Исследование возможности определения содержания парниковых газов в воздухе на основе изменения параметров их спектральных линий в атмосфере

Техногенное увеличение содержание парниковых газов в приземном слое атмосферы через определённый промежуток времени распространяется не только в нижней атмосфере, но обнаруживается во всей толще атмосферы [1]. Наибольшая изменчивость парниковых газов СО2, СН4, N2O наблюдается в пограничном слое, она в 2-3 раза выше, чем в остальной атмосфере.
В зависимости от разрешения спектральная аппаратура относится к следующим классам: сверхвысокого разрешения, 10-3-10-2 см-1; высокого разрешения, 10-2-10-1 см-1; среднего разрешения, 0,l-l см-1 [2]. Для определения малых газовых составляющих атмосферы требуется аппаратура высокого и сверхвысокого спектрального разрешения
Ограниченное вертикальное разрешение определения параметров атмосферы спутниковыми методами приводит к необходимости представления неоднородной атмосферы в виде последовательности однородных слоёв с эффективными параметрами для каждого спектрального участка регистрируемого излучения. Это необходимо для интерпретации результатов дистанционных спутниковых измерений, особенно в тропосфере.
В докладе рассматривается модель атмосферы в виде однородных слоёв. Определяется вклад в изменение выходных сигналов радиометра в спектральных участках 1238,690-1238,730 см-1, 1240,980-1241,020 см-1, 1240,901-1240,949 см-1 от увеличения содержания метана в слое в зависимости от высоты нахождения данного слоя. Наблюдается увеличение и выравнивание ослабления уходящего излучения в первых двух спектральных участках на линиях поглощения метана с увеличением высоты нахождения поглощающего слоя до высот 12 км. В крыле линии поглощения метана (1240,901-1240,949 см-1) ослабление уходящего излучения Земли в начале возрастает от увеличения содержания метана в 1 км слое до высоты 6-7 км, а затем ослабление излучения уменьшается. Это обусловлено изменением параметров спектральных линий поглощения с расстоянием от поверхности Земли. Парниковый эффект, обусловленный поглощением уходящего излучения газами, увеличивается с повышением концентрации поглощающих газов в воздухе, особенно в верхних слоях атмосферы. Рост ослабления излучения на линиях поглощения газа и снижения поглощения излучения в крыльях линий поглощения приводит к снижению вклада в парниковый эффект газа слоями атмосферы выше 12 км..
Результаты исследования могут быть использованы при разработке методики для обработки спектров, полученных при помощи современных сенсоров установленных на спутниках.

1. Аршинов М.Ю, Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Креков Г.М., Фофонов А.Ф., Бабченко С.В., Inoue G., Machida T., Maksutov Sh., Sasakawa M., Shimoyama K. Динамика вертикального распределения парниковых газов в атмосфере. // Оптика атмосферы и океана. 2012.Т.25. №12. С. 1051-1061.
2. Кароль И. Л., Розанов В. В., Тимофеев Ю. М. Газовые примеси в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 192 с.