Paramètres collisionnels de raies rovibrationnelles de la vapeur d'eau et de l'ozone induits par pression

Pressure-induced collisional parameters of rovibrational lines of water vapour and ozone

• Auteur / Autrice : Tatiana Mishina
• Direction : Žanna Vasil'evna Buld'ireva, Nina Lavrentieva
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Besançon en cotutelle avec Tomsk (Russie)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ozone

Raies spectrales, Formation des

Atmosphère

Résumé

Les informations sur les raies de rotation-vibration de la vapeur d'eau et de l'ozone sont nécessaires pour les études atmosphériques ainsi que pour la modélisation du transfert radiatif, des changements du climat, la diminution de la couche d'ozone et de l'effet de serre. Les objectifs de ce travail sont focalisés sue des améliorations et des tests de certaines méthodes semi-classiques et semi-empiriques existantes pour calculer les largeurs et les déplacements collisionnels de raies spectrales ainsi que sur études de l'influence de l'interface de raies spectrales de la vapeur d'eau sur le coefficient d'absorption dans l'atmosphère. Les principaux résultats obtenus sont les suivants : I , l'utilisation de la transformation généralisée d'Euler pour la sommation de séries divergentes a permis d'obtenir une expression convergente pour la fonction d'interruption et calculer les nouvelles fonctions de résonance dans le cas des interactions dipôle-dipôle forte (HF-HF) et faible (CO-CO) et interaction dipôle-quadrupole (HF-N2) ;II, des coefficients d'élargissement de raies d'ozone par l'azote et l’oxygéné ont été calculés par la méthode semi classique RB avec trajectoires exactes (RBE) et par la méthode semi-empirique pour la bande v1+v3 ; III, la dépendance vibrationnelle des trajectoires classiques a été étudiée pour la contribution du 1er ordre dans le déplacement de raies O3-N2 rovibrationnelles dans le cadre de la méthode semi-classique RBE aisi que la dépendance vibrationnelle du potentiel isotope venant du moment dipolaire et de la polarisabilité de O3 ; IV, les valeurs de la polarisabilité dipolaire effective dans les états vibrationnels excités ont été obtenues pour toutes les bandes vibrationnelles de la vapeur d'eau étudiées expérimentalement dans la littérature ; V, les paramètres collisionnels de raies spectrales de la vapeur d'eau ont été calculés pour les états rovibrationnels très fortement excités, jusqu'à la limite de dissociation 25 000 Cm-1 ; VI, il est démontré que l'interface de raies spectrales de la vapeur d'eau conduit à une erreur notable dans le calcul du coefficient d'absorption atmosphérique pour des trajets inclinés dans les conditions d'hiver du modèle « mid-latitude » de l'atmosphère ainsi qu'à la disparition de la région de la micro-fenête pour les grandes valeurs de l'angle du zénith.

The information about rotation-vibration spectral lines of water vapour and ozone is necessary for atmospheric studies, modeling of radiation transfer, climate changes, ozone layer depletion and green house effect. The goals of the present work are focused on improvements and testing some existing semi-classical and semi empirical methods for colisional line width and shift calculation, as wel as on studies of the influence of interference of water spectral lines on the atmospheric absorption coefficient. The main new result obtained are the following ; I, using the generalized Euler transformation for the summation of divergent series allowed obtaining a convergent expression of the interruption (or “efficency”) function and calculation of new resonance functions in the cases of strong (HF-HF) and weak (CO-CO) dipole-dipole and dipole quadrupole (HF-N2)interactions; II nitrogen and oxygen-broadening coefficients of ozone lines were calculated by semi-classical RBE and semi-empirical methods for the v1+v3 band; III, vibrational dependence of classical trajectories was studied for the 1 th order contribution to the rovibrational shifts of O3-N2 lines in the framework of semi classical RB approach with exact trajectories and vibrational dependence of isotropic potential coming from O3 dipole moment and polarizability; IV, values of effective dipole polarizability in excited vibrational state were obtained for all vibrational bands of water vap our experimentally studied in the litterature; V, colisional parameters of water vapour spectral lines were calculated for highly excited ro-vibrational states up to the dissociation limit of 25 000 Cm-1; VI, interference of slanting atmospheric paths for winter conditions of mid-latitude atmosphere model and to the disappearance of micro window region for increasing zenithal angle.