Исследование неселективного поглощения коротковолнового излучения водяным паром и атмосферным аэрозолем методом импульсной оптико-акустической спектроскопии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Тихомиров, Алексей Борисович

• Тихомиров, Алексей Борисович
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Тихомиров, Алексей Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НЕСЕЛЕКТИВНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ КОРОТКОВОЛНОВОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ.

1.1. Характеристики аэрозольного ослабления оптического излучения в атмосфере.

1.2. Исследования поглощения излучения атмосферным аэрозолем.

1.2.1. Данные измерений на протяженных атмосферных трассах.

1.2.2. Данные фильтровых измерений.

1.2.3. Данные оптико-акустических измерений.

1.3. Континуальное поглощение излучения водяным паром.

1.3.1. Модели континуального поглощения.

1.3.2. Данные исследований континуального поглощения водяного пара.

Выводы.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Абсорбционные методы лазерной спектроскопии.

2.2. Генерация оптико-акустического сигнала при импульсном возбуждении.

2.2.1. Форма импульсного оптико-акустического сигнала (решение волнового уравнения).

2.2.2. Генерация импульсного оптико-акустического сигнала в различных ячейках.

2.2.3. Способы повышения чувствительности импульсных оптико-акустических спектрометров.

2.3. Оптико-акустический спектрометр с импульсными твердотельными лазерами.

2.3.1. Импульсные твердотельные лазеры на рубине и иттриево-алюминиевом гранате.

2.3.2. Оптико-акустические ячейки с временным разрешением сигналов.

2.3.3. Измерение параметров лазерного излучения.

2.3.4. Технические характеристики импульсного оптико-акустического спектрометра.

2.4. Методики эксперимента и расчета.

2.4.1. Методика калибровки импульсного оптико-акустического спектрометра.

2.4.2. Приготовление газовых смесей и забор проб атмосферного воздуха.

2.4.3. Методика расчета коэффициентов поглощения водяного пара.

2.4.4. Методика измерений.

2.4.5. Оптимизация размера лазерных пучков в измерениях коэффициентов аэрозольного поглощения.

2.5. Аэталометр.

2.6. Анализ погрешностей измерений аэрозольного поглощения и континуального поглощения водяного пара.

Выводы.

ГЛАВА 3. АЭРОЗОЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В

КОРОТКОВОЛНОВОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА.

3.1. Предварительные измерения характеристик аэрозольного поглощения в области генерации лазера на рубине.

3.2. Синхронные измерения коэффициентов аэрозольного поглощения на трех длинах волн (0,532, 0,694 и 1,064 мкм) и массовой концентрации сажевых частиц в воздухе.

3.3. Исследование зависимости эффективности аэрозольного поглощения от относительной влажности атмосферного воздуха.

Выводы.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТИНУАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА В ОБЛАСТИ 14400 СМ"1.

4.1. Измерения нерезонансного поглощения водяного пара в области генерации лазера на рубине.

4.2. Результаты измерений спектра поглощения водяного пара при самоуширении.

4.3. Измерения континуального поглощения водяного пара в области генерации лазера на рубине.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование неселективного поглощения коротковолнового излучения водяным паром и атмосферным аэрозолем методом импульсной оптико-акустической спектроскопии»

Актуальность и состояние вопроса

Важность экспериментальных исследований поглощения оптического излучения в атмосфере Земли обусловлена как необходимостью понимания природы самого поглощения, так и задачами, связанными с переносом излучения в атмосфере. Исследования спектров резонансного и нерезонансного (в окнах прозрачности) поглощения атмосферных газов дают исходную информацию для развития теоретических моделей и методов молекулярной спектроскопии. Кроме того, широкий круг ф метеорологических и геофизических задач требует все более точных экспериментальных данных о характеристиках молекулярного и аэрозольного поглощения оптического излучения в атмосферном воздухе. К числу таких проблем относится задача по выявлению природы "аномального" поглощения коротковолнового излучения (0,4-4 мкм) [1, 2], которое проявляется в том, что поглощение излучения, полученное из натурных измерений полных потоков над и под облаками, часто превышает величину, рассчитанную с помощью радиационных моделей, учитывающих вклад всех атмосферных газов. В работе [3] отмечается, что ^ решение этой задачи очень важно для количественной оценки основных факторов, влияющих на альбедо Земли и определяющих ее радиационный баланс, как при наличии облаков, так и в безоблачной атмосфере.

Среди различных причин, существования "аномального" поглощения коротковолнового оптического излучения в атмосфере, рассматривалось слабоселективное (зависимость от длины волны плавная) континуальное поглощение излучения водяным паром [4-6]. Континуальное поглощение излучения водяным паром экспериментально зарегистрировано в макроокнах прозрачности атмосферы в тепловом инфракрасном (ИК) # диапазоне спектра [6-10]. Известным примером здесь является 5 поглощение в окне прозрачности в области длин волн А, = 8-14мкм (v = 700-1250 см-1, v-волновое число) [9], характеризуемое сечением континуального поглощения стк0„т~ Ю-24 см2-мол1*атм-1, что при содержании водяного пара в воздухе ~10г-м3 соответствует величине коэффициента континуального поглощения &K01IX ~ 10"6 см-1. Расчеты с использованием существующих моделей континуального поглощения (CKD0 [11], CKD2.4 [12], MTCKD [13]) дают значения для стконт и ккот в онах прозрачности в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра на несколько порядков меньше. Поэтому надежные экспериментальные данные о коэффициентах континуального поглощения в этих диапазонах немногочисленны, а для видимого диапазона данные измерений коэффициентов континуального поглощения Н20 в литературе отсутствуют.

На сегодняшний день установлено [4, 14], что вклад континуального поглощения НгО в атмосферный радиационный баланс в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра является недостаточным, чтобы объяснить "аномальное" поглощение солнечного излучения в атмосфере [15]. Поэтому получение экспериментальных данных о величине коэффициента континуального поглощения излучения водяным паром в указанных спектральных диапазонах представляет большой интерес, в первую очередь для проверки теоретических моделей континуума.

В качестве другой причины "аномального" поглощения коротковолнового оптического излучения в атмосфере рассматривают аэрозольное поглощение [16-20]. К настоящему времени известно, что основной поглощающей компонентой в составе атмосферного аэрозоля в коротковолновой области спектра является содержащая сажу ("soot") тонкодисперсная фракция аэрозоля. Эта фракция также имеет слабоселективный спектр поглощения в широкой области, вплоть до среднего ИК диапазона.

Необходимость учета влияния поглощающей тонкодисперсной фракции аэрозоля в радиационных моделях земной атмосферы и в формировании климата на планете подчеркивалась в работах [16, 17]. Автором работы [16] делается вывод о том, что "малоселективное коротковолновое поглощение аэрозоля в основном связано с существованием отдельной субмикронной субфракции, образованной частицами сажи (преимущественно захваченными непоглощающей компонентой) с модальным радиусом частиц около 0,02-0,03 мкм и, вероятно, логнормальным распределением по размерам. Концентрация этих частиц широко варьирует примерно от 0,1 до 50 кг-км~3 в зависимости от активности антропогенных и природных источников. Остальные фракции аэрозоля играют в его коротковолновом поглощении заведомо второстепенную роль. Иными словами, радиационное и климатологическое влияние аэрозоля ("поглощающего аэрозоля") целиком связано с его сажевой компонентой, что и должно лежать в основе модельных расчетов".

По недавно полученным данным [21] "soot" вносит в глобальное потепление больший вклад, чем метан. Согласно работе [22] контроль сажевых частиц в атмосфере с целью изучения их влияния на климат в настоящее время, возможно, даже более необходим, чем контроль за содержанием СОг- Поэтому неудивительно, что в последние годы возрос интерес к экспериментальным исследованиям поглощательных свойств аэрозоля в атмосфере (см., например, литературу к [20-23]).

Считается, что поглощение коротковолнового излучения сажевым аэрозолем в атмосферном воздухе характеризуется эффективностью <j = kMs~l~ 10 м2-г-1 [23-25], где к- коэффициент аэрозольного поглощения; Ms- массовая концентрация сажевых частиц, которая в приземном атмосферном воздухе обычно варьирует около средней 7 величины 1 мкг-м~3 [23,26]. Из этого следует, что для измерений аэрозольного поглощения в условиях реальной атмосферы требуются приборы с пороговой чувствительностью по коэффициенту поглощения не хуже 10~8 см-1.

Большинство данных о поглощательных свойствах атмосферного аэрозоля получено так называемым фильтровым методом измерений [20,27-38]. Для этого сажевые частицы накапливаются на фильтре в процессе их гравитационного осаждения или прокачки через фильтр атмосферного воздуха. Затем абсорбционные характеристики частиц измеряются с помощью спектральных приборов. Таким образом, сама возможность измерений величины коэффициента (эффективности) аэрозольного поглощения достигается за счет накопления аэрозольных частиц на фильтре в течение продолжительного времени [20]. Кроме того, многие исследователи полагают, что получаемые для адсорбированных на фильтрах частиц данные о поглощении не соответствуют условиям реальной атмосферы.

Для исследований слабого поглощения оптического излучения атмосферными газами и аэрозолем весьма перспективным считается метод лазерной оптико-акустической (OA) спектроскопии [39—41 ]. Обладая высокой чувствительностью, метод позволяет осуществлять измерения с малыми объемами газа в контролируемых лабораторных условиях. Использование различных лазеров в качестве источников излучения позволяет перекрыть спектральный диапазон от ультрафиолетового (УФ) до дальнего ИК. Кроме того, OA метод позволяет проводить измерения с аэрозольными частицами, находящимися в естественных условиях, т.е. взвешенными в воздухе. Однако OA измерения характеристик аэрозольного поглощения являются единичными, и при определении спектральной зависимости эффективности аэрозольного поглощения дают результаты, сильно отличающиеся от результатов фильтровых измерений. 8

Таким образом, исследования слабого аэрозольного и нерезонансного молекулярного поглощения в коротковолновой области спектра в контролируемых лабораторных условиях в настоящее время являются весьма актуальными. Результаты этих исследований представляют большой интерес для задач атмосферной оптики, климатологии и молекулярной спектроскопии.

Для проведения измерений характеристик слабого неселективного поглощения требуется разработка высокочувствительной спектральной аппаратуры (с пороговой чувствительностью по коэффициенту

8 —1 поглощения не хуже 10 см ), позволяющей проводить измерения в отсутствие влияния фоновых сигналов. Создание такой спектральной аппаратуры само по себе является актуальной и достаточно сложной задачей.

Цель работы: Исследование слабого аэрозольного поглощения в области 0,5-1,1 мкм в приземной атмосфере и континуального поглощения водяного пара в области 0,694 мкм в газах методом импульсной оптико-акустической спектроскопии.

Основные задачи:

1. Разработка и создание высокочувствительного оптико-акустического спектрометра с импульсными твердотельными лазерами, позволяющего измерять коэффициенты слабого аэрозольного поглощения и континуального поглощения водяного пара в коротковолновой области спектра. Отработка методик эксперимента.

2. Измерения эффективности аэрозольного поглощения на длинах волн излучения импульсных лазеров 0,532, 0,694 и 1,064 мкм в приземном атмосферном воздухе. Определение спектральной зависимости эффективности аэрозольного поглощения в области 0,5-1,1 мкм.

3. Измерения спектров поглощения водяного пара при самоуширении и уширении азотом в области генерации лазера на рубине. Расчеты спектров поглощения водяного пара с использованием базы данных HITRAN. Определение величины коэффициента континуального поглощения водяного пара в области 0,694 мкм.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались следующие методы измерений: фильтровый метод (метод диффузного ослабления) для измерений массовой концентрации сажевых частиц в атмосферном воздухе; метод импульсной OA спектроскопии с временным разрешением сигналов для измерений коэффициентов поглощения. Для расчетов форм импульсных OA сигналов в газах использовались стандартные методы интегрирования. Расчет коэффициентов молекулярного поглощения производился с использованием метода полинейного счета (line-by-line). При обработке результатов измерений применялись методы математической статистики.

Защищаемые положения:

1. Оптико-акустический спектрометр, созданный на основе ячейки с концентратором акустического сигнала давления, позволяет получать количественные данные о коэффициенте аэрозольного поглощения и о коэффициенте континуального поглощения водяного пара в коротковолновой области спектра. Спектрометр обеспечивает измерения коэффициентов поглощения в газах на нулевом фоне и характеризуется пороговой чувствительностью по коэффициенту поглощения кмин= 1,5-10"9 см"1.

2. Спектральный ход эффективности аэрозольного поглощения коротковолнового оптического излучения в приземной атмосфере

10 ст(^) = к(Х) Ms~\ определенный в результате синхронных измерений коэффициента аэрозольного поглощения к для излучения с длинами волн 0,532, 0,694 и 1,064 мкм (оптико-акустический спектрометр) и массовой концентрации сажевых частиц в воздухе Ms (аэталометр), аппроксимируется зависимостью близкой к теоретической для мелкодисперсных частиц. В макроокнах прозрачности приземной атмосферы в спектральной области 0,5-1,1 мкм поглощение атмосферным аэрозолем более чем на порядок превышает молекулярное поглощение.

3. Впервые зарегистрированное в видимой области спектра континуальное поглощение водяного пара в смеси с азотом характеризуется сечением поглощения стконт = (2,2 ± 0,7)-10-26 2 11 см -мол" -атм" (X = 0,69430 мкм) и лучше всего соответствует модели континуума водяного пара MTCKD.

Научная новизна

Для исследования слабого аэрозольного поглощения и континуального поглощения водяного пара в коротковолновой области развит метод импульсной OA спектроскопии. Создан высокочувствительный OA спектрометр с импульсными твердотельными лазерами, позволяющий измерять коэффициенты поглощения в газах на нулевом фоне. Разработана методика калибровки спектрометра для измерений характеристик аэрозольного поглощения.

Впервые для трех значений длины волны (0,532, 0,694 и 1,064 мкм) выполнены OA измерения коэффициента аэрозольного поглощения синхронно с аэталометрическими измерениями массовой концентрации сажевых частиц в приземном воздухе. Данные об эффективности аэрозольного поглощения коротковолнового оптического излучения в атмосфере, полученные в результате синхронных измерений, аппроксимируются спектральной зависимостью, близкой к теоретической

11 зависимости для мелкодисперсных частиц и хорошо согласуются с результатами независимых фильтровых измерений.

Впервые в видимой области спектра (0,694 мкм) измерен коэффициент континуального поглощения водяного пара.

Достоверность результатов и выводов работы обеспечивается воспроизводимостью полученных данных, их статистической обеспеченностью, а также согласием с результатами расчетов и независимых исследований.

Научная ценность и практическая значимость

Результаты, полученные в настоящей работе, развивают существующие представления о поглощении коротковолнового оптического излучения в приземной атмосфере. Данные о коэффициентах аэрозольного поглощения и континуального поглощения водяного пара, а также данные о спектральной зависимости эффективности аэрозольного поглощения могут быть использованы для создания и усовершенствования радиационных и климатологических моделей атмосферы, моделирования процессов переноса излучения в атмосфере, верификации теоретических представлений в атмосферной оптике и молекулярной спектроскопии.

Разработанный OA спектрометр может служить основой для создания высокочувствительных лазерных газоанализаторов с обнаружительной способностью < 1 ppb.

Работа выполнялась в рамках плана научно-исследовательских работ Института оптики атмосферы СО РАН в период с 2001 по 2005 год. Работа была поддержана грантами РФФИ №№ 00-05-65204, 02-05-06121, 03-0564787, 03-05-06038, 04-05-64569, Программой Отделения физических наук РАН "Фундаментальная оптическая спектроскопия", "Фондом содействия отечественной науке".

Публикации и апробация работы

По теме диссертационной работы опубликовано: статей в центральных отечественных и зарубежных научных журналах - 4 [42-45] (1 статья принята в печать [46]); трудов и тезисов докладов Всероссийских и Международных конференций - 20 [47-66].

Результаты работы докладывались на Международных конференциях: "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы" (Иркутск, 2001; Томск, 2002, 2004, 2005); "Атмосферная радиация" (С.-Петербург, 2002); "Atmospheric Radiation Measurement-2002" (США, 2002); Международной конференции по аэрозолям (Тайвань, 2002); Международной конференции по спектроскопии высокого разрешения "HighRus-2003" (Красноярск, 2003); Рабочих группах "Аэрозоли Сибири" (Томск, 2001, 2002, 2004, 2005); 11-й Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2005).

Личный вклад автора

Автор работы принимал прямое участие в разработке экспериментальной техники, проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных данных. Большинство экспериментов и расчетов выполнено автором лично.

Структура и объем

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы; изложена на 153 страницах, включая 42 рисунка, 4 таблицы и списка литературы из 144 наименований.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Тихомиров, Алексей Борисович

Выводы

1. В области перестройки лазера на рубине экспериментально зарегистрировано несколько слабых линий поглощения Н20, отсутствующих в базе данных HITRAN-2001 и позднее представленных в HITRAN-2004. При этом экспериментальный и расчетные спектры несколько отличаются по положениям центров и интенсивностям слабых линий.

2. Впервые в видимой области спектра (0,694 мкм) экспериментально зарегистрировано континуальное поглощение водяного пара и определены его характеристики. Сечение континуального поглощения Н20 в смеси с азотом в области около 14400 см-1 при температуре Г=295 К составляет акоит = (2,2 ± 0,7)-10~26 см2-мол1-атм-1 и лучше всего соответствует расчету с использованием полуэмпирическои модели континуума Н20 - MTCKD.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа посвящена экспериментальному исследованию слабого ® аэрозольного поглощения и континуального поглощения водяного пара в коротковолновой области спектра. Для получения экспериментальных результатов в работе применяется метод OA лазерной спектроскопии с временным разрешением сигналов. Создан высокочувствительный OA спектрометр с импульсными лазерами на рубине и гранате.

В диссертационной работе получены следующие основные ^ результаты:

1. Для исследования слабого неселективного поглощения излучения в газах и атмосферном воздухе развит метод импульсной OA спектроскопии с временным разрешением сигналов. Разработан и создан OA спектрометр с импульсными лазерами, который позволяет проводить измерения коэффициентов слабого аэрозольного поглощения в атмосферном воздухе и молекулярного поглощения, в том числе континуального поглощения водяного пара, на нулевом фоне. Использование OA ячейки больших размеров, параболического акустического концентратора и других способов, обеспечивающих увеличение чувствительности OA спектрометра и минимизацию влияния фоновых сигналов, позволило достигнуть величины минимально измеряемого коэффициента поглощения кмш = 1,5-10-9 см-1 при энергии лазерного импульса Е = 50 мДж и атмосферном давлении газа в ячейке.

2. Выполнены модельные расчеты и проведены эксперименты по выбору параметров лазерного пучка, на основе которых разработана методика калибровки OA спектрометра для измерений аэрозольного поглощения. Результаты калибровки (значение чувствительности) OA спектрометра с временным разрешением сигналов по известному

131 молекулярному поглощению импульсного излучения лазера на рубине водяным паром можно использовать в исследованиях аэрозольного поглощения в атмосферном воздухе при радиусе лазерного пучка г0 > 1,5 мм.

3. В результате синхронных измерений коэффициента аэрозольного поглощения к на длинах волн 0,532, 0,694 и 1,064 мкм (OA спектрометр) и массовой концентрации сажевых частиц в воздухе Ms (аэталометр) определена спектральная зависимость эффективности аэрозольного поглощения коротковолнового оптического излучения в приземной атмосфере о(Х) = к(Х) Ms~l. Показатель степени b в формуле Ангстрема (g = A Х~ь, где А - коэффициент), с использованием которой аппроксмируются полученные экспериментальные данные, близок к единице, что согласуется с теоретическим спектральным ходом эффективности аэрозольного поглощения а ~ Х-1 для мелкодисперсных частиц (рэлеевское поглощение), а также с экспериментальными зависимостями, полученными с помощью фильтровых методов измерений.

4. Установлено, что в макроокнах прозрачности в коротковолновой области спектра 0,5-1,1 мкм аэрозольное поглощение в приземной атмосфере более чем на порядок превышает молекулярное поглощение.

5. Полученные в настоящей работе значения эффективности аэрозольного поглощения с излучения с длиной волны 0,532 мкм в приземном воздухе составляют для различных дней измерений 7,09 и

О 1

5,49 м -г , что, соответственно, в 1,4 и 1,8 раза меньше общепринятого

2 —1 значения этого параметра на длине волны 0,550 мкм а = 10 м-г , используемого в радиационных моделях атмосферы.

6. Исследовано влияние относительной влажности воздуха на амплитуду OA сигнала, генерируемого в ячейке спектрометра в результате поглощения излучения атмосферным аэрозолем. Установлено, что увеличение относительной влажности атмосферного воздуха от 50 до 90% приводит к уменьшению амплитуды OA сигнала на 15-20%.

7. В области перестройки лазера на рубине экспериментально зарегистрировано несколько слабых линий поглощения Н20, отсутствующих в базе данных HITRAN-2001 и позднее представленных в HITRAN-2004.

8. Впервые в видимой области спектра (0,694 мкм) экспериментально зарегистрировано континуальное поглощение водяного пара и определены его характеристики. Сечение континуального поглощения Н20 в смеси с азотом в области около 14400 см-1 при температуре Т= 295 К составляет аКОнт = (2,2 ± 0,7)-10~26 см2-мол~1-атм~1 и лучше всего соответствует расчету с использованием полуэмпирической модели континуума Н20 - MTCKD.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

OA - оптико-акустический

СФ - спектрофотометрический

BP — внутрирезонаторный

ИК - инфракрасный

УФ - ультрафиолетовый

ИАГ — иттриево-алюминиевый гранат

ВС - black carbon

ЕС - elemental carbon

Ms - массовая концентрация сажевых частиц у - адиабатическая постоянная

S, Si - интенсивность спектральной линии у,-- коэффициент уширения спектральной линии

Р - давление

Т- температура

Тут- время колебательно-поступательной релаксации молекул т5 - время тепловой релаксации аэрозольной частицы т - длительность процесса тепловыделения X - длина волны излучения v - волновое число ти - длительность лазерного импульса го - радиус лазерного пучка к, Ыу), к(Х), кп - коэффициент поглощения a, g(v), о(А-) - сечение поглощения Е - энергия лазерного импульса U- амплитуда OA сигала UЕ~] - сигнал OA спектрометра а - чувствительность OA спектрометра 8 - чувствительность микрофона с — скорость звука t - время

Ар - амплитуда импульса давления То,5 - длительность импульса сжатия RH- относительная влажность воздуха

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Тихомиров, Алексей Борисович, 2006 год

1. Кондратьев К.Я. Радиационные факторы современных изменений глобального климата. - Л.: Гидрометеоиздат. 1983. - 224 с.

2. Stephens G.L., Tsay S-C. On the cloud absorption anomaly // The Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1990. V.116. №493. P.671-704.

3. Пхалагов Ю.А., УжеговВ.Н., Щелканов H.H. К вопросу о непрерывном ослаблении оптического излучения в коротковолновой области спектра // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т.П. №4. С.315-319.

4. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Поглощение водяным паром в близкой инфракрасной области и некоторые геофизические следствия // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. №2. С. 131-135.

5. Несмелова Л.И., Пхалагов Ю.А., Родимова О.Б., Творогов С.Д., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Н. К вопросу о природе атмосферного аномального поглощения коротковолновой радиации // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. №3. С.288-293.

6. Арефьев В.Н., Дианов-Клоков В.И., Иванов В.М., Сизов Н.И. Континуальное поглощение излучения 8-13 мкм водяным паром. М. 1979.-434 с.

7. Фомин В.В. Молекулярное поглощение в инфракрасных окнах прозрачности. Новосибирск: Наука. 1986. - 234 с.

8. Burch D.E., Gryvnak D.A. Continuum absorption by H20 vapor in infrared and millimeter regions // Atmospheric water vapor. N.Y.: Academic Press Inc. 1980. P.47-76.

9. Burch D.E., Alt R.L., Continuum absorption by H20 in the 700-1200 cm-1 and 2400-2800 cm-1 windows // Report AFGL-TR-84-0128. Hanscom Air Force Base, Massachusetts: U.S. Air Force Geophysics Laboratory. 1984.

10. Burch D.E. Absorption by H20 in narrow windows between 3000 and 4200 cm-1 // Report AFGL-TR-85-0036. Hanscom Air Force Base, Massachusetts: U.S. Air Force Geophysics Laboratory. 1985.

11. Clough S., Kneizis F., Davies R. Line shape and water vapor continuum // Atmospheric Research. 1989. V.23. P.229-241.

12. MlawerE.J., Clough S.A., Brown P.D., and Tobin D.C. Collision-induced effects and water vapor continuum // Proceedings of the 9th Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting. 1999. P.503-511.

13. Mlawer E.J., Tobin D.C., Clough S.A. A Revised Perspective on the Water Vapor Continuum: The MTCKD Model. // 2004. in preparation.

14. ArkingA. Absorption of solar energy in the atmosphere: discrepancy between model and observations // Science. 1996. V.273. №5276. P.779-782.

15. Розенберг Г.В. О природе аэрозольного поглощения в коротковолновой области спектра // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1979. Т. 15. №12. С. 1280-1292.

16. Розенберг Г.В. Тонкодисперсный аэрозоль и климат // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1982. Т. 18. №11. С.1192-1198.

17. Любовцева Ю.С., Яскович Л.Г. Аэрозольное поглощение в области спектра 0,25-0,8 мкм // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1982. Т. 18. №9. С.922-932.

18. Любовцева Ю.С., Юдин Н.И., Яскович Л.Г. Состав и оптические свойства субмикронной фракции атмосферного аэрозоля // Оптика атмосферы и аэрозоль. М.: Наука, 1986. - С.65-81.

19. Jacobson M.Z. Strong radiative heating due to the mixing slate of black carbon in atmospheric aerosols //Nature. 2001. V.409. P.695-697.

20. Hansen J., Sato M., Ruedy R., Lacis A., and Oinas V. Global warming in the 21-st century: an alternative scenario // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2000. V.97. P.9875-9880.

21. Arnott W.P., Moosmuller H., Walker I.W. Nitrogen dioxide and kerosene-flame soot absorption of photoacoustic instrument of light absorption by aerosol // Review of scientific instruments. 2000. V.71. №12. P.4545-4552.

22. DillnerA.M., Stein C., Larson S.M., Hitzenberger R. Measuring of mass extinction efficiency of elemental carbon in rural aerosol // Aerosol Science and Technology. 2001. V.35. P. 1009-1021.

23. Козлов B.C., Панченко M.B., Яушева Е.П. Особенности временной изменчивости содержания мелкодисперсного аэрозоля и сажи в приземном слое воздуха // Тезисы докладов VII Международного симпозиума "Оптика атмосферы и океана". Томск. 2000. С. 125.

24. Lin C.-I., Baker М., Charlson R.J. Absorption coefficient of atmospheric aerosol: a method for measurement // Applied Optics. 1973. V.12, P. 1356— 1363.

25. Clarke A.D. Integrating sandwich: a new method of measurement of thelight absorption coefficient for atmospheric particles // Applied Optics. 1982. V.21. №16. P.3011-3020.

26. Clarke A.D. Effects of filter internal reflection coefficient on light absorption measurements made using the integrating plate method // Applied Optics. 1982. V.21. №16. P.3021-3031.

27. Rosen H., Novakov T. Optical transmission through aerosol deposits on diffusely reflective filters a method for measuring the absorbing component of aerosol particles // Applied Optics. 1983. V.22. №1. P.1265-1267.

28. Hansen A.D.A., Rosen H., Novakov T. The aethalometer an instrument for the real-time measurement of optical absorption by aerosol particles // Science of the Total Environment. 1984. V.36. №1. P. 191-196.

29. Хансен А.Д.А., Капустин B.H., Копейкин B.M., Жилет Д.А., Бодейн В.А. Оптическое поглощение аридным аэрозолем в регионах Средней Азии // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Изд-во СПГУ. 1992. С.84-90.

30. Hansen A.D.A., Kapustin V.N., Kopeikin V.M., Gillette D.A., and Bodhaine D.A. Optical absorption by aerosol black carbon and dust in a desert region of central Asia // Atmospheric Environment. 1993. V.27(A). P.2527-2531.

31. Gundel L.A., Dor R.L., Rosen H., Novakov T. The relationship between optical attenuation and black carbon concentration for ambient and source particles // Science of the Total Environment. 1984. V.36. P. 197-202.

32. Horvath H. Atmospheric light absorption a review // Atmospheric Environment. 1993. V.27A(3). P.293-317.

33. Bodhaine B.A. Aerosol absorption measurements at Barrow, Mauna Loa and South Pole // Journal of Geophysical Research. 1995. V.100(D5), P.8967-8975.

34. Bond T.C., Anderson T.L., Campbell D. Calibration and intercomparison139of filter-based measurements of visible light absorption by aerosol // Aerosol Science and Technology. 1999. V.30. P.582-600.

35. Bond T.C., Covert D.S., Kramlich J.C., Larson T.V., and Charison R.J. Primary particle emissions from residential coal burning: optical properties and Size distributions // Journal of Geophysical Research. 2002. V.107(D21). P.ICC 9-1 to ICC 9-14.

36. RosencwaigA. Photoacoustics and photoacoustic spectroscopy. Wiley & Sons. New York. 1980.

37. Жаров В.П., Летохов B.C. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. М.: Наука. 1984. - 320 с.

38. АнтиповА.Б., Капитанов В.А., Пономарев Ю.Н., Сапожникова В.А. Оптико-акустический метод в лазерной спектроскопии молекулярных газов. Новосибирск: Наука. 1984. - 128 с.

39. Тихомиров Б.А., Тихомиров А.Б., Фирсов К.М. Нерезонансное поглощение импульсного излучения лазера на рубине атмосферным воздухом и смесью Н20 с азотом // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. №9. С.740-747.

40. Козлов B.C., Панченко М.В., Тихомиров А.Б., Тихомиров Б.А. Измерение аэрозольного поглощения излучения с длиной волны 694,300 нм в приземном слое воздуха // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т. 15. №9. С.756-761.

41. Тихомиров А.Б., Пташник И.В., Тихомиров Б.А. Измерения коэффициента континуального поглощения водяного пара в области 14400 см-1 (0,69 мкм) // Оптика и спектроскопия. 2006. (в печати).

42. Kozlov V.S., Panchenko M.V., Tikhomirov A.B., Tikhomirov B.A. Investigations of the absorption properties of near-ground aerosol by the methods of optical-acoustic spectrometry and diffuse extinction //

43. Proceedings of 12th Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science

44. Team Meeting, St. Petersburg, FL. D. Carrothers, Ed., U.S. Department of Energy, Richland, WA. 2002. http://www.arm.gov/publications/ proceedings/confl2/extendedabs/kozlov-vs.pdf

45. Козлов B.C., Тихомиров А.Б., Панченко M.B., Тихомиров Б.А. Аппаратура и методика оценки альбедо однократного рассеяния для локальных объемов воздуха // Международный симпозиум стран СНГ

46. Ф "Атмосферная радиация" (МСАР-02). С.-Пб., Россия. 18-21 Июня2002. С.63.

47. Тихомиров А.Б. Калибровка импульсного оптико-акустического спектрометра в измерениях аэрозольного поглощения // Аэрозоли Сибири. IX Рабочая группа: Тезисы докладов. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы. 2002. С.67.

48. ПташникИ.В., Тихомиров А.Б., Тихомиров Б.А., ФирсовК.М. Измерения коэффициента континуального поглощения водяного пара в области 0,69 мкм // Аэрозоли Сибири. XI Рабочая группа: Тезисы докладов. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы. 2004. С.61.

49. Фукс И.А. Механика аэрозолей. М.: Изд-во АН СССР. - 1955. -350 с.

50. Юнге X. Химический состав и радиоактивность атмосферы. М.: Мир, - 1965.-425 с.

51. Кабанов М.В., Панченко М.В. Рассеяние оптических волн дисперсными средами. Ч. III Атмосферный аэрозоль. Томск. Изд-во

52. ТФ СО АН СССР. 1984. - 188 с.144

53. Колмогоров А.Н. Доклады АН СССР. 1941. Т. 13. №2. С.99.

54. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.:ИЛ. 1961. — 536 с.

55. Борен К.Ф., Хафмен Д.Р. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: Пер. с англ. М.: Мир. 1986. - 664 с.

56. Кастров В.Г. Труды ЦАО. №32. 1959.

57. Теснер П.А. Образование углерода из углеводородов газовой фазы. Химия, М. 1972.- 136 с.

58. Голубицкий Б.М., Танташев M.B. О применении оптико-акустического эффекта для исследования поглощения аэрозолем // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1976. Т. 12. №4. С.442-443.

59. Bruce С.W. and Pinnick R.G. In-situ measurements of aerosol absorption with a resonant CW laser spectrophone // Applied Optics. 1977. V.16. P. 1762-1765.

60. Roessler D.M., Faxvog F.R. Optoacoustic measurement of opticalabsorption in acetylene smoke I I Journal of the Optical Society of America. 1979. V.69. №12. P. 1699-1704.

61. Foot J.S. Spectrophone measurements of the absorption of solar radiation by aerosol // The Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1979. V.105. P.275-283.

62. Bruce C.W. and Richardson N.M. Propagation at 10 цт trough smoke produced by atmospheric combustion of diesel fuel // Applied Optics. 1983. V.22. P.1051-1055.

63. Terhune R.W., Anderson J.E. Spectrophone measurements of the absorption of visible light by aerosols in the atmosphere // Optics Letters. 1977. V. 1. №2. P.70-72.

64. Roessler D.M. Photoacoustic insights on diesel exhaust particles // Applied Optics. 1984. V.23.P.1148-1155.

65. Bruce C.W., Stromberg T.F., GurtonK.P., MozerJ.B. Trans-spectral absorption and scattering of electromagnetic radiation by diesel soot // Applied Optics. 1991. V.30. №12. P.1537-1546.

66. Adams K.M. Real-time in situ measurements of atmospheric optical absorption in the visible via photoacoustic spectroscopy. 1: Evaluation of photoacoustic cells // Applied Optics. 1988. V.27. №19. P.4052^056.

67. Adams K.M., Davis L.I. Jr., Japar S.M., Finley D.R., and Cary R.A. Measurement of atmospheric elemental carbon: real-time data for Los Angeles during summer 1987 // Atmospheric Environment. 1990. V.24A. P.597-604.

68. TurpinB.J., Huntzicker J .J., and Adams K.M. Intercomparison of photoacoustic and thermal-optical methods for the measurement of146atmospheric elemental carbon // Atmospheric Environment. 1990. V.24A. P. 1831—1835.

69. Arnott W.P., Moosmuller H., Rogers C.F., Jin Т., and Bruch R. Photoacoustic spectrometer for measuring light absorption by aerosol: instrument description // Atmospheric Environment. 1999. V.33. P.2845-2852.

70. RaspetR., Slaton W.V., Arnott W.P., and Moosmuller H. Evaporation-Condensation Effects on Resonant Photoacoustics of Volatile Aerosols // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2003. V.20. P.685-695.

71. Зуев B.E., Комаров B.C. Современные проблемы атмосферной оптики. Т.1 Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. JL: Гидрометеоиздат. - 1986. - 264 с.

72. Tang К., Toth R.A., Vander Auwera J., Varanasi P., and Yoshino K. The HITRAN molecular spectroscopic database: edition of 2000 including updates through 2001 // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2003. V.82. №1-4. p.5-44.

73. Elsasser W.M. Note of atmospheric absorption caused by a rotational water band // Physical Review. 1938. V.53. P.768.

74. Elsasser W.M. Mean absorption and equivalent absorption coefficient of a band spectrum//Physical Review. 1938. V.54. P.126-129.

75. Varanasi P., Chou S., and Penner S.S. Absorption coefficients for water vapor in the 600-1000 cm-1 region // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1968. №8. P. 1537-1541.

76. Tobin D.C., Strow L.L., Lafferty W.J., Olson W.B. Experimental investigation of self- and ^-broadened continuum within the Vi band of water vapor // Applied Optics. 1996. V.35. №24. P.4724-4734.

77. Fulghum S.F., TillemanM.M. Interferometric calorimeter for the measurement of water-vapor absorption // Journal of the Optical Society of148

78. America В. 1991. V.8. №12. P.2401-2413.

79. Капитанов В.А., Пономарев Ю.Н., Тырышкин И.С. Поглощение излучения ближнего ИК- и видимого диапазонов спектра в микроокнах прозрачности атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т.10. №12. С.1481-1484.

80. ЗуевВ.Е., Макушкин Ю.С., Пономарев Ю.Н. Современные проблемы атмосферной оптики. Т.З Спектроскопия атмосферы. JL: Гидрометеоиздат. - 1987. - 248 с.

81. Тырышкин И.С. Исследование уширения линий атмосферного водяного пара в видимом диапазоне методом лазерной спектрофотометрии высокого разрешения: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Томск: ИОА СО АН СССР. 1983. - 19 с.

82. Сучков А.Ф. Линейчатая структура спектров генерации ОКГ с неоднородно уширенной линией усиления // Препринт. ФИАН СССР. №126. М. 1970.- 16 с.

83. Пахомычева JI.A., Свириденков Э.А., Сучков А.Ф. Линейчатая структура спектров генерации ОКГ с неоднородным уширением линии усиления // Письма в ЖЭТФ. 1970. Т. 12. №2. С.60-63.

84. Лукьяненко С.Ф., Макогон М.Н., Синица Л.Н. Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия. Новосибирск: Наука. 1985. - 120 с.

85. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука. 1972. - 376 с.

86. Bell A.G. Article 34 on the production and reproduction of sound by light // American Journal of Science. 1880. V.20. P.305.

87. Bell A.G. Upon the production of sound by radiant energy // Philosophical149

88. Magazine and Journal of Science. 1881. V.ll. P.510-528.

89. Пономарев Ю.Н., Агеев Б.Г., ЗигристМ.В., Капитанов B.A., Куртуа Д., Никифорова О.Ю. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия межмолекулярных взаимодействий. Под ред. Синицы JI.H. Томск: МГП «Раско». 2000. - 200 с.

90. Goldan P., Goto К. An acoustically resonant system for detection of low level infrared absorption in atmospheric pollutants // Journal of Applied Physics. 1974. V.45. №10. P.300-303.

91. Джиджоев Д.С., Попов B.K, Платоненко B.T., Чугунов A.B. Зависимость параметров оптоакустического сигнала от радиуса возбуждаемой области // Квантовая электроника. 1984. Т.Н. №2.1. C.414-416.

92. Агеев Б.Г., Пономарев Ю.Н., Тихомиров Б.А. Нелинейная оптико-акустическая спектроскопия молекулярных газов. Новосибирск: Наука. 1987.- 128 с.

93. Koch К.Р. and Lahmann W. Optoacoustic detection of sulphur dioxide below the parts per billion level // Applied Physics Letters. 1978. V.32. №5. P.289-291.

94. TamA.C. Signal enhancement and noise suppression considerations in photothermal spectroscopy // in Photoacoustic and photothermal phenomena III. (Springer series in optical sciences) ed. by D. Bicanic. -Springer-Verlag. 1992. V.69. P.447^162.

95. Carrer I., Fiorina L., ZanzotteraE. High-sensitivity cell for pulsed photoacoustic spectroscopy in gases and liquids // in Photoacoustic and photothermal phenomena III. (Springer series in optical sciences) ed. by

96. D. Bicanic. Springer-Verlag. 1992. V.69. P.568-571.

97. Пилипович B.A., Ковалев А.А. Оптические квантовые генераторы с просветляющимися фильтрами. Минск: Наука и техника. 1975. -216 с.

98. Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М. Основы лазерной техники. Твердотельные ОКГ. М.: Советское радио. 1972. -408 с.

99. Тырышкин И.С., Пономарев Ю.Н., Могильницкий Б.С., Тихомиров Б.А. Лазерная система на ИАГ:Ш с пассивной модуляцией добротности для генерации высокоэнергетичных импульсов излучения с малой расходимостью // Оптика атмосферы. 1989. Т.2. №6. С.668-670.

100. Тихомиров Б.А. Исследование линейного и нелинейного поглощения паров воды методом импульсной оптико-акустической спектроскопии: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Томск: ИОА СО АН СССР. 1986. - 19 с.

101. Дмитриев Д.В., Поплавский Ю.А., Синица Л.Н., Матульян Ю.А., Щербаков А.П. Спектр поглощения диоксида азота (N02) в диапазоне 3900-8000 А // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т. 15. №9. С.778-781.

102. Мицель А.А., Фирсов К.М., Фомин Б.А. Перенос оптического излучения в молекулярной атмосфере. Томск: STT. 2001. - 444 с.126. http://www.vacuubrand.de127. http://www.microfor.ru

103. Heritier J.-M. Electrostrictive limit and focusing effects in pulsed photoacoustic detection // Optics Communications. 1983. V.44. №4. P.267-272.

104. Beck K.M., Gordon R.J. Theory and application of time resolved optoacoustics in gases // The Journal of Chemical Physics. 1988. V.89. №9. P.5560-5567.

105. Diebold G.J. Application of the photoacoustic effects to studies of gas phase chemical kinetics // in Photoacoustic, phototermal and photochemical processes in gases (Topics in current Physics) ed. by P. Hess. Springer151

106. Verlag. 1989. V.46. P.125-172.

107. Kapitanov V.A. and Tikhomirov B.A. Pulse photoacoustic technique to study of vibrational relaxation in gases // Applied Optics. 1995. V.34. P.969-972.

108. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. -9-е изд. М: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1982. - 208 с.

109. Baklanov A.M., Kozlov V.S., Panchenko M.V., Ankilov A.N., and Vlasenko A.L. Generation of soot particles in submicron range // Journal of Aerosol Science. 1998. V.29. P.919-920.

110. Отчет о научной и научно-организационной работе Института оптики атмосферы СО РАН за 2001 г // Томск: ИОА СО РАН. -2001.

111. Михайлов Е.Ф., Власенко С.С., Киселев А.А., Рышкевич Г.И. Факторы структурной изменчивости сажи // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 1998. Т.34. №3. С.345-356.

112. Colbeck I., Appleby L., Hardman E.J., Harrison R.M. The optical properties and morphology of cloud-processed carbonaceous smoke // Journal of Aerosol Science. 1990. V.21. P.527-538.

113. Панченко M.B., Свириденков M.A., Терпугова C.A., Козлов B.C. Активная спектронефелометрия в исследовании микрофизических характеристик субмикронного аэрозоля // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. №5-6. С.428-436.

114. Long R.K. Atmospheric absorption of laser radiation // Ohio State University. Engineering Publication Bull. №199. Columbus. Ohio. 1966. P.24.

115. Воронин Б.А. Теоретическое исследование спектров поглощения изотопных модификаций воды в ближней ИК-области: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Томск: ИОА СО РАН. 2002. - 19 с.

116. Зуев В.Е., Лопасов В.П., Тырышкин И.С. Экспериментальные исследования уширения контура линии поглощения водяных паров азотом // Квантовая электроника. 1977. Т.4. №6. С. 13 75-1377.