Порівняння вологої складової зенітної тропосферної затримки, виведеної із GNSS-вимірювань, з відповідною величиною із радіозондування

Abstract

Оцінити точність вологої складової зенітної тропосферної затримки, отриманої за даними шести GNSS-станцій порівняно з даними радіозондування. Визначення гідростатичної і вологої складових зенітної тропосферної затримки охопило кілька етапів. На першому етапі, з відповідного сайту, за даними центру опрацювання GNNS-вимірювань, вибирали усереднені значення зенітної тропосферної затримки. На другому етапі, застосовуючи аналітичну модель Saastamoinen, обчислювали гідростатичну компоненту, за точно виміряним (на висоті антени) значенням атмосферного тиску. На третьому етапі визначали вологу складову як різницю між значенням зенітної тропосферної затримки, виведеної із GNNS-вимірювань та її гідростатичною компонентою. Перевагами такого підходу у визначенні тропосферної затримки порівняно з іншими методами є безперервність GNNS-спостережень та незалежність їх від погодних умов. Отримані значення порівнювали з відповідними величинами, визначеними за даними радіозондування, які в цьому дослідженні приймали як контрольні. В результаті опрацювання 120-ти вертикальних профілів радіозондувань, на шести аерологічних станціях та за даними шести GNSS-станцій - обчислено значення гідростатичної і вологої компонент зенітної тропосферної затримки для середніх декад січня і липня 2011 та 2013 років. Дані радіозондувань опрацьовано за два роки, оскільки такий досить об’ємний і масивний матеріал дав змогу надійніше уточнити та оцінити, насамперед, характер отриманих значень гідростатичної складової тропосферної затримки, оскільки точність її визначення безпосередньо впливатиме на точність встановлення вологого складника. За результатами обчислень отримано різниці гідростатичної і вологої складових зенітної тропосферної затримки та оцінено їхню точність. Отримані результати слугують підгрунтям для подальшого підвищення точності визначення вологої складової із GNSS-вимірювань, зокрема для визначення просторово-часових змін та вмісту осаджуваної водяної пари в атмосфері в даному регіоні, що є важливим для прогнозування погоди. Целью работы является оценить точность влажной составляющей зенитной тропосферной задержки, полученной по данным шести GNSS-станций по сравнению с данными радиозондирования. Определение гидростатической и влажной составляющих зенитной тропосферной задержки делилось на несколько этапов. На первом этапе, с соответствующего сайта по данным центра обработки GNNS-измерений, выбирались усредненные значения зенитной тропосферной задержки. На втором этапе, применяя аналитическую модель Saastamoinen, исчислялась гидростатическая компонента, по точно измеренным (на высоте антенны) значениям атмосферного давления. На третьем этапе определялась влажная составляющая, как разница между значением зенитной тропосферной задержки, выведенной из GNNS-измерений и ее гидростатической компонентой. Преимуществами такого подхода при определении тропосферной задержки по сравнению с другими методами является непрерывность GNNS-наблюдений и независимость их от погодных условий. Полученные значения сравнивались с соответствующими величинами, определенными по данным радиозондирования, которые в данном исследовании принимались как контрольные. В результате обработки 120-ти вертикальных профилей радиозондирования, на шести аэрологических станциях и по данным шести GNSS-станций - вычислено значение гидростатической и влажной компонент зенитной тропосферной задержки для средних декад января и июля 2011 и 2013. Данные радиозондирования обработаны за два года, поскольку такой достаточно объемный и массивный материал позволил надежнее уточнить и оценить, прежде всего, характер полученных значений гидростатической составляющей тропосферной задержки, так как точность ее определения непосредственно будет влиять на точность определения влажной составляющей. По результатам вычислений получено разницы гидростатической и влажной составляющих зенитной тропосферной задержки и оценена их точность. Полученные результаты служат основой для дальнейшего повышения точности определения влажной составляющей с GNSS-измерений, в частности, для определения пространственно-временных изменений и содержания осаждаемых водяного пара в атмосфере в данном регионе, что важно для прогнозирования погоды. The purpose of this paper is to evaluate an accuracy of the wet component of zenith tropospheric delay obtained by the data of six GNSS stations in comparison with radio sounding data. The determination of hydrostatic and wet components of zenith tropospheric delay was divided into several stages. In the first phase , with an appropriate site for data center processing GNNS-measurements averaged values of zenith tropospheric delay were selected. In the second step, using an analytical model of Saastamoinen, a hydrostatic component was calculated, with precisely measured (at the height of the antenna) value of atmospheric pressure. The third phase a wet component was determined as the difference between zenith tropospheric delay, derived from GNNS measurements and its hydrostatic component. The advantages of this approach in determining the tropospheric delay in comparison with other methods is continuity of GNNS observations and their independence of weather conditions. The obtained values were compared with the corresponding values determined according to the radio soundings , which were taken in this study as controls. As a result of processing of 120 vertical profiles of radio soundings , at six aerological stations and by the data from six GNSS stations the value of hydrostatic and wet component of zenith tropospheric delay was calculated for middle ten day period of January and July 2011 and 2013. Radio soundings data worked for two years , so a fairly lengthy and massive material is allowed to refine and evaluate reliable primarily the nature of the values of the hydrostatic component of tropospheric delay so as exactness of its determination directly will influence on exactness of establishment of moist component. In consequence of our calculations, the difference hydrostatic and wet components of the tropospheric zenith delays were obtained and their accuracy was assessed. These results serve as a basis for further improving of the accuracy of the wet component of GNSS-measurements, in particular, to determine the spatial and temporal changes and precipitable water vapor content in the atmosphere in the region, which is important for weather forecasting.