Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Ночные распределения O(1D) в области мезопаузы по данным спутникового зондирования SABER/TIMED

Куликов М.Ю. (1), Беликович М.В. (1)
(1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Дневной O(1D) считается одной из важных малых химических составляющих стратосферы, мезосферы и термосферы, поскольку играет важную роль в химическом, радиационном и тепловом балансе этого региона [1]. Образующийся в результате фотолиза O2 и O3, O(1D) является посредником, участвующим в преобразовании поглощенной энергии солнечного излучения в нагрев этой области и, в частности, в возбуждение N2(ν) и CO2(ν). Также O(1D) участвует в реакциях разрушения долгоживущих парниковых газов, окисления CH4 и образования HOx и NOx. Кроме того, эмиссия красной линии O(1D) является одним из наиболее важных свечений атмосферы, измерения которой используются для диагностики ионосферы, например, плотности электронов и нейтрального ветра в области F [2]. Поэтому много работ и целых экспериментальных кампаний посвящено, например, измерению особенностей образования O(1D) в результате фотолиза О3 [3-4].
До недавнего времени считалось, что в ночное время вышеупомянутые процессы прекращаются из-за отсутствия постоянного источника O(1D) и чрезвычайно низкого (менее 1 с) времени жизни этой компоненты. В этом году, основываясь на лабораторных экспериментах, Kalogerakis [5] предложил ранее неизвестный источник O(1D) и O2 A-band в области мезопаузы в результате мультиквантового гашения возбужденных состояний ОН столкновениями с атомарным кислородом в основном состоянии:
OH(ν≥5) + O(3P) -> OH(0≤ν’≥ν-5) + O(1D) (1)
Принимая во внимание основной путь этого процесса
OH(9) + O(3P) -> OH(3) + O(1D), (2)
Kalogerakis показал, что новая модель O2 A-band очень хорошо (как качественно, так и количественно) описывает результаты ранних ракетных измерений ночных профилей эмиссии этого атмосферного свечения. Таким образом, он доказал, что процесс (1) действительно имеет место в реальной атмосфере и путь (2) является главным источником ночного O(1D).
В данной работе новый источник O(1D) в области мезопаузы и данные спутникового зондирования инструментом SABER (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry) на спутнике TIMED (Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics) за 2003-2005 гг. были применены для определения ночных распределений O(1D) в диапазоне высот 80-105 км.
Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ № 17-05-01142.

Ключевые слова: возбужденный атомарный кислород, верхняя мезосфера - нижняя термосфера, данные спутникового зондирования, свечение атмосферы
Литература:
  1. Brasseur G.P., Solomon S., Aeronomy of the middle atmosphere: Chemistry and physics of the stratosphere and mesosphere (3rd ed), Dordrecht: Springer Science & Business Media, 2005 651 p.
  2. Shepherd M., Shepherd G., Codrescu M. Perturbations of O(1D) VER, temperature, winds, atomic oxygen, and TEC at high southern latitudes, J. Geophys. Res. 2019, Vol. 124, pp. 4773–4795.
  3. Hofzumahaus A., Lefer B.L., Monks P.S., Hall S.R., Kylling A., Mayer B. et al. Photolysis frequency of O3 to O(1D): Measurements and modeling during the International Photolysis Frequency Measurement and Modeling Intercomparison (IPMMI), J. Geophys. Res. 2004, Vol. 109, pp. D08S90.
  4. Taniguchi N., Hayashida S., Takahashi K., Matsumi Y. Sensitivity studies of the recent new data on O(1D) quantum yields in O3 Hartley band photolysis in the stratosphere, Atmos. Chem. Phys. 2003, Vol. 3, p. 1293-1300.
  5. Kalogerakis K.S. A previously unrecognized source of the O2 atmospheric band emission in Earth's nightglow, Science Advances. 2019, Vol. 5, pp. eaau9255.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

189