A békák nyomában, avagy a GNSS infrastruktúra serepe a légkör vípáratartalmának meghatároásában ósa Sabolcs BME, Általános és Felsőgeodéia Tansék
Tartalom GNSS méréseket terhelő sabályos hibák, a troposféra hatása a jelterjedésre; A integrált vígőtartalom és a hidrostatikus késleltetés össefüggése; A köel valósidejű feldolgoórendser felépítése; Kedeti eredmények; A GNSS meteorológia OTKA projekt rövid bemutatása;
A GNSS mérések sabályos hibái
A troposféra hatása a jelterjedésre A egyre sűrűbb légrétegben a terjedési sebesség csökken, eáltal a jelek késleltetve érkenek a vevőbe: TD = HD + WD A terjedési sebesség és a fénysebesség köötti össefüggést a törésmutató adja meg: n = A troposféra okota teljes késleltetés tehát: c v TD ( ) 6 n 1 ds = 10 trop = N ds
A troposféra hatása a jelterjedésre A N refraktivitás meghatároható a alábbi egyenlettel (Essen Froome): Pd e e N = k1 + k2 + k3 2 TZ TZ T Z ahol k 1,k 2,k 3 tapastalati konstansok P d a sára levegő nyomása e a parciális páranyomás T a hőmérséklet Z d és Z w a kompressibilitási tényeők d A valódi gáok állapotegyenletét felhasnálva a enitirányú teljes késleltetés a alábbi alakra hoható: w W ZTD = 10 6 k 1 d tfh 6 d 6 ρ d + 10 v k2 k1 ρv d + 10 k3v ant v tfh ant tfh ant ρv T d hidrostatikus nedves (vígő okota)
A troposféra vígőtartalmának becslése Ha megfordítjuk a helymeghatároás problémáját (ismerjük a vevők helyetét), akkor bármelyik hibaforrás hatása meghatároható a adatokból, így a troposféra okota teljes késleltetés is. ZWD = ZTD ZHD Hogyan teremthetünk össefüggést a troposféra vígőtartalma és a enitirányú nedves késleltetés köött? Definiáljuk a integrált vígőtartalmat (IWV): tfh IWV = ρ v d ant Hasonló integrál serepelt a enitirányú nedves késleltetés képletében is: ZTD = 10 6 k 1 d tfh 6 d 6 ρ d + 10 v k2 k1 ρv d + 10 k3v ant v tfh ant tfh ant ρv T d
A troposféra vígőtartalmának becslése Veessük be a vígő átlagos hőmérsékletét: Ekkor a enitirányú nedves késleltetés a alábbi alakban írható fel: Melyet átrendeve: = tfh ant tfh ant v v m d T d T ρ ρ m v v d v T IWV k IWV k k ZWD 3 6 1 2 6 10 10 + = ZWD T k k k IWV m v d v + + = 3 2 1 6 10 ( ) + + = m v d v m T k k k Q T 3 2 1 6 10
.,. A integrált vígőtartalom és a ZWD össefüggése Lehetséges modellek: Bevis modell T = 70,2 + 0, 72 m T f Emardson Derks modell 1 Q T ( ) f = a 0 + a 1 ( T T ) + a ( T T ) 2 f 2 f a 0 =6,458 m 3 /kg; a 1 = 1,78 10 2 m 3 /kg/k, a 3 = 2,2 10 5 m 3 /kg/k és T=283,49 K haai éves modell T = 82,3 + 0, 675 m T f haai havi felbontású modell
.,. A integrált vígőtartalom és a ZWD össefüggése a 0.700 1 3 5 7 9 11 0.600 0.500 0.400 hónap b 275.0 273.0 Kelvin 271.0 269.0 267.0 265.0 1 3 5 7 9 11 hónap Hónap a b σ N 1 0.531 267.1 0.61 3.16 849 2 0.610 265.7 0.70 3.39 787 3 0.596 265.4 0.71 3.03 862 4 0.614 265.5 0.76 2.88 837 5 0.510 269.3 0.69 2.86 847 6 0.508 270.6 0.67 2.99 828 7 0.449 272.5 0.64 2.75 864 8 0.426 273.5 0.64 2.75 857 9 0.480 270.5 0.64 2.84 831 10 0.610 268.3 0.73 3.07 865 11 0.651 267.1 0.74 2.92 829 12 0.567 266.8 0.63 3.09 859 Év 0.675 266.6 0.89 3.21 10115 (OMSZ)
.,. A GNSS mérések hatása a előrejelés pontosságára Csapadékelőrejelés GPS mérések nélkül Mért csapadékmennyiség 12 óra alatt Csapadékelőrejelés GPS mérésekkel Forrás: EUMETNET E GVAP
.,. A köel valósidejű feldolgoó rendser
ádiósondás mérések
.,. ádiósondás éslelések Megtörtént a rádiósondás feldolgoósoftver fejlestése; naponta legyűjtjük a térségben található 25 rádiósondás állomás adatait (6 24 óra időbeli felbontás) és feldolgouk aokat (IWV, ZHD, ZWD, ZHD korrekció, troposféra magassága, tropopaua magassága, tropopaua nyomássintje, felsíni mérési adatok) adatbáisba mentjük a adatokat; beseretük a 1994 től elmentett archív adatokat, így több mint 300.000 rádiósondás éslelés áll rendelkeésünkre; nyitott kérdések: a feldolgoósoftver validációja; a hidrostatikus össetevő korrekciója (1 5cm es nagyságrendű);
.,. ádiósondás éslelések
ádiósondás éslelések
ádiósondás éslelések modell min max várh.ért. sórás Saastam. 7.2 mm +3.6 mm 2.0 mm 1.4 mm ZHD=ap+b 5.3mm +5.5 mm 0.0 mm 1.4 mm ZHD=ap 5.3 mm +5.5 mm 0.0 mm 1.4 mm
A feldolgoott állomáshálóat Össesen 86 állomás: 17 IGS 17 EUEF 52 GNSSNet
A feldolgoott állomáshálóat
Felsínköeli meteorológiai mérések 41 reptéri meteorológiai állomás
http://gpsmet.agt.bme.hu/index.php Köel valósidejű GPS feldolgoás
Köel valósidejű GPS feldolgoás
Össevetés rádiósondás mérésekkel Megoldás min max átlag Sórás ZHD a Saastamoinen 0,6 3,6 1,8 1,1 modellből ZHD a rádiósondás mérésből 1,7 1,3 0,2 1,0
.,. Kérdések ádiósondás mérésekből sármaó IWV köéphibája? GNSS mérésekből a köéphiba nagyságrendileg +/ 1mm körüli; A mérések időbeli és térbeli össehangolása is kérdéseket vet fel: sonda sodródása; sondáás időtartama felbocsátás időpontja; A hidrostatikus össetevő modelleésében kell előrelépnünk. Lehetőleg felsíni meteorológiai adatok (vagy előrejelő modellek) segítségével kell modellenünk a hidrostatikus össetevőt, így a nedves össetevő meghatároása pontosítható (a rádiósondás mérésektől való függés csökkenthető);
.,. GNSS meteorológia OTKA pályáat BME FÖMI/KGO ELTE MTA/GGKI OMSZ kooperáció (2011 2014) Cél: a köel valósidejű, meteorológiai célú GNSS feldolgoás megvalósítása Kapcsolódás a EUMETNET E GVAP projektjéhe
.,. GNSS meteorológia OTKA pályáat Néhány semelvény a kutatási tervből: felsíni meteorológiai éslelések integrálása (META, METNET, OMSZ) köel valósidejű GNSS feldolgoás optimális megvalósítása (feldolgoási eljárás és idősükséglet optimaliálása); a eredmények validálása (sűrített rádiósondás mérések különböő időjárási situációkban 50eFt/sonda) a hidrostatikus össetevő modelleésének finomítása (rádiósondás mérésekhe történő illestéssel vagy felsíni mérések alapján történő modelleéssel) GNSS/GPS tomográfia megvalósíthatóságának visgálata (óvatos célkitűés, de nagy remények)
.,. GPS tomográfia 4D vígőtartalom modell a elv egyserű, a megvalósítás már nehéségekbe ütköik (műholdgeometria) peremfeltételek (pl. rádiósondás mérések)
.,. Kösönöm a figyelmet!