Восстановление интегрального влагосодержания атмосферы с помощью глобальных навигационных спутниковых систем

• Автор: Калинников, Владислав Валерьевич
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление

Список обозначений

Введение

Г лава 1. Значимость и методы определения содержания водяного пара в атмосфере

1.1. Роль водяного пара в радиационном балансе атмосферы Земли

1.2. Контактные методы определения содержания водяного пара

1.3. Дистанционные методы определения содержания водяного пара

1.4. Численные погодные поля

1.5. Выводы

Глава 2. Рефракция радиоволн дециметрового диапазона в атмосфере

2.1. Рефракция в ионосфере

2.2. Рефракция в нейтральной атмосфере
2.3. Картирующие функции
2.4. Выводы
Глава 3. Зенитная тропосферная задержка радиосигналов ГНСС
3.1. Методика определения зенитной тропосферной задержки по фазовым измерениям радиосигналов ГНСС
3.2. Учет ошибок различной природы в измерениях радиосигналов ГНСС
3.3. Верификация оценок зенитной тропосферной задержки
3.4. Выводы
Глава 4. Интегральное влагосодержание
4.1. Преобразование зенитной тропосферной задержки в интегральное влагосодержание
4.2. Верификация оценок интегрального влагосодержания
4.3. Поле интегрального влагосодержания на территории Республики Татарстан
4.4. Выводы
Заключение

Благодарности
Список литературы
Приложение 1. Положение ГНСС станций

Список обозначений
Я вектор положения спутника
г вектор положения приемника
В геодезическая широта
с скорость света в вакууме
сіір ошибка часов спутника, приемника
е давление водяного пара
/ относительная влажность; частота электромагнитной волны
к абсолютная (ортометрическая) высота
н геодезическая высота
і интенсивность; ионосферная задержка
тс интегральное содержание льда
ІШ интегральное содержание водяного пара
і удельная теплота парообразования; геодезическая долгота
Ы¥С интегральное содержание жидкой воды
т оптическая масса атмосферы; картирующая функция
N индекс рефракции; фазовая неоднозначность
п показатель преломления
Р атмосферное давление
РСУ вариация положения фазового центра приемной антенны
Я средний радиус Земли
Яо универсальная газовая постоянная
5 геометрическое расстояние между спутником и приемником
ЯТО наклонная тропосферная задержка
г температура [ С]
Т температура [К]
г зенитный угол
ZHD зенитная гидростатическая задержка
Ц]¥ зенитная задержка, вызванная льдом
зенитная задержка, вызванная жидкой водой
гтв зенитная тропосферная задержка
г¥о зенитная влажная задержка
X длина волны
р плотность воздуха; угол рефракции
X оптическая глубина
Ф фазовое радиоизмерение

где £/,„ - диэлектрическая проницаемость жидкой воды, лежащая в пределах от 74 до 92, еке - диэлектрическая проницаемость льда, равная 3.185, М/к и М1Се -масса жидкой воды и льда в единице объема воздуха [кг/м3], р^~ 1000 кг/м3 -плотность воды, р,се = 916 кг/м3 - плотность льда. Соответственно задержки радиосигналов, вызванные водой и льдом, в зенитном направлении определяются как:

гЬУГ =10~6 • |■ дк = 1.45 • 10~3 • |Мы -<Яг = 1.45 АО^ШС л, л,

211У = 10'6 ■ | Ы,се ■ аи - 0.69 ■ 10“3 • ] М,се • еОг = 0.69 • 10'3 ■ ШС
А, А,
(2.2.10)
Здесь 1Г и 2Ш - зенитные задержки, вызванные водой и льдом [м], 1¥С и ШС - интегральные содержания жидкой воды и льда в атмосферном столбе [кг/м2], которые могут быть оценены по радиометрическим измерениям [78]. Также значения интегральных содержаний доступно из реанализа ЕКАчЩепт, поставляемого Европейским Центром Среднесрочного Прогнозирования (ЕСММТ7) [3, 16]. На Рис. 2.2.1 и Рис. 2.2.2 показаны графики гЬ\/ и ZШ для Казани за четырехлетний период, рассчитанные по данным ЕСМ\Т Средние значения задержек составили 0.05 мм и 0.03 мм для воды и льда соответственно. Максимальные величины достигли 1.30 мм и 0.33 мм. Как показано ниже (раздел 3.3), точность определения ЪТТ) по радиоизмерениям ЕНСС составляет около 10 мм, поэтому вкладом гидрометеоров можно пренебречь.