Observation of the chemiluminescent NO + O → NO₂ + hν reaction in the upper mesospheric dark polar regions by OSIRIS on Odin

Authors: Gattinger, R. L.; Evans, W. F.J.; McDade, I.C.; Degenstein, D. A.; Llewellyn, E. J.

Source: Canadian Journal of Physics, Volume 87, Number 8, August 2009 , pp. 925-932(8)

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Abstract:

The visible and near infrared continuum spectrum produced by the NO + O → NO₂ + hv chemiluminescent reaction has been detected in the upper mesospheric dark polar regions by OSIRIS on the Odin spacecraft. Averaged observed NO₂ emission spectral shapes are obtained by spectrally resolving the NO + O continuum from the blended strong upper mesospheric OH vibration-rotation airglow bands. The observed continuum spectral shape when compared with laboratory measurements is shifted to lower wavelengths by approximately 20nm in the steeply sloped 400 to 500nm region. The observed laboratory continuum spectral shape for upper mesospheric ambient pressure is presented for reference over the 400 to 800nm region. An example of an NO₂ continuum volume emission-rate altitude profile derived from a single OSIRIS limb scan is also included. Limb radiances up to 3× 10⁹ photons cm^-2 nm^-1 s^-1 are observed at the peak of the NO₂ continuum corresponding to total volume emission rates of approximately 2× 10⁴ photons cm^-3 s^-1. Data extracted from numerous single-volume emission-rate altitude profiles obtained over approximately a 24h period are assembled into a Southern Hemisphere polar map of the 90km NO₂ continuum emission. The map illustrates the considerable spatial brightness variation typically observed in the dark Antarctic polar region throughout the OSIRIS mission dataset. After further analysis these measurements will assist in quantifying the role of thermospheric formed NO_x in the catalytic removal of ozone in the upper stratosphere.

L'appareil OSIRIS à bord du satellite Odin a détecté le spectre continu dans le visible et l'infrarouge proche produit par la réaction chimioluminescente NO + O → NO₂ + hv dans la mésosphère supérieure des régions polaires sombres. Les moyennes journalières du spectre d'émission de NO₂sont obtenues par résolution spectrale du continu NO + O à partir du mélange des fortes bandes de rotation-vibration du OH dans la lueur de haute atmosphère de la mésosphère supérieure. La forme spectrale du continu est alors comparée à des mesures en laboratoire et nous observons un déplacement d'environ 20nm dans la région de forte pente entre 400 et 800nm. Nous présentons la forme spectral du continu observé en laboratoire comme référence pour le domaine de 400 à 800nm. Nous incluons également un exemple du profile en altitude du taux d'émission en volume du continuum de NO₂ obtenu d'un simple balayage en élévation par OSIRIS. Nous observons des radiances de limbe jusqu'à 3× 10⁹ photons cm^-2 nm^-1 s^-1 au maximum du continuum du NO₂, correspondant à des taux d'émission totale en volume de 2× 10⁴ photons cm^-3 s^-1. Les données obtenues d'un grand nombre de balayages simples sur une période de 24 h sont rassemblées dans une carte du taux d'émission en volume du continuum de NO₂ dans la région du pôle sud à 90km d'altitude. La carte illustre les variations spatiales considérables de brillance typiquement observées dans la partie sombre du pôle sud, sur toute la banque de données de OSIRIS. Après une analyse plus poussée, ces mesures nous aiderons à quantifier le rôle du NO_x dans l'appauvrissement de l'ozone de haute atmosphère.

Document Type: Research article

Publication date: 2009-08-01

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