Methodological steps of GNSS meteorology

Abstract

This paper highlights the gradual steps of GNSS meteorology realization. The structure of GNSS meteorology is represented in the introduction in general. The main feature of it is that the neutral atmosphere delays the passage ofGNSS signal, causing the error in the measured distance is called tropospheric delay. If in geodesy a lot of efforts have been put to reduce this error to a desired level, then for meteorology this error was used as an important source of information about the state of moisture accumulation in atmosphere and its dynamics in space and time. The next sections describe the basic equation of code pseudo-distance with the transition to the value of tropospheric delay. Then using a mapping function the transition from GPS tropospheric delay to its zenith value is shown. As well as there are given the calculation formulas of zenith tropospheric delay both by integration of vertical profiles of basic meteorological parameters and using the surface atmospheric pressure only. Further a transition from GPS tropospheric delay to its zenith value with use a mapping function is shown. A procedure for obtaining of the wet component of zenith tropospheric delay from GPS observations and formulas for the determining of average temperature of weighted water vapor and integrated as well as precipitable water vapor are described. Запропонована стаття висвітлює поступові кроки реалізації ГНСС-метеорології. У вступі змальовується сама структура ГНСС-метеорології, основна особливість якої полягає у тому, що нейтральна атмосфера затримує проходження ГНСС-радіохвилі, викликаючи похибку у виміряній відстані, що називається тропосферною затримкою. І якщо в геодезії прикладають масу зусиль, щоб звести цю похибку до бажаного мінімуму, то в метеорології цю похибку почали використовувати як важливе інформаційне джерело про стан атмосферного вологонасичення та його динаміку як у просторі, так і в часі. У подальших розділах висвітлюється основне рівняння кодової псевдовідстані з переходом до величини тропосферної затримки. Далі, використовуючи функцію відображення, показують перехід отриманої із GPS-спостережень тропосферної затримки до її зенітного значення. Також наводяться формули обчислення зенітної тропосферної затримки як інтегруванням вертикальних профілів основних метеорологічних параметрів, так і з використанням лише приземного атмосферного тиску. Описано процедуру отримання вологої складової зенітної тропосферної затримки із GPS-спостережень, а також формули визначення середньої температури завислої водяної пари та інтегрованої й осаджуваної водяної пари. Предлагаемая статья освещает постепенные шаги реализации ГНСС-метеорологии. Во введении в общем описывается сама структура ГНСС-метеорологии, основная особенность которой состоит в том, что нейтральная атмосфера задерживает прохождение ГНСС-радиоволны, вызывая погрешность в измеренном расстоянии, что называєтся тропосферной задержкой. И если в геодезии прикладывают массу усилий, чтобы привести эту погрешность к желаемому минимуму, то в метеорологии её начали использовать как важный информационный источник о состоянии атмосферного влагонасыщения и его динамике как в пространстве, так и во времени. В дальнейших разделах освещается основное уравнение кодового псевдорасстояния с переходом к величине тропосферной задержки. Далее, используя функцию отображения, показывается переход от полученной из GPS-наблюдений тропосферной задержки к её зенитному значению. Также приводятся формулы вычисления зенитной тропосферной задержки как путем интегрирования вертикальных профилей основных метеорологических параметров, так и с использованием только приземного атмосферного давления. Описываются процедура получения влажной составляющей зенитной тропосферной задержки из GPS- наблюдений, а также формулы определения средней температуры взвешенного водяного пара, а также интегрованного и осаждаемого водяного пара.