Порівняння річних коливань складових тропосферної затримки, обчислених інтегруванням та за аналітичною моделлю

Abstract

Мета роботи – дослідження річних коливань складових зенітної тропосферної затримки, обчислених числовим інтегруванням за даними аерологічного зондування атмосфери та за аналітичною моделлю Saastamoinen; оцінювання точності знаходження складових затримки за моделлю Saastamoinen за вибраний період досліджень. Методика. Основними методами визначення тропосферної затримки є зондування атмосфери та використання аналітичної моделі. Для дослідження складових зенітної тропосферної затримки використано дані зондування атмосфери, здійсненого на чотирьох українських аерологічних станціях (Київ, Харків, Львів та Одеса) із частотою 24 год, а також приземні значення метеорологічних параметрів, які надавали метеорологічні станції із частотою 3 год в період від 1 січня до 31 грудня 2019 р. Складові зенітної тропосферної затримки обчислено інтегруванням за даними аерологічного зондування та із використанням аналітичних формул Saastamoinen. На підставі обчислених даних складено графіки порівняння значень зондування та моделі й обчислено середні квадратичні похибки визначення складових тропосферної затримки. Результати. Здійснено порівняння значення складових затримки на пунктах, розташованих у різних кліматичних зонах, із використанням значень атмосферного тиску, приведеного до рівня моря. Обидві складові найбільших значень прийнято на пункті Одеса. Встановлено, що річні коливання сухої складової зенітної тропосферної затримки становлять 8–20 мм, коливання вологої складової – 75–95 мм. Добові амплітуди тропосферної затримки становлять 5–6 мм влітку та 12–13 мм взимку для сухої складової та 20– 30 мм влітку та 6–8 мм взимку для вологої складової. Середні квадратичні похибки визначення складових тропосферної затримки за моделлю Saastamoinen становлять у середньому 7 мм у разі визначення сухої складової та 22 мм – вологої складової. Наукова новизна та практична значущість полягають у тому, що на основі дослідження можна оцінити точність та доцільність використання різних методів визначення зенітної тропосферної затримки, а також оцінити динаміку зміни складових затримки та їх поведінку протягом довготривалого періоду. Результати можна використовувати для подальших досліджень тропосферної затримки та підвищення точності супутникових спостережень.

The aim of this work is to study the zenith tropospheric delay components fluctuations according to the atmospheric sounding data and analytical model in selected period and accuracy assessment of Saastamoinen model. Methodology. The main methods for calculation ZTD are atmospheric sounding and using analytical models. To study ZTD components we use atmospheric sounding data conducted at 4 Ukrainian upper air stations (Kyiv, Kharkiv, Lviv, Odesa) with 24 hours frequency, as well as near-surface atmospheric variables provided by weather stations with 3 hours frequency in the period from January 1 to December 31, 2019. ZTD components were calculated by integration using sounding data, and using Saastamoinen’s formulas. Based on the calculated data, created graphs comparing the values of sounding and model. Calculated the standard error of Saastamoinen model. Results. Compared ZTD components at points, located in different climatic zones, using the atmospheric pressure reduced to sea level. Both ZDD and ZWD are the largest at Odesa station. Annual fluctuation of ZDD are 8–20 mm and ZWD fluctuations are 75–95 mm. The daily amplitudes of ZDD are 5–6 mm in summer and 12–13 mm in winter. The daily amplitudes of ZWD are 20–30 mm in summer and 6–8 mm in winter. The standard error of Saastamoinen’s model is 7 mm for ZDD and 22 mm for ZWD. Scientific novelty and practical significance in that the study can improve accuracy and evaluate the feasibility of using different methods for calculating ZTD, see the dynamic of change ZDD and ZWD and their behavior over a long period. The results can be used for further studies of ZTD and improving the accuracy of satellite observations.