Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Пятнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XV.D.197

Методика радиотомографии водяного пара в тропосфере по сигналам спутниковых навигационных систем

Хуторова О.Г. (1), Дементьев ВВ (1), Низамеев А.Р (1), Хуторов В.Е. (1), Корчагин Г.Е. (1)
(1) Казанский Федеральный университет, Казань, Российская федерация
В работе представлена методика восстановления пространственно-временной структуры водяного пара в тропосфере с высоким временным и пространственным разрешением.
Для улучшения качества прогноза тонкой структуры метеопараметров в Казани был развернут автоматизированный, высокопроизводительный программно-аппаратный комплекс для непрерывных измерений и прогнозирования термодинамики атмосферы. В состав комплекса входит сеть приемников сигналов GPS-ГЛОНАСС и метеостанции [1]. Было показано, что с помощью томографического подхода можно восстановить высотный профиль коэффициента преломления в нижних слоях атмосферы и его пространственно-временные вариации [2]. Пространственные поля индекса рефракции позволяют оперативно получить метеоусловия в различных территориях, где установлены приемные антенны глобальных навигационных систем. Показано, что усвоение данных GPS - мониторинга в численных моделях атмосферы улучшает качество прогноза метеопараметров
Методика восстановления высотной структуры водяного пара проходит в два этапа. На первом этапе восстанавливается высотный профиль индекса рефракции с высоким пространственно-временным разрешением. В данном методе используется дискретизация атмосферы по элементарным объемам в виде параллелепипеда, на которые разбита вся просвечиваемая радиотрассами область тропосферы. Для каждого элементарного объема вводится постоянный индекс рефракции, как неизвестная величина.
Вторая часть методики – восстановление пространственно-временной структуры водяного пара в тропосфере по профилю индекса рефракции и значениям приземных метеорологических параметров, получаемых с метеостанций. Вычитая гидростатическую компоненты, в результате мы получаем массив восстановленной пространственно-временной структуры водяного пара.
Высокая частота измерений позволяет получить вариации профиля парциального давления водяного пара, обусловленные суточной динамикой метеопараметров. Например, в середине каждых суток наблюдается повышение уровня влагосодержания в пограничном слое атмосферы. Исследование показало, что метод томографии дает менее сглаженные результаты, чем метод Тихонова [3,4], т.е. тонкая структура водяного пара в тропосфере восстанавливается более точно. Таким образом, нами были разработаны методика и программное обеспечение для восстановления пространственно-временной структуры водяного пара в тропосфере по сигналам ГНСС, измеренным сетью наземных приемников.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 17-05-00863).

Ключевые слова: влагосдержание, дистанционное зондирование, GPS
Литература:
  1. O.G. Khutorova, G.M. Teptin, V.E. Khutorov, V.V. Dementyev, S.S. Zhikh, V.I. Krasnov Automatic complex for modeling and forecasting atmospheric processes // Proceedings of SPIE, 2015 V. 9680. doi: 10.1117/12.2205529
  2. А.Р. Низамеев, Г.М. Тептин Анализ восстановления вертикального профиля индекса рефракции в тропосфере по сигналам спутников глобальных навигационных систем Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2013. Т. 56. № 6. С. 413-421
  3. О.Г. Хуторова, Г.М. Тептин, А.А. Васильев, В.Е. Хуторов, А.П. Шлычков Пассивное зондирование структуры коэффициента преломления радиоволн в тропосфере сетью приемников спутниковых навигационных систем в г.Казани // Изв. Вузов. Радиофизика.- 2011.- т.54, №1.- С.1-8.
  4. О.Г. Хуторова, А.А. Васильев, В.Е. Хуторов О перспективах исследования неоднородной структуры тропосферы с помощью сети приемников GPS- ГЛОНАСС //Оптика атмосферы и океана.- 2010.- т.23, № 6.- С. 510-514.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

224