Наземные ИК-измерения атмосферных газов

Наземные ИК-измерения атмосферных газов
Instrumentation
solar FTIR-spectrometer Bruker 125 HR
Spectral
resolution
~0.005 cm-1 (unapodized)
Location
Peterhof - St. Petersburg (59.88 N, 29.82 E)
Time series
Since 2009
Средние по ансамблю погрешности измерения содержания озона в
различных слоях атмосферы ФС Bruker
Слой
Случайная
погрешность
Систематическая
погрешность
Полная
погрешность
12-18
км
0.9%
3.4%
18-25
км
2.5%
2.4%
25-50
км
4.2%
5.7%
Gases
Spectral band
Random error
of
measurement
H2O
~ 8-9 µm
0.9-1.3%
O3
~ 10 µm
1-2%
ClONO2
~ 13 µm
15-20%
HNO3
~ 11 µm
1-2%
Погрешность, %
тропосфера
стратосфера
вся атмосфера
3.5%
Суммарная
4.0±0.4
3.0±0.4
2.8±0.3
3.5%
Случайная
1.0±0.1
2.0±0.4
1.8±0.4
Систематическая
3.8±0.4
2.2±0.1
2.2±0.1
7.1%
Общее содержание озона: сопоставление со спутниками
Devices
Number of
days
RMS, %
Mean, %
Standard
Correlation
deviation, %
coefficient
FTIR–OMI
178
4.5
+3.4
2.9
0.98±0.01
FTIR–GOME-2
95
3.7
+2.2
3.0
0.97±0.01
VirolainenY.A., Yury Timofeyev, Alexander
Polyakov, Dmitry Ionov & Anatoly
Poberovsky (2014) Intercomparison of
satellite and ground-based measurements
of ozone, NO2, HF, and HCl near Saint
Petersburg, Russia International Journal of
Remote Sensing , 2014. — Vol. 35, — № 15.
— P. 5677-5697
Scatter plot of ozone total
columns measured by groundbased FTIR versus observed
OMI (TOMS v.8) (a) and
GOME-2 (DOAS) (b)
Озон в слоях: Сопоставление наземных и спутниковых измерений
FTIR - MLS
Layer
М ± σ, DU
Rcor
12-18 km
7.1±11.1
0.92±0.01
18-25 km
7.4±10.5
0.86±0.02
25-50 km
1.1±13.6
0.68±0.04
FTIR - IASI (LISA retrieval)
Layer
М ± σ, DU
Rcor
0-12 km
1.6±7.8
0.76±0.03
12-18 km
-4.8±10.7
0.93±0.01
18-25 km
9.5±9.7
0.88±0.02
25-50 km
0.2±17.0
0.38±0.07
0-50 km
6.4±14.6
0.96±0.01
Сопоставление ИК-измерений с моделью EMAC
Химическая климатическая модель EMAC (ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry model)
была разработана в институте химии им. Макса Планка в Майнце (Jöckel, P., Tost, H.,
Pozzer, et al: The atmospheric chemistry general circulation model ECHAM5/MESSy1:
consistent simulation of ozone from the surface to the mesosphere // Atmos. Chem. Phys.
2006. № 6. P. 5067–5104).
Сопоставление ИК-измерений с моделью EMAC
Виролайнен Я.А., Тимофеев Ю.М.,
Поляков А.В., Ионов Д.В., Кирнер
О., Поберовский А.В., Имхасин Х.
Сопоставление наземных
измерений общего содержания
О3, HNO3, HCl и NO2 c данными
численного моделирования.
Принято в ФАО
Сопоставление спутниковых (MIPAS) и наземных ИК-измерений
общего содержания ClONO2
ClONO2 total columns received from
FTIR and MIPAS measurements
Seasonal cycle for ClONO2 total columns monthly
means near St. Petersburg (FTIR and MIPAS)
Ground-based FTIR-measurements of ClONO2 total columns had
never before been registered in Russia. Measurements from 20092012 were taken at the Peterhof station near St. Petersburg with a
sum mean retrieval error of (25±10)% with (18.7±7.3)% of random
and (17.6±7.3)% of systematic error contribution. The correlation
coefficient between FTIR and MIPAS ClONO2 data equals
0.80±0.06 for the set of 43 days of coincident measurements. The
ensembles correspond to 29% of RMS and zero mean differences.
Виролайнен Я.А., Ю. М. Тимофеев, А. В. Поберовский, О.
Кирнер, М. Хёпфнер (2015) Содержание нитрата хлора в
атмосфере над Санкт-Петербургом ИЗВЕСТИЯ РАН.
ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА 2015, том 51, № 1, с. 1–9
Рис. 1. Спектры, зарегистрированные в разное время 26 апреля 2010г. в интервалах,
содержащих микроокна (выделены штриховкой), используемые для определения ОС HCl.
Интенсивные линии в средней части каждого интервала принадлежат HCl.
7
Рис. 2. Сравнения наземных и спутниковых измерений стратосферного HCl. Приведены результаты cреднедневных
измерений в один и тот же день. Данные внизу - разности (правая шкала). Метки на оси абсцисс показывают
прохождение полярного вихря в районе наземных измерений.
8
Отношение общих содержаний HCl / HF и прохождение полярного вихря
4
ratio of average daily
linear fit
Potential Vortisity
Edge of Polar Vortex
0.00012
2
8E-005
1
4E-005
0
я ф м а м и и а с о н д яф м а м и и а с о н д я ф м а м и и а с о н д
2009
2010
2011
я ф м а м и и а с о н д я ф м а
2012
2013
9
Potential Vortisity, K m2 / (kg s)
Ratio TCA HCl / TCA HF
3