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Fourier transform infrared spectroscopy measurements of H2O-broadened half-widths of CO2 at 4.3 μm

机译:H 2 O展宽的CO 2 半宽度在4.3μm处的傅里叶变换红外光谱测量

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摘要

To support remote sensing of carbon dioxide in the troposphere, H2O pressure-broadened half-widths were obtained for 182 lines of CO2 in the 2250-2390cm-1 region. For this, six spectra of CO2 were recorded at 0.00389cm-1 resolution using a Bruker IFS-125HR at the Jet Propulsion Laboratory. The absorption cell length was 6.14cm, and the water pressures ranged from 20.1 to 26.5 torr (1 torr = 133.322 4 Pa) near room temperatures. Partial pressures of the species in the mixtures were determined by measuring selected line intensities in the v3 band of CO2 and the v2 band of H2O. Sample temperatures were validated by deriving rotational temperature from the v3 and v2+ v3- v2 intensities of 12CO2 and those of CO (1-0). Positions, intensities, and half-widths were retrieved spectrum by spectrum using a nonlinear least-squares line-fitting algorithm, employing a standard Voigt line shape profile and an instrumental line shape consisting of a sinc function with aperture correction. Half-widths obtained for both the fundamental and the hot band of 12CO2 and the fundamental v3 band of 13CO2 had similar values. While half-widths of CO2 broadened by other atmospheric gases (such as N2, O2, CO2, and air) tend to decrease with increasing rotational quantum number J″, the H2O-broadened half-widths were observed to increase for intermediate J′′ (8≤ J′′≤ 42): ~0.127cm-1atm-1 near J′′ = 8, and increasing to ~0.143cm-1atm-1 (1 atm = 101.325 kPa) towards J″ = 42. Moreover, for 10≤ J″≤ 40, the empirical widths were within ~2%−3% of theoretical calculations. Since water vapor could reach up to 5% of ambient atmospheric surface pressure in the tropical regions, water broadened half-widths are required to model tropospheric CO2, particularly for high-precision remote sensing, to achieve a sub-percent precision in the measurements of CO2 column averaged mixing ratio. Since little vibrational dependence in line broadening has been seen, these results at 4.3μm can be used for other bands of CO2.Pour réussir la mesure à distance du CO2 dans la troposphère, nous avons obtenu les valeurs de demi-largeurs, étalées par pression partielle de H2O, pour 182 lignes dans la région 2250-2390cm-1. À cette fin, nous avons enregistré six spectres de CO2 avec une résolution de 0,00389cm-1 en utilisant un spectromètre Bruker IFS-125HR au Jet Propulsion Laboratory. La longueur de la cellule d'absorption était 6,14cm et la pression de H2O a varié de 20,1 à 26,5 torr (1 torr = 133.322 4 Pa) à la température de la pièce. Les pressions partielles des composantes du mélange ont été déterminées en mesurant l'intensité de lignes choisies dans la bande v3 du CO2 et dans la bande v2 de H2O. Nous avons validé la température des échantillons en obtenant leur température rotationnelle à partir des intensités v3 et v2+ v3- v2 du CO2 et celles du CO (1,0). Les positions, intensités et demi-largeurs des lignes ont été extraites spectre par spectre via un algorithme aux moindres carrés non linéaire utilisant un profil de Voigt pour la forme de la ligne et une forme expérimentale faite d'une fonction sinc avec une correction d'ouverture.
机译:为了支持对流层二氧化碳的遥感,在2250-2390cm 中获得了182条CO 2 线的H 2 O压力展宽半宽-1 区域。为此,在喷气推进实验室使用Bruker IFS-125HR以0.00389cm -1 分辨率记录了六个CO 2 光谱。吸收室的长度为6.14厘米,在室温附近的水压范围为20.1至26.5托(1托= 133.322 4 Pa)。通过测量CO 2 的v 3 谱带和CO 2 的v 2 谱带中选定的线强度来确定混合物中物质的分压。 H 2 O。通过从v 3 和v 2 + v 3 -v 2 强度得出旋转温度来验证样品温度 12 CO 2 和CO的(1-0)。使用非线性最小二乘线拟合算法,使用标准Voigt线形轮廓和包含Sinc函数和孔径校正的仪器线形,通过光谱逐个光谱地检索位置,强度和半峰宽。 12 CO 2 的基带和热带以及 13 的基本v 3 带的半角sup> CO 2 具有相似的值。而CO 2 的半宽被其他大气气体(如N 2 ,O 2 ,CO 2 和空气)随旋转量子数J''的增加而趋于减少,观察到H 2 O展宽的半宽度在中间J''(8≤J''≤42)处增加:J''= 8附近的〜0.127cm -1 atm -1 ,并增加到〜0.143cm -1 atm - 1 (1 atm = 101.325 kPa)朝向J''=42。此外,对于10≤J''≤40,经验宽度在理论计算的〜2%−3%范围内。由于热带地区的水蒸气可能达到环境大气表面压力的5%,因此需要对水宽半边宽进行建模,以对流层CO 2 进行建模,尤其是对于高精度遥感而言,以实现CO 2 色谱柱平均混合比的测量精度低于100%。由于几乎没有观察到线展宽的振动相关性,因此在4.3μm处的这些结果可用于CO 2 的其他波段。CO 2 距离的测量结果troposphère,大半球运动员,H 2 O击球手,倒入182 lignes dans la reggion 2250-2390cm -1 。鳍片,在整个CO 2 溶出度为0,00389cm -1 的六种光谱仪中均由布鲁克IFS-125HR光谱仪使用。电池的吸收长度为6,14厘米,H 2 O的压力为20,1à26,5托(1 torr = 133.322 4 Pa)以及温度片。第二次世界大战期间,法国《综合法规》第2卷第2章和《第2条》和《第2条》 / sub> de H 2 O。 v 3 和v 2 + v 3 -v 的持久温度变化规律2 du CO 2 et celles du CO(1,0)。通过不使用辅助算法就可以通过其他方法来提高光谱的幽灵性,而无需使用线性算法就可以对光谱进行幽灵般的光谱分析品味

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