Определение общего содержания трихлорфторметана в атмосфере с учетом влияния осадка аморфного водного льда на приемнике спектрометра

Рассмотрен наземный спектроскопический метод определения содержания трихлорфторметана (CCl₃F) из измерений ИК-спектров солнечного излучения с использованием Фурье-спектрометра IFS-125HR (FTIR-метод). Приемник на основе ртути-кадмия-теллура (HgCaTe), применяемый при измерениях в спектральной области поглощения CCl3F, охлаждается жидким азотом. При постепенном ухудшении вакуума в металлическом сосуде Дьюара приемника при охлаждении происходит нарастание на кристалле приемника пленки аморфного льда. Спектральная полоса поглощения аморфного льда при температурах жидкого азота перекрывает полосу поглощения CCl3F, а изменчивость толщины пленки льда вносит дополнительную неопределенность в получаемые оценки атмосферного содержания CCl₃F. Для исключения этой неопределенности разработана методика оценки толщины пленки льда и учета его спектрального поглощения в алгоритме решения обратной задачи. Методика применена при измерении атмосферной концентрации CCl3F в период 2017—2019 гг. над станцией NDACC St.Petersburg. Результаты сопоставлены с полученными ранее по методике, в которой толщина ледяной пленки принята неизвестным параметром, уточняемым в процессе решения обратной задачи. Полученные ранее атмосферные содержания CCl₃F уточнены с использованием предлагаемой методики, различие достигает 10 %. 

1. M. Molina, F. Rowland. Nature, 249 (1974) 810—812, https://doi.org/10.1038/249810a0

2. WMO (World Meteorological Organization), Scientific Assessment of Ozone Depletion, Global Ozone Research and Monitoring, Geneva, Switzerland, Project–Report, N 58 (2018) 588

3. S. A. Montzka, G. S. Dutton, P. Yu, E. Ray, R. W. Portmann, J. S. Daniel, L. Kuijpers, B. D. Hall, D. Mondeel, C. Siso, J. D. Nance, M. Rigby, A. J. Manning, L. Hu, F. Moore, B. R. Miller, J. W. Elkins. Nature, 557 (2018) 413—417, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0106-2

4. P. F. Bernath, J. Steffen, J. Crouse, C. D. Boone. J.Q.S.R.T., 253 (2020) 107178, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2020.107178

5. M. Ko, P. Newman, S. Reimann, S. Strahan, R. Plumb, R. Stolarski, J. Burkholder, W. Mellouki, A. Engel, E. Atlas. SPARC Rep., N 6 (2013) WCRP-15/2013

6. http://www.ndaccdemo.org

7. Yu. Timofeyev, Ya. Virolainen, M. Makarova, A. Poberovsky, A. Polyakov, D. Ionov, S. Osipov, H. Imhasin. J. Mol. Spectr., 323 (2016) 2—14

8. A. Polyakov, A. Poberovsky, M. Makarova, Y. Virolainen, Y. Timofeyev, A. Nikulina. Atm. Measur. Tech., 14 (2021) 5349—5368, https://doi.org/10.5194/amt-14-5349-2021

9. F. Hase, J. W. Hannigan, M. T. Coffey, A. Goldman, M. Höpfner, N. B. Jones, C. P. Rinsland, S. W. Wood. J.Q.S.R.T., 87, N 1 (2004) 25—52, doi: 10.1016/j.jqsrt.2003.12.008

10. M. Zhou, C. Vigouroux, B. Langerock, P. Wang, G. Dutton, C. Hermans, N. Kumps, J.-M. Metzger, G. Toon, M. De Mazière. Atm. Measur. Tech., 9 (2016) 5621—5636, https://doi.org/10.5194/amt-9-5621-2016

11. А. В. Поляков, А. В. Поберовский, Я. А. Виролайнен, М. В. Макарова. Журн. прикл. спектр., 87, № 1 (2020) 108—115 [A. V. Polyakov, A. V. Poberovsky, Y. A. Virolainen, M. V. Makarova. J. Appl. Spectr., 87, N 1 (2020) 92—98], https://doi.org/10.1007/s10812-020-00968-6

12. E. J. Mlawer, V. H. Payne, J. L. Moncet, J. S. Delamere, M. J. Alvarado, D. D. Tobin. Philos. T. r. soc. A, 370 (2012) 1—37, https://doi.org/10.1098/rsta.2011.0295

13. Y. A. Virolainen, Y. M. Timofeyev, V. S. Kostsov, D. V. Ionov, V. V. Kalinnikov, M. V. Makarova, A. V. Poberovsky, N.A. Zaitsev, H. H. Imhasin, A. V. Polyakov, M. Schneider, F. Hase, S. Barthlott, T. Blumenstock. Atm. Measur. Tech., 10 (2017) 4521—4536, https://doi.org/10.5194/amt-10-4521-2017

14. D. M. Hudgins, S. A. Sandford, L. J. Allamandola, A. G. G. M. Tielens. Astrophys. J. Suppl. S, 86 (1993) 713—870, doi: 10.1086/191796