红外波段水汽连续吸收研究进展

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1、红外波段水汽连续吸收研究进展马宏亮孙明国吴义恒王振东曹振松安庆师范大学物理与电气工程学院中国科学院大气成分与光学重点实验室摘要：水汽连续吸收广泛存在于红外波段，对于地球辐射平衡和遥感探测有着重要的意义。一般水汽连续吸收的研宂大多处于中红外“窗口”区域，而在吸收谱带内和近红外“窗口”区域的研宄较少。目前，水汽连续吸收的机理仍然是一个有争议的课题。论文简要阐述了现有理论及计算模型的发展历史和研宄现状，介绍了几种实验测量方法的原理、优点与不足，并对水汽连续吸收的发展进行了展望。关键词：红外光谱;水汽;连续吸收;福射平衡;遥感探测

2、;作者简介：马宏亮，男，山东济宁人，博士，安庆师范大学物理与电气工程学院讲师，研究方向为大气分子高分辨率吸收光谱特性，E-rnail:hlgnma@foxmai1.com.作者简介：曹振松E-mail:zscao@aiofm.ac.cn.基金：中W科学院青年创新促进会基金项HResearchProgressofWaterVapourContinuumintheInfraredSpectralRegionsMAHongliangSUNMingguoWUYihengWANGZhendongCAOZhensongSchoolof

3、PhysicsandElectricalEngineering,AnqingNormaluniversity;KeyLaboratoryofAtmosphericCompositionandOpticalRadiation，ChineseAcademySciences;Abstract：Theinfraredspectrumofwatervaporismadeupofstronglyabsorbingbandsandmanytransparent‘windows'betweenthesebands.Thewatervapo

4、urcontinuuminthesesamespectralregionsisofparticularimportancefortheEarth’sradiationbudgetandforremotesensingtechniquesthatexploitthesewindows.Historically,mostattentionhasfocusedonthemid-infraredatmosphericwindow,buttherehavebeenmanyfewerreportswithinbandsandinthe

5、near-infraredspectralregion.Inaddition,thecausesofthecontinuumremainasubjectofcontroversy.Thehistoryandrecentdevelopmentsofthecausesofthecontinuumandcalculationmodelswerebrieflyreviewed.Theadvantagesanddisadvantagesofseveralexperimentmethodswerediscussed.Thepossib

6、lefuturedirectionsweregiven.Keyword：Infraredspectrum;Watervapour;Continuum;Radiationbudget;Remote—sensing;1引言水汽在红外波段的吸收是由独立吸收谱线所形成的吸收谱带以及分布于这些谱带之间的大气“窗U”区域组成。窗口中除存在一些吸收较弱的独立谱线外，还存在一种更为重要的吸收一连续吸收。水汽连续吸收分为两种类型Ill:仅由水分子自身引起的称为自连续吸收；由大气屮其它分子（凡或02）与水分子相互作用引起的称为外连续吸收。连续

7、吸收的特点是随频率平滑变化、无明显的波长依赖性、并且广泛存在于吸收谱带和“窗口”区域。在吸收谱带内，独立谱线吸收对辐射平衡的贡献远大于连续吸收，而在窗U中，连续吸收通常占主导地位，其对于地球大气辐射平衡以及遥感探测来说具有更重要的意义［1-3］。准确的水分子光谱参数对于大气科学研究领域有着重要的意义，为此人们建立了HITRAXU1等数据库。然而，这些数据库中只给出了独立吸收谱线的参数，并没有给出连续吸收数据，究其原因为［3,5h（1）连续吸收的机理还有一定的分歧；（2）理论模型计算结果与实验数据符合不好；（3）采用不同实验

8、技术得到的同一波段的数据差别较大。迄今为止，关于水汽连续吸收提出了三种理论解释：(1)稳态和亚稳态水分子二聚体的吸收一二聚体理论_［6-11］;(2)水分子独立谱线远翼吸收的累积贡献一远翼吸收理论［12-16］;(3)由水分子在碰撞瞬间短期偶极矩的变化而引起的跃迁一碰撞诱导吸收理论IH1。其屮，碰撞诱导