hóa tần suất phân hủy ôzôn trong tầng đối lưu dưới bằng cách sử dụng dữ liệu từ các máy quang phổ cảm biến mảng photodiode
Tóm tắt
Các máy quang phổ sử dụng cảm biến mảng photodiode (PDA) ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các phép đo khí quyển trên không và trên mặt đất về mật độ lưu lượng quang phổ actinic do độ phân giải thời gian cao (dưới một giây). Tuy nhiên, chúng có độ nhạy hạn chế đối với bức xạ cực tím (UV) cho các bước sóng nhỏ hơn khoảng 305 nm. Điều này dẫn đến những bất định về tần suất phân hủy ôzôn được suy ra từ các phép đo mật độ lưu lượng quang phổ actinic sử dụng máy quang phổ PDA. Để khắc phục giới hạn này, một phương pháp tham số hóa được giới thiệu, phương pháp này ngoại suy dữ liệu về phía khoảng bước sóng có độ nhạy hạn chế của các máy quang phổ PDA (nhỏ hơn khoảng 305 nm). Phương pháp tham số hóa dựa trên mô phỏng truyền bức xạ và có hiệu lực cho các phép đo trong tầng đối lưu dưới. Các thành phần của phương pháp tham số hóa được đề xuất bao gồm bước sóng ngưỡng dưới của máy quang phổ PDA, cột ôzôn nghiêng (tỉ lệ giữa tổng cột ôzôn và cosine của góc thiên đỉnh mặt trời) và nhiệt độ môi trường. Các thử nghiệm tham số hóa với các phổ mật độ lưu lượng quang phổ actinic mô phỏng đã cho thấy bất định về tần suất phân hủy ôzôn được suy ra là ±5%. Các so sánh thực địa giữa kết quả tham số hóa với các phép đo độc lập về tần suất phân hủy ôzôn nằm trong khoảng ±10% đối với các góc thiên đỉnh mặt trời dưới 70^∘. Cuối cùng, phương pháp tham số hóa đã được áp dụng cho các phép đo trên không để nhấn mạnh lợi thế của độ phân giải thời gian cao của các máy quang phổ PDA trong việc nghiên cứu các trường tần suất phân hủy ôzôn trong điều kiện mây không đồng nhất.
Từ khóa
#quang phổ #ôzôn #phân hủy ôzôn #máy quang phổ #tần suất phân hủy ôzôn #khí quyển #độ nhạy UVTài liệu tham khảo
Anderson, G., Clough, S., Kneizys, F., Chetwynd, J., and Shettle, E., 1986: AFGL atmospheric constituent profiles (0–120 km), AFGL-TR-86-0110. Air Force Geophys. Lab., Hanscom Air Force Base, Bedford, Mass.
Atkinson, R., Baulch, D. L., Cox, R. A., Kerr, J. A., Rossi, M., and Troe, J., 1997: Evaluated kinetic and photochemical data from atmospheric chemistry, Supplement V., J. Phys. Chem. Ref. Data 26, 521–1011.
Bauer, D. L., Ottone, D., and Hynes, A. J., 2000: O(1D) quantum yields from O3 photolysis in the near UV region between 305 and 375 nm, Phys. Chem. 2, 1421–1424.
Bowker, D. E., Davis, R. E., Myrik, D. L., Stacy, K., and Jones, W. T., 1985: Spectral reflectance of natural targets for use in remote sensing studies, NASA Reference Publ. No. 1139.
Crawford, J., Shetter, R. E., Lefer, B. L., Cantrell C. A., Junkermann, W., Madronich, S., and Calvert, J. G., 2003: Cloud impacts on UV spectral actinic flux observed during IPMMI, J. Geophys. Res. 108, doi:10.1029/2002JD002731.
Cantrell, C. A., Calvert, J. G., Shetter, R. E., Lefer, B. L., and Edwards, G. D., 2003: Overview and conclusions of the International Photolysis Frequency Measurement and Modeling Intercomparison (IPMMI) study, J. Geophys. Res. 108, doi:10.1029/2002JD002962.
Daumont, D., Brion, J., Charbonnier, J., and Malicet, J., 1992: Ozone UV Spectroscopy. I. Absorption cross-sections at room temperature, Atmospheric Ozone, Proceedings of the Quadrennial Ozone Symposium, Greece 15, 145–155.
Eckstein, E., Perner, D., Brühl, C., and Trautmann, T., 2003: A new actinic flux 4 π-spectroradiometer: Instrument design and application to clear sky and broken cloud conditions, Atmos. Chem. Phys. 3, 1965–1979.
Edwards, G. D. and Monks, P. S., 2003: Performance of a single-monochromator diode array spectroradiometer for the determination of actinic flux and atmospheric photolysis frequencies, J. Geophys. Res. 108, doi:10.1029/2002JD002844.
Ehhalt, D. H., 1999: Photooxidation of trace gases in the troposphere, Phys. Chem. Chem. Phys. 1, 5401–5408.
Feister, U. and Grewe, R., 1995: Spectral albedo measurements in the UV and Visible region over different types of surfaces, Photochem. Photobiol. 62, 736–744.
Hofzumahaus, A., Kraus, A., and Müller, M., 1999: Solar actinic spectroradiometry: A technique for measuring photolyis frequencies in the atmosphere, Appl. Opt. 38, 4443–4460.
Jäkel, E., 2005: An airborne system for fast measurements of uwelling and downwelling spectral actinic flux densities, PhD thesis, University of Leipzig, Germany, 129 pp.
Jäkel, E., Wendisch, M., Blumthaler, M., Schmitt, R., and Webb, A.R., 2005a: A CCD spectroradiometer for ultraviolet actinic radiation measurements, submitted to J. Atmos. Oceanic Technol.
Jäkel, E., Wendisch, M., Kniffka, A., and Trautmann, T., 2005b: Airborne system for fast measurements of upwelling and downwelling actinic flux densities, Appl. Opt. 44, 434–444.
Kanaya, Y., Kajii, Y., and Akimoto, H., 2003: Solar actinic flux and photolysis frequency determinations by radiometers and a radiative transfer model at Rishiri Island: Comparisons, cloud effects, and detection of an aerosol plume from Russian forest fires, Atmos. Environ. 37, 2463–2475.
Keil, A., Wendisch, M., and Brügemann, E., 2001: Measured profiles of aerosol particle absorption and its influence on clear-sky solar radiative forcing, J. Geophys. Res. 106, 1237–1247.
Kraus, A. and Hofzumahaus, A., 1998: Field measurements of atmospheric photolysis frequencies for O3, NO2, HCHO, CH3CHO, H2O2, and HONO by UV spectroradiometry, J. Atmos. Chem. 31, 161–180.
Kurucz, R. L., 1992: Synthetic Infrared Spectra Presented at IAU Symposium 154, Kluwer, Acad., Norwell, MA., 523–531.
Kylling, A., Stamnes, K., and Tsay, S. C., 1995: A reliable and efficient twostream algorithm for spherical radiative transfer: Documentation of accuracy in realistic layered media, J. Atmos. Chem. 21, 115–150.
Kylling, A., Webb, A. R., Kift, R., Gobbi, G. P., et al.., 2005: Spectral actinic flux in the lower troposphere: Measurements and 1D simulations for cloudless, broken cloud and overcast situations, Atmos. Chem. Phys. 5, 1975–1997.
Lefer, B. L., Hall, S. R., Cinquini, L., Shetter, R. E., Barrick, J. D., and Crawford, J. H., 2001: Comparison of airborne NO2 photolysis frequency measurements during PEM-Tropics B, J. Geophys. Res. 106, 32645–32656.
Levy, H., 1972: Photochemistry of the lower troposphere, Planet. Space Sci. 20, 919–935.
Madronich, S., 1987: Photodissociation in the atmosphere: 1. Actinic flux and the effects of ground reflections and clouds, J. Geophys. Res. 92, 9740–9752.
Matsumi, Y., Comes, F. J., Hancock, G., Hofzumahaus, A., Hynes, A. J., Kawasaki, M., and Ravishankara, A. R., 2002: Quantum yields for production of O(1D) in the ultraviolet photolysis of ozone: Recommendations based on evaluation of laboratory data, J. Geophys. Res. 107, doi:10.1029/2001JD000510.
Mayer, B. and Kylling, A., 2005: Technical note: The libRadtran software package for radiative transfer calculations – description and examples of use, Atmos. Chem. Phys. 5, 1975–1997.
Molina, L. T. and Molina, M. J., 1986: Absolute absorption cross Sections of ozone in the 185- to 350-nm wavelength range, J. Geophys. Res. 91, 14501–14508.
Sander, S. P., Friedl, R.R., Golden, D. M., Kurylo, M. J., Huie, R. E., Orkin, V. L., Moortgat, G. K., Ravishankara, A. R., Kolb, C. E., Molina, M. J., and Finlayson-Pitts, B. J., 2003: Chemical Kinetics and Photochemical Data for Use in Stratospheric Modeling, Evaluation Number 12: Update of Key Reactions, Evaluation 14, JPL Publ, 02–25, NASA-JPL JPL Publication, California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California.
Shetter, R. E. and Müller, M., 1999, Photolysis frequency measurements using actinic flux spectroradiometry during PEM-Tropics mission: Instrumentation description and some results, J. Geophys. Res. 104, 5647–5661.
Stamnes, K. S., Tsay, S., Wiscombe, W., and Jayaweera, K., 1988: Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer model in multiple scattering and emitting layered media, Appl. Opt. 27, 2502–2509.
Thiel, S., Blumthaler, M., Jäkel, E., Scheirer, R., Ammannato, L., Bais, A., Bandy, B., Bohn, B, Engelsen, O., Gobbi, G. P., Junkermann, W., Kazadzis, S., Kift, R., Kjeldstad, B., Kouremeti, N., Kylling. A., Mayer, B., Monks, P., Reeves, C., Schallhart, B., Schmidt, S., Schmitt, R., Schreder, J., Silbernagl, R., Topaloglou, C., Thorseth, T. M., Webb, A. R., and Wendisch, M., 2006: Influence of clouds on the spectral actinic flux in the lower troposphere (INSPECTRO): Overview of the field campaigns, In Preperation for Atmos. Chem. Phys..
Wendisch, M., Müller, D., Schell, D., and Heintzenberg, J., 2001: An airborne spectral albedometer with active horizontal stabilization, J. Atmos. Oceanic Technol. 18, 1856–1866.
Wendisch, M., Pilewskie, P., Jäkel, E., Schmidt, S., Pommier, J., Howard, S., Jonsson, H. H., Guan, H., Schröder, M., and Mayer, B., 2004: Airborne measurements of areal spectral surface albedo over different sea and land surfaces, J. Geophys. Res. 109, doi:10.1029/2003JD004392.