Предварительная обработка спектров для анализа по методу дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии

  • Илья Игоревич Бручковский Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Александр Георгиевич Светашев Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Виктор Сергеевич Демин Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Сергей Константинович Бородко Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Петр Павлович Аникин Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, пер. Пыжевский, 3, 119017, г. Москва, Россия
  • Александр Николаевич Красовский Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследованы возможности повышения точности метода DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) путем использования методики сравнительной калибровки по эталонному прибору применительно к созданному в БГУ многоосевому регистратору спектров MARS-B (Multi Axis Recorder of Spectra). Проведен сравнительный анализ измерений, полученных при помощи MARS-B в ходе международной кампании сравнений CINDI-2 (Second Cabauw Intercomparison of Nitrogen Dioxide Measuring Instruments), проходившей в 2016 г. в г. Кабау (Нидерланды). Результатами измерений являлись дифференциальные наклонные содержания малых газовых составляющих атмосферы: двуокиси азота, озона, молекул воды, азотистой кислоты, формальдегида и димера кислорода. Для исследования возможностей повышения точности методики DOAS проведен анализ рядов измерений спектров яркости участков небесной сферы в диапазоне длин волн 335–373 нм, зарегистрированных прибором MARS-B и параллельно приборами других участников процедуры сравнения. Предложен способ снижения ошибки восстановления дифференциальных наклонных содержаний малых газовых примесей путем применения цифрового фильтра низких частот на этапе предварительной обработки спектров.

Биографии авторов

Илья Игоревич Бручковский, Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник

Александр Георгиевич Светашев, Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник

Виктор Сергеевич Демин, Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник

Сергей Константинович Бородко, Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник

Петр Павлович Аникин, Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, пер. Пыжевский, 3, 119017, г. Москва, Россия

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник

Александр Николаевич Красовский, Учреждение БГУ «Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы», ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; ведущий научный сотрудник

Литература

  1. Bruchkouski I. I., Borovsky А. N., Demin V. S., et al. The instrument for remote nitrogen dioxide registration. Vestnik BGU. Ser. 1, Fiz. Mat. Inform. 2013. No. 1. P. 41–45 (in Russ.).
  2. Bruchkouski I. I., Krasouski А. N., Demin V. S. Catadioptrical MAX-DOAS instrument: results of international inter-comparison campaign MAD-CAT 2013. Vestnik BGU. Ser. 1, Fiz. Mat. Inform. 2015. No. 3. P. 44–49 (in Russ.).
  3. Platt U., Stutz J. Differential Optical Absorption Spectroscopy Principles and Applications. Berlin ; Heidelberg : Springer, 2008.
  4. Kaiser J., Reed W. Data smoothing using low-pass digital filters. Rev. Sci. Instrum. 1977. Vol. 48, issue 11. P. 1447–1457. DOI: 10.1063/1.1134918.
  5. Irie H., Kanaya Y., Akimoto H., et al. First retrieval of tropospheric aerosol profiles using MAX-DOAS and comparison with lidar and sky radiometer measurements. Atm. Chem. Phys. 2008. Vol. 8, issue 2. P. 341–350. DOI: 10.5194/acp-8-341-2008.
  6. Rodgers Clive D. Inverse Methods for Atmospheric Sounding: theory and practice. Series on atmospheric, oceanic and planetary physics. Vol. 2. Oxford : Univ. of Oxford, 2000.
Опубликован
2019-02-03
Ключевые слова: дифференциальная оптическая абсорбционная спектроскопия, азотистая кислота, предварительная обработка спектров
Поддерживающие организации Авторы выражают благодарность профессору Томасу Вагнеру (Институт химии общества Макса Планка) за приглашение для участия в кампании сравнений CINDI-2 и финансовую поддержку, Каролин Файт и Мишелю ван Розендалю (Бельгийский королевский институт космической аэрономии) за разработку и распространение программного продукта Q-DOAS, а также Денису Поелеру (Институт физики окружающей среды университета Хейдельберга) за его ценные замечания по поводу оптической части прибора.
Как цитировать
Бручковский, И. И., Светашев, А. Г., Демин, В. С., Бородко, С. К., Аникин, П. П., & Красовский, А. Н. (2019). Предварительная обработка спектров для анализа по методу дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 86-96. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/490
Выпуск
№ 2 (2018): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2018 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).