Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 5. С. 266-276
Исследование изменения интегрального влагосодержания в тропосфере по данным ГНСС наблюдений в зоне перехода «континент – океан» (Приморский край, Дальний Восток России)
Н.В. Шестаков
1, 2 , А.К. Кишкина
2, 3 , А.Н. Бугаец
3, 4 , Л.В. Гончуков
5, 3, 6 , С.П. Королев
7 , Л.Н. Василевская
2 , Е.А. Лялюшко
2 1 Институт прикладной математики ДВО РАН, Владивосток, Россия
2 Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия
3 Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, Владивосток, Россия
4 Институт водных проблем РАН, Москва, Россия
5 Дальневосточный региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Владивосток, Россия
6 Приморское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Владивосток, Россия
7 Вычислительный центр ДВО РАН, Хабаровск, Россия
Одобрена к печати: 13.09.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-5-266-276
В работе с использованием классической методики определения интегрального содержания водяного пара в тропосфере Земли (англ. integrated water vapor — IWV) по данным ГНСС наблюдений на двух постоянно действующих пунктах, расположенных в континентальной и прибрежной частях Приморского края (Дальний Восток России), исследуется изменение IWV в зоне перехода «континент – океан». С использованием измерительной информации на ближайших станциях глобальной ГНСС сети IGS и данных аэрологического зондирования подтверждена высокая точность и надёжность получаемых оценок атмосферного влагосодержания. На пунктах измерений изучено изменение IWV за период 2015–2019 гг., построены эмпирические аппроксимационные модели годичных вариаций IWV, полученные оценки сравнены с данными глобальных моделей GFS и Reanalysis ERA5. Изучены суточные изменения концентрации водяного пара в атмосфере, а также её изменение в период прохождения тайфунов, сопровождающихся выпадением массивных осадков. Установлено, что более 60 % массивных осадков (>20 мм) выпадают в течение 3–9 ч на спаде IWV после резкого возрастания регистрируемого ГНСС методами интегрального влагосодержания. Высокая точность и частота определения IVW (до 1 Гц) в совокупности с высокой оперативностью получения информации об изменении IWV по данным ГНСС наблюдений открывают широкие перспективы применения ГНСС метеорологии в прогнозной практике гидрометслужб в Российской Федерации.
Ключевые слова: ГНСС измерения, тропосфера, полная тропосферная задержка, интегральное влагосодержание атмосферы
Полный текстСписок литературы:
- Дембелов М. Г., Башкуев Ю. Б., Лухнев А. В., Лухнева О. Ф., Саньков В. А. Диагностика содержания атмосферного водяного пара по данным GPS-измерений // Оптика атмосферы и океана. Дистанционное зондирование атмосферы, гидросферы и подстилающей поверхности. 2015. № 2. С. 172–177.
- Калинников В. В. Восстановление интегрального влагосодержания атмосферы с помощью глобальных навигационных спутниковых систем: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Казань, 2013. 18 с.
- Марченко О. Ю., Мордвинов В. И., Антохин П. Н. Исследование долговременной изменчивости и условий формирования атмосферных осадков в бассейне реки Селенга // Оптика атмосферы и океана. 2012. № 12. C. 1084–1090.
- Сорокин А. А., Королев С. П., Шестаков Н. В., Мальковский С. И., Цой Г. И., Пупатенко В. В. Организация работы с данными глобальных навигационных спутниковых систем для комплексного исследования современных геодинамических процессов на юге Дальнего Востока России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 158–172. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-3-158-172.
- Хуторова О. Г., Тептин Г. М., Васильев А. А., Калинников В. В., Хуторов В. Е., Курбангалиев Т. Р. Мониторинг тропосферы аппаратно-программным комплексом сети станций приемников спутниковых навигационных систем и численной мезомасштабной модели. // Международный симп. «Атмосферная радиация и динамика»: сб. тез. СПб., 2011. C. 60–61.
- Чукин В. В., Алдошкина Е. С., Вахнин А. В., Канухина А. Ю., Мельникова О. А. Мониторинг интегрального содержания водяного пара в атмосфере ГНСС сигналами // Ученые записки Российского гос. гидрометеоролог. ун-та. Метеорология. 2010. № 12. С. 50–59.
- Benevides P., Catalo J., Miranda P. M. A. On the inclusion of GPS perceptible water vapor in the nowcasting of rainfall // Natural Hazards Earth System Sciences. 2015. V. 15. P. 2605–2616.
- Bernese GPS Software Version 5.2 / eds. Dach R., Lutz S., Walser P., Fridez P. Bern: AIUB, 2015. 612 p.
- Bevis M., Businger S., Herring T. A., Rocken C., Anthes R., Ware R. GPS Meteorology: Remote Sensing of Atmospheric Water Vapor Using the Global Positioning System // J. Geophysical Research. 1992. V. 97. P. 787–801.
- Bosy J., Rohm W., Sierny J., Kapłon J. GNSS Meteorology // TransNav, Intern. J. Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. 2011. V. 5. No. 1. P. 79–83.
- Cerlinia P. B., Cotanaa F., Rossia F., Asdrubalia F. Numerical modeling of atmospheric water content and probability evaluation. Part I // Procedia Engineering. 2014. V. 70. P. 321–329.
- Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Wasle E. GNSS — Global Navigation Satellite Systems. GPS, GLONASS, GALILEO, and more. Wein: Springer Science and Business Media, 2008. 518 p.
- Hong L., Yunchang C., Xiaomin W., Zhifang X., Haishen W., Heng H. Meteorological applications of precipitable water vapor measurements retrieved by the national GNSS network of China // Geodesy and Geodynamics. 2015. V. 6. P. 135–142.
- Igondova M., Cibulka D. Precipitable Water Vapour and Zenith Total Delay time series and models over Slovakia and vicinity // Contributions to Geophysics and Geodesy. 2010. V. 40. No. 4. P. 299–312.
- Lee J., Park J., Cho J., Baek J., Kim H. A characteristic analysis of fog using GPS-derived integrated water vapour // Meteorological Application. 2010. V. 17. P. 463–473.
- Liou Y., Huang C. GPS observations of PW during the passage of a typhoon // Earth Planets Space. 2000. V. 52. No. 10. P. 709–712.
- Marín J. C., Pozo D., Curé M. Estimating and forecasting the precipitable water vapor from GOES satellite data at high altitude sites // Astronomy and Astrophysics. 2015. V. 573. Art. No. A41. 10 p.
- Mendes V. B. Modeling the neutral-atmospheric propagation delay in radiometric space techniques. Technical report No. 199. Brunswick: UNB, 1999. 353 p.
- Saastamoinen J. Contribution to the Theory of Atmospheric Refraction // Bull. Géodésique. 1973. V. 107. P. 13–34.
- Shi J., Xu C., Guo J., Gao Y. Real-Time GPS Precise Point Positioning-Based Precipitable Water Vapor Estimation for Rainfall Monitoring and Forecasting // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2015. V. 53. Iss. 6. P. 3452–3459.
- Sorokin A. A., Makogonov S. I., Korolev S. P. The Information Infrastructure for Collective Scientific Work in the Far East of Russia // Scientific and Technical Information Processing. 2017. V. 4. P. 302–304.
- Yibin Y., Lulu S., Qingzhi Z. Establishing a method of shortterm rainfall forecasting based on GNSS-derived PWV and its application // Scientific Reports. 2017. V. 7. Art. No. 12465. 11 p.
- Zhangyu S., Bao Z., Yibin Y. A Global Model for Estimating Tropospheric Delay and Weighted Mean Temperature Developed with Atmospheric Reanalysis Data from 1979 to 2017 // Remote Sensing. 2019. V. 11(16). Art. No. 1893. 21 p.