Aktualności

Nowe sposoby uwzględniania opóźnienia sygnału satelitarnego w troposferze

10-03-2024

Sygnały satelitarne przechodząc przez ziemską atmosferę ulegają opóźnieniu. Jednak to opóźnienie jest zupełnie różne dla sygnałów optycznych, w tym laserowych, oraz sygnałów mikrofalowych wykorzystywanych w technice GNSS. Opóźnienie hydrostatyczne (suche) jest nieco większe w przypadku pomiarów laserowych niż pomiarów mikrofalowych, natomiast część mokra opóźnienia związana z zawartością pary wodnej w atmosferze – opóźnia sygnały mikrofalowe nawet 20-30x bardziej niż laserowe. Każda stacja laserowa wykonująca pomiary do satelitów została wyposażona w stację meteorologiczną, żeby wyliczać opóźnienie troposferyczne. Jednakże stacje dają informację jedynie punktowo – w miejscu wykonywania pomiarów, zamiast uwzględnić pełen przekrój przez ziemską troposferę – w różnych kierunkach do satelitów przelatujących nad stacją.

Naukowcy z IGiG UPWr zaproponowali różnie rozwiązania dla modelowania opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze. Rozwiązania te polegają na wykorzystaniu numerycznych modeli pogody przetworzonych do postaci opóźnienia lasera tzw. Vienna Mapping Function 3 dla obserwacji optycznych (VMF3o) oraz Postdam Mapping Function (PMF), a także uproszczony model asymetryczności atmosfery – Wrocław Gradient Model (WGM).

Najlepszym sposobem modelowania opóźnienia troposferycznego okazał się model mieszany, w którym dane o ciśnieniu atmosferycznym brane są bezpośrednio ze stacji meteorologicznej wraz z liczeniem poprawki na opóźnienie w kierunku zenitu (tzw. tropospheric bias), a stan atmosfery wokół stacji z uwzględnieniem asymetryczności najlepiej opisać z wykorzystaniem modeli VMF3o, PMF lub uproszczonego modelu WGM. Porównanie bezpośrednie odczytów temperatury na stacjach laserowych i numerycznych modeli prognozy pogody ujawniło znaczne różnice parametrów meteorologicznych – w szczególności w okresie letnim i dużą zbieżność w pozostałych okresach roku. Wskazuje to na niedoskonałości pomiarów meteorologicznych, które przekładają się na systematyczne błędy pomiarowe satelitów geodezyjnych, altimetrycznych, grawimetrycznych, GNSS oraz wszystkich innych satelitów śledzonych przez stacje laserowe.

Więcej na temat modelowania opóźnienia sygnału laserowego w troposferze można znaleźć w artykule:
Drożdżewski, M., Sośnica, K. (2024) Troposphere delay modeling in SLR based on PMF, VMF3o, and meteorological data. Progress in Earth and Planetary Science 11, 12. https://doi.org/10.1186/s40645-024-00613-2