Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 60-71
Некоторые закономерности градиентных параметров тропосферной задержки сигналов ГНСС в Европе
В.В. Калинников
1, 2 , О.Г. Хуторова
1 1 Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
2 Университет Иннополис, Иннополис, Россия
Одобрена к печати: 01.11.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-60-71
В статье рассмотрены градиентные параметры тропосферных задержек по данным станций ГНСС в Европе. Установлено, что горизонтальный масштаб градиентных параметров составляет порядка 50 км. Простая линейная эмпирическая модель вида ∂ZTD/∂l = aG + b между градиентом зенитной тропосферной задержки ZTD и градиентным параметром G даёт на годовом уровне значение a ≈ 0,21 км-1. В свою очередь, значения коэффициента b имеют порядок 0,01 мм/км и, видимо, отражают систематические ошибки оценок тропосферных продуктов. Вектор градиентного параметра в Европе обычно указывает в юго-восточном направлении. Сезонные вариации северной и восточной компонент градиентного параметра максимальны летом и минимальны зимой. Гидростатическая компонента составляет в среднем по Европе около 34 % летом и 59 % зимой от величины полного градиентного параметра. Вектор гидростатической компоненты повёрнут в среднем левее относительно вектора полного градиентного параметра на 10 ° летом и 18 ° зимой. Сезонные вариации гидростатической компоненты в северном и восточном направлениях составляют 33 и 28 % летом, 88 и 69% зимой относительно соответствующих составляющих вариаций полного градиентного параметра.
Ключевые слова: ГНСС, тропосферная задержка, градиенты
Полный текстСписок литературы:
- Ahn Y. W., Kim D., Dare P. Positioning impacts from imbalanced atmospheric GPS network errors // Proc. 20th Intern. Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Fort Worth, TX, USA, 2007. P. 2302–2312.
- Aonashi K., Shoji Y., Ichikawa R., Hanado K. Estimation of PWC gradients over the Kanto Plain using GPS data: Validation and possible meteorological implications // Earth Planets and Space. 2000. V. 52. P. 907–912. DOI: 10.1186/BF03352304.
- Bar-Sever Y. E., Kroger P. M., Borjesson J. A. Estimating horizontal gradients of tropospheric path delay with a single GPS receiver // J. Geophysical Research: Solid Earth. 1998. V. 103. P. 5019–5035. DOI: 10.1029/97JB03534.
- Bevis M., Businger S., Chiswell S., Herring T. A., Anthes R. A., Rocken C., Ware R. H. GPS meteorology: mapping zenith wet delays onto precipitable water // J. Applied Meteorology. 1994. V. 33. P. 379–386. DOI: 10.1175/1520-0450(1994)033<0379:GMMZWD>2.0.CO;2.
- Boehm J., Schuh H. Troposphere gradients from the ECMWF in VLBI analysis // J. Geodesy. 2007. V. 81. P. 403–408. DOI: 10.1007/s00190-007-0144-2.
- Chen G., Herring T. A. Effects of atmospheric azimuthal asymmetry on the analysis of space geodetic data // J. Geophysical Research: Solid Earth. 1997. V. 102. P. 20489–20502. DOI: 10.1029/97JB01739.
- Dee D. P., Uppala S. M., Simmons A. J., Berrisford P., Poli P., Kobayashi S., Andrae U., Balmaseda M. A., Balsamo G., Bauer P., Bechtold P., Beljaars A. C.M., van de Berg L., Bidlot J., Bormann N., Delsol C., Dragani R., Fuentes M., Geer A. J., Haimberger L., Healy S. B., Hersbach H., Holm E. V., Isaksen L., Kållberg P., Köhler M., Matricardi M., McNally A. P., Monge-Sanz B. M., Morcrette J.-J., Park B.-K., Peubey C., de Rosnay P., Tavolato C., Thepaut J.-N., Vitart F. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2011. V. 137. P. 553–597. DOI: 10.1002/qj.828.
- Douša J., Vaclavovic P., Elias M. Tropospheric products of the second GOP European GNSS reprocessing (1996–2014) // Atmospheric Measurement Techniques. 2017. V. 10. P. 3589–3607. DOI: 10.5194/amt-10-3589-2017.
- Elsobeiey M., El-Diasty M. Impact of Tropospheric Delay Gradients on Total Tropospheric Delay and Precise Point Positioning // Intern. J. Geosciences. 2016. V. 7. P. 645–654. DOI: 10.4236/ijg.2016.75050.
- Guerova G., Jones J., Douša J., Dick G., de Haan S., Pottiaux E., Bock O., Pacione R., Elgered G., Vedel H., Bender M. Review of the state of the art and future prospects of the ground-based GNSS meteorology in Europe // Atmospheric Measurement Techniques. 2016. V. 9. P. 5385–5406. DOI: 10.5194/amt-9-5385-2016.
- Kačmařík M., Douša J., Dick G., Zus F., Brenot H., Möller G., Pottiaux E., Kapłon J., Hordyniec P., Václavovic P., Morel L. Inter-technique validation of tropospheric slant total delays // Atmospheric Measurement Techniques. 2017. V. 10. P. 2183–2208. DOI: 10.5194/amt-10-2183-2017.
- Kalinnikov V. V., Khutorova O. G., Teptin G. M. Influence nonuniformity of the atmospheric water vapor field on the phase measurements of radio signals from global navigation satellite systems // Radiophysics and Quantum Electronics. 2013. V. 56. P. 88–94. DOI: 10.1007/s11141-013-9418-0.
- Landskron D., Böhm J. Refined discrete and empirical horizontal gradients in VLBI analysis // J. Geodesy. 2018. V. 92. P. 1387–1399. DOI: 10.1007/s00190-018-1127-1.
- Li X., Zus F., Lu C., Dick G., Ning T., Ge M., Wickert J., Schuh H. Retrieving of atmospheric parameters from multi-GNSS in real time: Validation with water vapor radiometer and numerical weather model // J. Geophysical Research. Atmospheres. 2015. V. 120. P. 7189–7204. DOI: 10.1002/2015JD023454.
- Lu C., Li X., Li Z., Heinkelmann R., Nilsson T., Dick G., Ge M., Schuh H. GNSS tropospheric gradients with high temporal resolution and their effect on precise positioning // J. Geophysical Research. Atmospheres. 2016. V. 121. P. 912–930. DOI: 10.1002/2015JD024255.
- Masoumi S., McClusky S., Koulali A., Tregoning P. A directional model of tropospheric horizontal gradients in Global Positioning System and its application for particular weather scenarios // J. Geophysical Research. Atmospheres. 2017. V. 122. P. 4401–4425. DOI: 10.1002/2016JD026184.
- Matveev L. T. Fundamentals of general meteorology: physics of the atmosphere. Jerusalem, Israel: Program for Scientific Translations, 1967. 699 p.
- Meindl M., Schaer S., Hugentobler U., Beutler G. Tropospheric gradient estimation at CODE: Results from global solutions // J. Meteorological Society of Japan. 2004. V. 82. P. 331–338. DOI: 10.2151/jmsj.2004.331.
- Miyazaki S., Iwabuchi T., Heki K., Naito I. An impact of estimating tropospheric delay gradients on precise positioning in the summer using the Japanese nationwide GPS array // J. Geophysical Research: Solid Earth. 2003. V. 108. P. 2335–2351. DOI: 10.1029/2000JB000113.
- Morel L., Pottiaux E., Durand F., Fund F., Boniface K., de Oliveira P.-S., Van Baelen J. Validity and behaviour of tropospheric gradients estimated by GPS in Corsica // Advances in Space Research. 2015. V. 55. P. 135–149. DOI: 10.1016/j.asr.2014.10.004.
- Niell A. Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wavelengths // J. Geophysical Research: Solid Earth. 1996. V. 101. P. 3227–3246. DOI: 10.1029/95JB03048.
- Saastamioinen J. Contributions to the theory atmospheric refraction. Part II. Refraction corrections in satellite Geodesy // Bull. Géodésique. 1973. V. 107. P. 13–34. DOI: 10.1007/BF02522083.
- Steinke S., Eikenberg S., Löhnert U., Dick G., Klocke D., Di Girolamo P., Crewell S. Assessment of small-scale integrated water vapour variability during HOPE // Atmospheric Chemistry and Physics. 2015. V. 15. P. 2675–2692. DOI: 10.5194/acp-15-2675-2015.
- Virolainen Y. A., Timofeyev Y. M., Kostsov V. S., Ionov D. V., Kalinnikov V. V., Makarova M. V., Poberovsky A. V., Zaitsev N. A., Imhasin H. H., Polyakov A. V., Schneider M., Hase F., Barthlott S., Blumenstock T. Quality assessment of integrated water vapour measurements at the St. Petersburg site, Russia: FTIR vs. MW and GPS techniques // Atmospheric Measurement Techniques. 2017. V. 10. P. 4521–4536. DOI: 10.5194/amt-10-4521-2017.
- Xu G. GPS. Theory, algorithms and applications. Berlin: Springer, 2007. 340 p. DOI: 10.1007/978-3-540-72715-6.
- Xu Y., Jiang N., Xu G., Yang Y., Schuh H. Influence of meteorological data and horizontal gradient of tropospheric model on precise point positioning // Advances in Space Research. 2015. V. 56. P. 2374–2383.
- Zhou F., Li X., Li W., Chen W., Dong D., Wickert J., Schuh H. The Impact of Estimating High-Resolution Tropospheric Gradients on Multi-GNSS Precise Positioning // Sensors. 2017. V. 17. P. 756–768. DOI: 10.3390/s17040756.