Дистанционное зондирование атмосферы Земли при помощи радиосигналов системы GPS: приложения к численному прогнозу погоды и исследованиям климата

Эксперименты по дистанционному зондированию планетных атмосфер, называемому также радиозатменным зондированием, при помощи измерения рефракции радиоволн при распространении на трассах космос – космос успешно проводятся, начиная с 60-х годов. Применение этой техники для зондирования атмосферы Земли стало возможным после появления системы GPS. Высокостабильные сигналы этой системы позволили достигнуть высокой точности зондирования, соответствующей требованиям численного прогноза погоды. Эксперименты по зондированию атмосферы при помощи сигналов GPS проводятся, начиная с 1995 года. Были проведены следующие эксперименты: GPS/MET (США, 1995–1997 г.), CHAMP и SAC-C (США, Германия, Аргентина, начиная с 2000 г.), COSMIC (США, Тайвань, начиная с 2005 года). В настоящее время начали поступать данные с инструмента GRAS, установленного на спутнике METOP. В целом количество сеансов измерений составляет до 3000 ежедневно. Обработка данных выполняется с применением самых современных математических методов теории распространения радиоволн, что обеспечивает достижение высокого вертикального разрешения, достигающего 50 м. Точность определения плотности атмосферы достигает 0.4%, а систематическая ошибка на высотах до 30 км не превосходит 0.1%. Это делает радиозатменные данные ценными, как для численного прогноза погоды, так и для отслеживания глобальных изменений климата. В настоящее время радиозатменные данные используются оперативно в Европейском Центре Среднесрочных Прогнозов Погоды. Ведутся совместные работы с Гидрометцентром России по включению радиозатменных данных в систему усвоения данных зондирования атмосферы в схему численного прогноза погоды. Совместно с Гарвардским Университетом ведется работа по созданию базы рядов радиозатменных данных, которые позволят отслеживать глобальные изменения климата.
Работа была выполнена при поддержке РФФИ (грант 09-05-00180-а).