Водяной пар ― один из самых влиятельных парниковых газов в нашей атмосфере. Газообразная форма H2О поглощает гораздо больше инфракрасной энергии, излучаемой с поверхности Земли, чем другие парниковые газы, удерживая больше тепла. В воздухе содержится совсем небольшое количество водяного пара ― менее 1% по массе, но даже этого достаточно, чтобы водяной пар мог активно влиять на развитие процессов, связанных с глобальным потеплением.
Водяной пар вдвое усиливает нагрев поверхности Земли, обусловленный поглощением электромагнитного излучения любыми другими составляющими атмосферы. При этом процесс поглощения электромагнитного излучения молекулами воды по сей день полностью не изучен. В частности, до конца неизвестна природа так называемого континуума (континуального поглощения водяного пара), систематически наблюдаемого в измерениях и простирающегося в широком диапазоне частот от микроволн до ультрафиолета. Величина континуального поглощения может быть ответственна примерно за четверть эффекта усиления нагрева атмосферы и поверхности Земли водяным паром, считают ученые Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения РАН (ИОА СО РАН). Для корректного прогнозирования климатических измерений необходимо использовать высокоточные модели.
Ученые ИОА СО РАН впервые исследовали континуальное поглощение в двух ранее неизученных спектральных областях, граничащих с видимой областью спектра. В основу работы российских ученых легли результаты измерений, проведенных в Лаборатории им. Резерфорда (Великобритания) совместно с коллегами-соавторами. Эксперименты проводились под руководством профессора Редингского университета, члена Британской академии наук Кейса Шайна и члена-корреспондента РАН Игоря Васильевича Пташника. Дальнейшая работа велась в Институте оптики атмосферы СО РАН в Томске.
Полосы поглощения ― области спектра, в которых наблюдается наиболее интенсивное поглощение излучения исследуемой молекулой.
Сравнение полученных экспериментальных спектров континуального поглощения с известной моделью MT_CKD, которая используется в большинстве климатических расчетов, показало, что эта модель нуждается в существенном уточнении. В частности, в работе продемонстрировано, что при повышенных температурах эта модель может занижать величину континуума в среднем в два раза. Кроме того, обсуждаются физические причины наблюдаемого континуального поглощения и приведена оценка вклада димеров воды (молекулярных комплексов, состоящих из двух связанных молекул воды) в континуум в этих спектральных диапазонах. Как итог ― в статье представлена новая модель континуального поглощения, актуальная для полос поглощения инфракрасной области спектра, сообщают ученые Института оптики атмосферы СО РАН.
Исследование привлекло внимание американского ученого Элая Млауэра ― главного куратора общепризнанной модели MT_CKD. Было принято решение о сотрудничестве с российскими специалистами, которое позволит обновить модель MT_CKD на основе новых результатов.
На получение сырых экспериментальных данных у ученых ушел один месяц, а дальнейшая обработка, анализ результатов и построение новой модели континуального поглощения в инфракрасной области спектра заняли несколько лет. По результатам исследования младший научный сотрудник лаборатории атмосферной адсорбционной спектроскопии ИОА СО РАН Анна Андреевна Симонова получила степень магистра и подготовила кандидатскую диссертацию.
Подробнее об исследовании ученых можно прочитать здесь.
Новость подготовлена на основе материалов ИОА СО РАН
Фото: kzwwsko / 123RF
