高分辨率气体吸收光谱逐线计算模型及实验验证

"本文介绍了一种用于气体吸收光谱计算的逐线模型，该模型具有高分辨率，并且能够适应不同的温度条件。模型基于HITRAN2008和HITEMP2010分子谱线参数数据库，这两个数据库分别对应于低温和高温条件。模型的亮点在于它能自动选择适合当前温度的谱带参数库，同时处理常温和高温气体的辐射计算。在计算过程中，使用等间隔取样方法确定波数，并采用等波数截断处理线翼。总内配分函数通过Gamache的三次多项式拟合得到。模型还考虑了气体温度和压力对谱线线型的影响。实验中，该模型被用来计算1atm压力下，不同温度、浓度和路径长度的CO2在4.3 μm和2.7 μm的透射率。为了匹配实际的傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的宽线型，计算结果被转换为窄带透射率，并与中分辨率实验数据进行了比较，证明了模型的精度和适用性。" 文章详细介绍了气体吸收光谱逐线计算模型的构建过程及其验证。首先，模型依赖于最新的HITRAN2008和HITEMP2010数据库，这些数据库提供了丰富的分子谱线信息，确保了模型的精确性。HITRAN适用于低温环境，而HITEMP则适用于高温环境，这种设计使得模型可以适应广泛的温度范围，提高了计算的普适性。 在计算策略上，模型采用了等间隔取样技术来处理波数，确保能清晰地分辨出分子谱线。线翼截断的方法是等波数截断，这有助于简化计算并保持计算精度。此外，总内配分函数的计算采用了Gamache的三次多项式拟合，这是一种高效且精确的计算方法。 模型的另一个关键点是考虑了气体的温度和压力对谱线形状的影响，这是因为在真实环境中，这些因素会显著改变气体吸收谱线的形状。通过调整这些参数，模型可以准确预测不同条件下气体的吸收特性。 在验证阶段，模型计算了CO2在两个特定波长下的透射率，即4.3 μm和2.7 μm，这对应于CO2的强吸收带。模型的结果被调整为FTIR仪器的窄带透射率，然后与实验数据进行对比。结果显示，模型的计算结果与实验数据吻合良好，这表明模型在较宽的温度范围内都具有较高的精度。 该气体吸收逐线计算模型提供了一种有效的工具，可用于理解和模拟气体在不同条件下的光谱特性，特别是在红外光谱分析中。它对于大气科学研究、环境监测以及工业应用中的气体检测等具有重要意义。