The Meteoric Ni Layer in the Upper Atmosphere
The Meteoric Ni Layer in the Upper Atmosphere
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高层大气中的流星镍层
DOI：
10.1029/2020ja028083
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Daly S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Daly S
第一个全球大气Ni模式（WACCM-Ni）已经开发出来，以了解地面共振激光雷达最近对中间层Ni层的观测。该模型的三个组成部分是：全大气社区气候模型（WACCM 6）;通过将太阳系中尘埃源的天文模型与化学流星消融模型耦合而得出的流星输入函数;以及与上层大气中Ni的化学有关的一套全面的中性，离子-分子和光化学反应。为了实现化学反应的封闭，首先使用快速流动管和Ni靶的脉冲激光烧蚀研究了三个重要反应的反应动力学，产生k（NiO + O）=（4.6 ± 1.4）× 10−11，k（NiO + CO）=（3.0 ± 0.5）× 10−11，k（NiO 2 + O）=（2.5 ± 1.2）× 10− 11cm3 molecule −1s− 1。NiOH的光解离速率计算为J（NiOH）= 0.02 s−1。WACCM-Ni令人满意地模拟了所观察到的中性Ni层峰高和峰宽，以及火箭载质谱仪的Ni+测量值。据预测，Ni层具有与Fe层相似的季节和纬度变化，并且与Fe相比，其异常宽的底侧是由相对较快的NiO + CO反应引起的。在夜光中观察到的Ni + O3反应的光子发射的量子产率估计在6%和40%之间。
The first global atmospheric model of Ni (WACCM‐Ni) has been developed to understand recent observations of the mesospheric Ni layer by ground‐based resonance lidars. The three components of the model are: the Whole Atmospheric Community Climate Model (WACCM6); a meteoric input function derived by coupling an astronomical model of dust sources in the solar system with a chemical meteoric ablation model; and a comprehensive set of neutral, ion‐molecule, and photochemical reactions pertinent to the chemistry of Ni in the upper atmosphere. In order to achieve closure on the chemistry, the reaction kinetics of three important reactions were first studied using a fast flow tube with pulsed laser ablation of a Ni target, yieldingk(NiO + O) = (4.6 ± 1.4) × 10−11,k(NiO + CO) = (3.0 ± 0.5) × 10−11, andk(NiO2+ O) = (2.5 ± 1.2) × 10−11cm3molecule−1s−1at 294 K. The photodissociation rate of NiOH was computed to beJ(NiOH) = 0.02 s−1. WACCM‐Ni simulates satisfactorily the observed neutral Ni layer peak height and width, and Ni+measurements from rocket‐borne mass spectrometry. The Ni layer is predicted to have a similar seasonal and latitudinal variation as the Fe layer, and its unusually broad bottom‐side compared with Fe is caused by the relatively fast NiO + CO reaction. The quantum yield for photon emission from the Ni + O3reaction, observed in the nightglow, is estimated to be between 6% and 40%.
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T. Viehl;J. Plane;W. Feng;J. Höffner
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