Лаборатория атмосферной абсорбционной спектроскопии

Руководитель - д.ф.-м.н., профессор Пономарев Юрий Николаевич

Основные направления научной деятельности

разработка физических основ оптических, спектрометрических методов и средств диагностики окружающей среды, объектов, процессов, в том числе природных и техногенных газово-аэрозольных компонент атмосферы с целью построения оптикоэлектронных систем скоростной диагностики, экологического и климатического мониторинга, безопасности и специального контроля;
проведение фундаментальных исследований с целью увеличения дальности действия, чувствительности и селективности многоволновых методов активного и пассивного зондирования газово-аэрозольных компонент атмосферы природного и антропогенного происхождения.

Фундаментальные результаты приоритетного характера

Впервые с помощью Фурье-спектрометра Bruker IFS 125HR, согласованного с многоходовой оптической кюветой с длиной базы 30 м, с чувствительностью ~10^-9 см^-1 зарегистрированы электро-квадрупольные спектры поглощения воды в диапазонах 1820-1926, 4030-4150 см^-1 и магнито-дипольные спектры CO₂ в диапазоне 2900-3100 см^-1. Интенсивности данных переходов на 6-7 порядков ниже по сравнению с наиболее сильными электро-дипольными переходами, но на 2-3 порядка превышают интенсивности линий слабых переходов, содержащихся в современных спектроскопических базах данных. Регистрация спектров CO₂ в лабораторных условиях позволила скорректировать (почти в два раза) интенсивности линий магнито-дипольных переходов, ранее зарегистрированных в атмосфере Марса. Линии неэлектро-дипольных переходов могут быть мешающим фактором при определении концентрации малых газовых составляющих, включая определение соотношения изотопологов H₂O и CO₂.

Фрагменты зарегистрированных спектров водяного пара (1) и углекислого газа (2) и их сравнение с данными, представленными в HITRAN
Впервые для умеренных широт России (лето Нижнего Поволжья и зима Западной Сибири) на основе массовых расчетов сделаны оценки влияния континуального поглощения водяного пара в атмосфере на потоки ИК излучения и радиационный форсинг углекислого газа за счет возрастания концентрации СО₂ за последние 50 лет. Показано, что радиационный форсинг СО₂ у поверхности Земли резко уменьшается при увеличении общего содержания Н₂О в атмосфере и учете континуального поглощения H₂O, что приводит к меньшем нагреву поверхности Земли. При этом максимальное различие в ИК потоках за счет использования разных современных данных по континууму Н₂О превышало расхождения за счет применения различных версий спектроскопических баз данных по параметрам линий поглощения атмосферных газов HITRAN и GEISA.

Радиационный форсинг RF на нижней границе атмосферы, обусловленный возрастанием концентрации СО₂ от 330 до 395 ppm, при различном общем содержании Н₂О в атмосфере. 368 реализаций для лета 2021 г. Нижнего Поволжья. R – коэффициент корреляции

Впервые проведены расчеты спектра поглощения радиоактивных изотопологов H₂¹⁵O, H₂¹⁴O, H₂¹⁹O в широком спектральном диапазоне (0 - 25000 см^-1). Определены параметры спектральных линий: центры, интенсивности, коэффициенты самоуширения и уширения воздухом и коэффициенты температурной зависимости. Определены пороговые значения концентраций H₂¹⁵O, H₂¹⁴O, H₂¹⁹O, которые могут быть обнаружены в спектрах поглощения водяного пара в лабораторных и атмосферных условиях. Найдены оптимальные спектральные интервалы в ИК диапазоне для спектроскопического обнаружения кислородных радиоизотопологов Н₂O.

Спектральный интервал, перспективный для обнаружения H₂¹⁹O (отношение H2¹⁹O/H₂¹⁶O= 0,1%; 0,5%; 1%). Спектральное разрешение 0.01 см^-1, давление 1 атм, парциальное давление H₂O 0,19х105 ppm, температура 294 К и длина трассы 100 м

Сотрудники

Агеев Борис Григорьевич, снс, к.ф.-м.н., E-mail: ageev@iao.ru
Воронина Юлия Викторовна, нс, к.ф.-м.н, E-mail: yulia@iao.ru
Капитанов Венедикт Андреевич, ведущий инженер, к.ф.-м.н., E-mail: venedikt@iao.ru
Климкин Антон Владимирович, снс, тел: (3822) 12-30, E-mail: anton@iao.ru
Кураева Татьяна Еремеевна, снс, к.ф.-м.н., E-mail: kte@iao.ru
Куряк Алексей Николаевич, ведущий электроник, E-mail: kurjak@iao.ru
Никифорова Ольга Юрьевна, снс, к.ф.-м.н., E-mail: nik@iao.ru
Осипов Константин Юрьевич, ведущий программист, к.т.н., тел: (3822) 13-76, E-mail: osipov@iao.ru
Пономарев Юрий Николаевич, гнс, д.ф.-м.н., профессор, тел: (3822) 492-020, 491-111 + 10-04, E-mail: yupon@iao.ru
Солодов Александр Александрович, снс, к.ф.-м.н., E-mail: asolodov@iao.ru
Ташкун Сергей Анатольевич, ведущий программист, д.ф.-м.н., E-mail: tashkun@iao.ru
Ченцов Алексей Владимирович, нс, к.ф.-м.н., E-mail: cav@iao.ru
Чеснокова Татьяна Юрьевна, снс, к.ф.-м.н., E-mail: ches@iao.ru