Визначення осаджуваної водяної пари за даними аерологічних та ГНСС-вимірювань на європейських і тропічних станціях

https://doi.org/10.23939/istcgcap2019.01.020
Надіслано: Грудень 10, 2018
Автори:
1
Національний університет “Львівська політехніка”

Мета роботи полягає в дослідженні атмосферної випадаючої водяної пари (PWV), що ґрунтується на опрацюванні аерологічних та ГНСС-вимірювань, а також порівнянні величин PWV, визначених за даними аерологічних і ГНСС-станцій, розміщених і в помірних, і тропічних широтах. Методика. Алгоритм визначення осаджуваної водяної пари на основі ГНСС-спостережень поділяється на кілька етапів: 1) за основним рівнянням кодових або фазових псевдовідстаней ГНСС-вимірювань визначають повну тропосферну затримку; 2) вибирають величини ZTD на момент ГНСС-спостережень  [ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/products/troposphere/new/]; 3) за аналітичною моделлю Saastamoinen обчислюють гідростатичну складову зенітної тропосферної затримки; 4) за величинами ЗТЗ і гідростатичною складовою отримують величини вологої складової ЗТЗ; 5) за вологою складовою ЗТЗ обчислюють величини інтегрованої IWV та осаджуваної водяної пари PWV.  Величини IWV і PWV визначають також і за даними аерологічного зондування. Результати. В ході виконаних досліджень визначено складові ЗТЗ та величини PWV. Проведено порівняльну характеристику цих величин, визначених за даними і аерологічних, і ГНСС-станцій. Загалом точність визначення гідростатичної складової ЗТЗ становить близько 10 мм, а точність визначення вологої складової ЗТЗ, виведеної із ГНСС-вимірювань, приблизно 20 мм. Величини PWV, переважно, змінюються за аналогією до величин вологої складової ЗТЗ, а точність їх визначення досягає 3 мм. Новизна та практична значущість. Вперше виконано одночасні дослідження тропосферної затримки  та її складових і вмісту водяної пари на п’яти станціях середніх широт та трьох станціях тропічної зони. Отримані результати надалі можна використати під час дослідження змін кліматичних процесів.

  1. Заблоцький Ф. Д., Заблоцька О. Ф. Аналіз зенітної тропосферної затримки в тихоокеанських широтах. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. Л.: Ліга-Прес, 2010. Вип. І. С. 50–55.
  2. Заблоцький Ф. Д., Пазяк М. В. Аналіз зенітної тропосферної затримки, визначеної в ході ГНСС-вимірювань та радіозондувань у тропічних і середніх широтах. Вісник геодезії та картографії. К.: НДІГК. 2015а. № 3. С. 7–9.
  3. Заблоцький Ф., Гресько Ю., Паляниця Б. Моніторинг водяної пари за даними радіозондування та GNSS-вимірювань на станціях Київ і GLSV. Геодезія, картографія і аерофотознімання. 2017. Вип. 85. C. 13-17.
  4. Каблак Н. І., Савчук С. Г. Дистанційний моніторинг атмосфери. Космічна наука і технологія. 2012. Т. 18. № 2. С. 20–25.
  5. Каблак Н. І. Дистанційне зондування водяної пари в атмосфері за допомогою навігаційних супутникових систем. Геодезія, картографія і аерофотознімання. 2011а. Вип. 75. C. 31–35.
  6. Каблак Н. І. Моніторинг осадженої водяної пари на основі обробки ГНСС-даних. Космічна наука і технологія. 2011б. Т. 17. № 4. С. 65–73.
  7. Пазяк М. В., Заблоцький Ф. Д. Особливості вертикального розподілу вологої складової зенітної тропосферної затримки в середніх і тропічних широтах. Науковий журнал «Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва», 2018. № 2 (36), C. 41-49.
  8. Пазяк М. В., Заблоцький Ф. Д. Порівняння вологої складової зенітної тропосферної затримки, виведеної із GNSS-вимірювань, з відповідною величиною із радіозондування. Геодезія, картографія і аерофотознімання. 2015б. Вип. 81. C. 16–24.
  9. Савчук М. В., Заблоцький Ф. Д. Оцінювання гідростатичної складової зенітної тропосферної затримки, за даними радіозондування. Вісник геодезії та картографії. Київ: НДІГК, 2014. № 6. С. 3–5.
  10. Савчук С. Г., Заблоцький Ф. Д. Моніторинг тропосферної водяної пари у західній транскордонній зоні України. Геодезія, картографія і аерофотознімання. 2016. Вип. 83. C. 21-33.
  11. Служба атмосферних досліджень при університеті Вайомінгу, Інтернет ресурс [Режим доступу]:http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html
  12. Тропосферні файли GNSS спостережень, Інтернет ресурс [Режим доступу]: ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/products/troposphere/new/
  13. Bevis M., Businger S., Herring T. A., Rocken C., Anthes R. A. and Ware R.H., (1992). «GPS meteorology: Remote sensing of atmospheric water vapor using the Global Position System» //Journal of Geophysical Research. (1992) - Vol. 97, No. D14.-P. 15, 787-15, 801.
  14. Bock O., Bouin M.-N., Walpersdorf A., Lafore J. P., Janicot S., Guichard F., & Agusti-Panareda A. (2007). Comparison of ground-based GPS precipitable water vapour to independent observations and NWP model reanalyses over Africa. Quarterly journal of the royal meteorological society 133: pp. 2011–2027.
  15. Chen B., Dai W., Liu Z., Wu L., Kuang C., & Ao M. (2018). Constructing Precipitable Water Vapor Map from Regional GNSS Network Observations without Collocated Meteorological Data. Atmos. Meas. Tech. Discuss. pp. 1-20, https://doi.org/10.5194/amt-83
  16. Fernández L. I., Salio P., Natali M. P., & Meza A. M. (2010). Estimation of precipitable water vapour from GPS measurements in Argentina: Validation and qualitative analysis of results. Advances in Space Research Volume 46, Issue 7, pp. 879-894.
  17. Julio A. Castro-Almazán, Gabriel Pérez-Jordán, & Casiana Muñoz-Tuñón, (2016). A semiempirical error estimation technique for PWV derived from atmospheric radiosonde data. Atmos. Meas. Tech., 9, 4759–4781.
  18. Haase J., Ge M., Vedel H., & Calais E. (2003). Accuracy and Variability of GPS Tropospheric Delay Measurements of Water Vapor in the Western Mediterranean. American Meteorological Society, Volume 42, pp. 1547-1568.
  19. Realini E., Sato K., Tsuda T., & Manik S. (2014). An observation campaign of precipitable water vapor with multiple GPS receivers in western Java, Indonesia. Progress in Earth and Planetary Science, 1:17, pp. 1-20.
  20. Shilpa Manandhar, Yee HuiLee, Yu Song Meng, Feng Yuan, & Jin Teong Ong. (2018). GPS-Derived PWV for Rainfall Nowcasting in Tropical Region. IEEE transactions on geoscience and remote sensing, pp. 1-10.
  21. Suelynn Choy, Chuan-Sheng Wang, Ta-Kang Yeh, John Dawson, Minghai Jia, & Yuriy Kuleshov (2015). Precipitable Water Vapor Estimates in the Australian Region from Ground-Based GPS Observations. Advances in Meteorology, Volume, Article ID 95481, pp.1-14.
  22. Suresh C. Raju, K. Saha, B. V. Thampi, & K. Parameswaran. (2007). Empirical model for mean temperature for Indian zone and estimation of precipitable water vapor from ground based GPS measurements. Annales Geophysicae, 25, pp. 1935–1948.
  23. Yanxin T., Lilong L., & Chaolong Y. (2013). Empirical model for mean temperature and assessment of precipitable water vapor derived from GPS. Geodesy and Geodynamics, 4 (4): pp. 51-56.