Спектроскопические измерения интегрального содержания аммиака на станции атмосферного мониторинга Санкт-Петербургского государственного университета

На основе анализа ИК-Фурье-спектров высокого спектрального разрешения, зарегистрированных на станции атмосферного мониторинга Санкт-Петербургского государственного университета в 2009—2022 гг., продемонстрирована возможность осуществления долговременного мониторинга содержания NH3 в толще атмосферы по результатам наземных измерений прямого солнечного излучения в среднем ИК-диапазоне. Получены оценки случайной и систематической погрешностей определения общего содержания NH₃ в атмосфере. Представлены результаты ИК-Фурьемониторинга NH₃ в толще атмосферы в течение 14 лет, проведено сравнение с данными независимых спутниковых и наземных измерений. 

1. С. В. Какарека, А. В. Мальчихина. Аммиак в атмосферном воздухе: источники поступления, уровни содержания, регулирование, Минск, Беларуская навука (2016) 1—137

2. L. Zhu, D. K. Henze, J. O. Bash, K. E. Cady-Pereira, M. W. Shephard, M. Luo, S. L. Capps. Current Poll. Rep., 1 (2015) 95—116, https://doi.org/10.1007/s40726-015-0010-4

3. G. Zheng, H. Su, S. Wang, M. O. Andreae, U. Pöschl, Y. Cheng. Science, 369, N 6509 (2020) 1374—1377, doi: 10.1126/science.aba3719

4. J. N. Galloway, A. R. Townsend, J. W. Erisman, M. Bekunda, Z. Cai, J. R. Freney, L. A. Martinelli, S. P. Seitzinger, M. A. Sutton. Science, 320, N 5878 (2008) 889—892, doi: 10.1126/science.1136674

5. A. Pogány, Á. Mohácsi, A. Varga, Z. Bozóki, Z. Galbács, L. Horváth, G. Szabó. Environ. Sci. Technol., 43, N 3 (2009) 826—830, doi: 10.1021/es802638z

6. A. J. C. Berkhout, D. P. J. Swart, H. Volten, L. F. L. Gast, M. Haaima, H. Verboom, G. Stefess, T. Hafkenscheid, R. Hoogerbrugge. Atm. Meas. Tech., 10, N 11 (2017) 4099—4120, doi: 10.5194/amt-10-4099-2017

7. J. Sintermann, K. Dietrich, C. Häni, M. Bell, M. Jocher, A. Neftel. Atm. Meas. Tech., 9, N 6 (2016) 2721—2734, doi: 10.5194/amt-9-2721-2016

8. F. A. Phillips, T. Naylor, H. Forehead, D. W. T. Griffith, J. Kirkwood, C. Paton-Walsh. Atmosphere, 10, N 4 (2019) 208, doi: 10.3390/atmos10040208

9. B. Tournadre, P. Chelin, M. Ray, J. Cuesta, R. D. Kutzner, X. Landsheere, A. Fortems-Cheiney, J.-M. Flaud, F. Hase, T. Blumenstock, J. Orphal, C. Viatte, C. Camy-Peyret. Atm. Meas. Tech., 13, N 7 (2020) 3923—3937, https://doi.org/10.5194/amt-13-3923-2020

10. E. Dammers, M. Palm, M. Van Damme, C. Vigouroux, D. Smale, S. Conway, G.C. Toon, N. Jones, E. Nussbaumer, T. Warneke, C. Petri, L. Clarisse, C. Clerbaux, C. Hermans, E. Lutsch, K. Strong, J. W. Hannigan, H. Nakajima, I. Morino, B. Herrera, W. Stremme, M. Grutter, M. Schaap, R. J. Wichink Kruit, J. Notholt, P.-F. Coheur, J. W. Erisman. Atm. Chem. Phys., 16, N 16 (2016) 10351—10368, https://doi.org/10.5194/acp-16-10351-2016

11. E. Dammers, C. Vigouroux, M. Palm, E. Mahieu, T. Warneke, D. Smale, B. Langerock, B. Franco, M. Van Damme, M. Schaap, J. Notholt, J. W. Erisman. Atm. Chem. Phys., 15, N 22 (2015) 12789— 12803, https://doi.org/10.5194/acp-15-12789-2015

12. B. Herrera, K. Strong, E. Dammers, M. Grutter, J. W. Hannigan, N. Jones, M. Marakova, A. Poberovskii, I. Morino, I. Murata, M. Palm, J. Notholt. Abs. Book 16th IGAC Scientific Conference, September 12—20 (2021) 148, https://igacproject.org/sites/default/files/2021-09/16th%20IGAC%20Conference%20Guide.pdf

13. M. Van Damme, L. Clarisse, B. Franco, M. A. Sutton, J. W. Erisman, R. Wichink Kruit, M. Van Zanten, S. Whitburn, J. Hadji-Lazaro, D. Hurtmans, C. Clerbaux, P. F. Coheur. Environ. Res. Lett., 16, N 5 (2021) 055017, https://doi.org/10.1088/1748-9326/abd5e0

14. W. Wang, C. Liu, L. Clarisse, M. Van Damme, P.-F. Coheur, Y. Xie, C. Shan, Q. Hu, Y. Sun, N. Jones. Atm. Environ., 287 (2022) 119256, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119256

15. A. V. Poberovskii. Atm. Ocean. Opt., 23, N 3 (2010) 161—163, https://doi.org/10.1134/S1024856010020132

16. F. Hase, T. Blumenstock, C. Paton-Walsh. Appl. Opt., 38, N 15 (1999) 3417—3422, https://doi.org/10.1364/AO.38.003417

17. М. В. Макарова, А. В. Поберовский, Ф. Хазе, Ю. М. Тимофеев, Х. Х. Имхасин. Журн. прикл. спектр., 83, № 3 (2016) 437—444 [M. V. Makarova, A. V. Poberovskii, F. Hase, Yu. M. Timofeyev, Kh. Kh. Imhasin. J. Appl. Spectr., 83, N 3 (2016) 429—436], https://doi.org/10.1007/s10812-016-0306-1

18. А. Н. Тихонов. Докл. АН СССР, 151, N 3 (1963) 501—504

19. C. D. Rodgers. Rev. Geophys., 14, N 4 (1976) 609—624, https://doi.org/10.1029/RG014i004p00609

20. C. D. Rodgers. Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice, Series on Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics, Vol. 2, Singapore, World Scientific Publishing Co. (2000) 256, https://doi.org/10.1142/3171

21. N. S. Pougatchev, B. J. Connor, C. P. Rinsland. J. Geophys. Res., 100, N D8 (1995) 16689—16697

22. C. P. Rinsland, N. B. Jones, B. J. Connor, J. A. Logan, N. S. Pougatchev, A. Goldman, F. J. Murcray, T. M. Stephen, A. S. Pine, R. Zander, E. Mahieu, P. Demoulin. J. Geophys. Res., 103, N D21 (1998) 28197—28217, doi: 10.1029/98JD02515

23. T. Steck. Appl. Opt., 41, N 9 (2002) 1788—1797, https://doi.org/10.1364/AO.41.001788

24. F. Hase, J. W. Hannigan, M. T. Coffey, A. Goldman, M. Höpfner, N. B. Jones, C. P. Rinsland, S. W. Wood. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 87, N 1 (2004) 25—52, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2003.12.008

25. R. Sussmann, F. Forster, M. Rettinger, N. Jones. Atm. Meas. Tech., 4, N 9 (2011) 1943—1964, https://doi.org/10.5194/amt-4-1943-2011

26. W. O. Gallery, F. X. Kneizys, S. A. Clough. Environ. Res., 828 (AFGL-TR-83-0065) (1983) 29—77

27. A. Meier, A. Goldman, P. S. Manning, T. M. Stephen, C. P. Rinsland, N. B. Jones, S. W. Wood. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 83, N 1 (2004) 109—113, https://doi.org/10.1016/S0022-4073(02)00018-3.

28. R. H. Norton, C. P. Rinsland. Appl. Opt., 30, N 4 (1991) 389—400, doi:10.1364/ao.30.000389

29. S. R. Drayson. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 16, N 7 (1976) 611—614, doi: 10.1016/0022-4073(76)90029-7

30. R. R. Garcia, D. R. Marsh, D. E. Kinnison, B. A. Boville, F. Sassi. J. Geophys. Res., 112, N D9 (2007) D09301, doi: 10.1029/2006JD007485

31. I. E. Gordon, L. S. Rothman, R. J. Hargreaves, et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 277 (2022) 107949, doi: 10.1016/j.jqsrt.2021.107949

32. G. C. Toon, J.-F. Blavier, K. Sung, L. S. Rothman, I. E. Gordon. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 182 (2016) 324—336, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2016.05.021

33. F. Hase, L. Wallace, S. D. McLeod, J. J. Harrison, P. F. Bernath. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 111, N 4 (2010) 521—528, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2009.10.020

34. C. Viatte, K. Strong, K. A. Walker, J. R. Drummond. Atm. Meas. Tech., 7, N 6 (2014) 1547—1570, https://doi.org/10.5194/amt-7-1547-2014

35. C. Vigouroux, T. Stavrakou, C. Whaley, B. Dils, V. Duflot, C. Hermans, N. Kumps, J.-M. Metzger, F. Scolas, G. Vanhaelewyn, J.-F. Müller, D. B. A. Jones, Q. Li, M. De Mazière. Atm. Chem. Phys., 12, N 21 (2012) 10367—10385, https://doi.org/10.5194/acp-12-10367-2012

36. C. Vigouroux, M. De Mazière, P. Demoulin, C. Servais, F. Hase, T. Blumenstock, I. Kramer, M. Schneider, J. Mellqvist, A. Strandberg, V. Velazco, J. Notholt, R. Sussmann, W. Stremme, A. Rockmann, T. Gardiner, M. Coleman, P. Woods. Atm. Chem. Phys., 8, N 23 (2008) 6865—6886, https://doi.org/10.5194/acp-8-6865-2008

37. O. E. García, M. Schneider, E. Sepúlveda, F. Hase, T. Blumenstock, E. Cuevas, R. Ramos, J. Gross, S. Barthlott, A. N. Röhling, E. Sanromá, Y. González, Á. J. Gómez-Peláez, M. NavarroComas, O. Puentedura, M. Yela, A. Redondas, V. Carreño, S. F. León-Luis, E. Reyes, R. D. García, P. P. Rivas, P. M. Romero-Campos, C. Torres, N. Prats, M. Hernández, C. López. Atm. Chem. Phys., 21, N 20 (2021) 15519—15554, https://doi.org/10.5194/acp-21-15519-2021

38. C. Vigouroux, C. A. Bauer Aquino, M. Bauwens, C. Becker, T. Blumenstock, M. De Mazière, O. García, M. Grutter, C. Guarin, J. Hannigan, F. Hase, N. Jones, R. Kivi, D. Koshelev, B. Langerock, E. Lutsch, M. Makarova, J.-M. Metzger, J.-F. Müller, J. Notholt, I. Ortega, M. Palm, C. Paton-Walsh, A. Poberovskii, M. Rettinger, J. Robinson, D. Smale, T. Stavrakou, W. Stremme, K. Strong, R. Sussmann, Y. Té, G. Toon. Atm. Meas. Tech., 11, N 9 (2018) 5049—5073, https://doi.org/10.5194/amt-11-5049-2018

39. M. Makarova, A. Poberovskii, A. Polyakov, Kh. Imkhasin, D. Ionov, B. Makarov, V. Kostsov, S. Foka, E. Abakumov. Remote Sens., 16, N 11 (2024) 1996, https://doi.org/10.3390/rs16111996