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Isotopologue dependence of the CO2-air broadening and shifting coefficients: Experimental evidence and comparison with theory for 13CO2 and 12CO2

Mondelain, Didier und Campargue, A. und Gamache, R.R. und Hartmann, J.-M. und Gibert, Fabien und Wagner, Georg und Birk, Manfred und Röske, Christian (2025) Isotopologue dependence of the CO2-air broadening and shifting coefficients: Experimental evidence and comparison with theory for 13CO2 and 12CO2. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 333, 109271_1-109271_7. Elsevier. doi: 10.1016/j.jqsrt.2024.109271. ISSN 0022-4073.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022407324003789

Kurzfassung

Fifteen transitions of the 20012-00001 band of 13CO2 in air have been recorded at 296 K using a cavity ring-down spectrometer linked to an optical frequency comb referenced to a GPS-disciplined Rb oscillator. In parallel, measurements of 12CO2 in air were made with a Fourier transform spectrometer for transitions belonging to the 20012-00001 band, enabling comparison of the air-induced half-width and line shift coefficients of both isotopologues. For that a multi-spectrum fit procedure is adopted with a Hartmann-Tran (HT) line profile. A decrease of about 0.4% is demonstrated for the 13CO2 air-broadening coefficients compared to the corresponding value of the main isotopologue. To the best of our knowledge, this observation is the first experimental evidence of an isotopic effect on the air-broadening coefficients in CO2 (which are generally assumed to be identical in spectroscopic databases). On the theoretical side, a refinement to the simple model described in [Lamouroux et al. JQSRT 111;2010:2321] is proposed which enables the determination of γ(13CO2) from γ(12CO2). In addition, complex Robert-Bonamy-Ma (CRBM) calculations have been performed for 12CO2 and 13CO2 in collision with N2 or O2 for the 20012-00001 band with J” values from 0 to 85. From these CRBM data, the 13CO2-air and 12CO2-air halfwidth and line shift coefficients were computed and the obtained isotopologue effect on these parameters was compared to the experimental data. A good average agreement is achieved for the CRBM calculations for the airbroadening coefficients while the simple model leads to slightly smaller isotopic effect. In contrast, for the airpressure shift coefficients, a quite large disagreement is observed between the calculations and the experimental data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208984/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Isotopologue dependence of the CO2-air broadening and shifting coefficients: Experimental evidence and comparison with theory for 13CO2 and 12CO2
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mondelain, DidierUniversite Joseph Fourier, GrenobleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Campargue, A.Université Joseph Fourier/CNRS, Laboratoire de Spectrometrie Physique, 38402 Saint-Martin-d’Hères, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gamache, R.R.Univ. of Mass Lowell, Department of Environmental Earth and Atmospheric Sciences, Lowell, MA 01854, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hartmann, J.-M.Laboratoire de M´et´eorologie Dynamique/IPSL, CNRS, Ecole polytechnique, Sorbonne ´ Universit´e, Ecole normale sup´erieure, PSL Research University, F-91120 Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gibert, FabienLMD, IPSL, Palaiseau, FrankreichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, GeorgGeorg.Wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Birk, ManfredManfred.Birk (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Röske, ChristianChristian.Roeske (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 März 2025
Erschienen in:Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:333
DOI:10.1016/j.jqsrt.2024.109271
Seitenbereich:109271_1-109271_7
Verlag:Elsevier
ISSN:0022-4073
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon dioxide, 12CO2, 13CO2, isotopic dependence of pressure broadening and line shift, cavity ring down spectroscopy, Fourier-transform spectroscopy, theoretical calculations
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Experimentelle Verfahren
Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Birk, Manfred
Hinterlegt am:08 Jan 2025 16:57
Letzte Änderung:08 Jan 2025 16:57

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