Aktualności

Teledetekcja GNSS - czyli jak zwiększyć jakość numerycznych modeli pogodowych

15-11-2024

Zrozumienie warunków atmosferycznych jest jednym z podstawowych działań prowadzących do stworzenia modeli pogodowych. Z racji stosunkowo niewielkiej liczby naziemnych urządzeń pomiarowych, zadanie to jest znacząco utrudnione prowadząc do konieczności bazowania na niekompletnych danych początkowych. Techniki satelitarne GNSS stanowią coraz częściej stosowaną alternatywę dla klasycznych, meteorologicznych urządzeń pomiarowych z racji podatności fali elektromagnetycznej na zmienne warunki poszczególnych parametrów atmosfery, w tym pary wodnej. Jednym z najczęściej stosowanych narzędzi do monitorowania stanu atmosfery przy użyciu obserwacji GNSS jest tomografia GNSS.

W klasycznym procesie tomografii, bazowanie wyłącznie na naziemnych obserwacjach GNSS prowadzi jednak do implikacji związanych z brakiem odbiorników w miejscach słabo zaludnionych, w tym obszarach morskich i górskich. Stosunkowo podobna geometria obserwacji powoduje problemy natury matematycznej oraz prowadzi do braku stabilności rozwiązania.

W celu rozwiązania obu problemów, w niniejszych artykułach dokonano pierwszej w literaturze próby integracji obserwacji naziemnych GNSS z niezależnymi od infrastruktury naziemnej obserwacjami radiookultacyjnymii (RO) w jednym modelu tomograficznym. Stosując innowacyjną metodę szacowania niepewności pomiarowych dla dwóch różnych typów obserwacji, wraz z bardzo dokładnym algorytmem śledzenia promieni (ang. „ray tracing”) przeprowadzono szereg eksperymentów mających na celu porównanie zintegrowanego oraz klasycznego rozwiązania tomograficznego.

Wyniki prac potwierdziły skuteczność zintegrowanego rozwiązania tomograficznego wykazując spadek błędu średniokwadratowego o wartości od 5 do 30% w porównaniu do rozwiązania klasycznego. Implementacja RO doprowadziła również do zmniejszenia niepewności rozwiązania tomograficznego o niemal 5%

W przypadku chęci zapoznania się z zastosowaną metodologią oraz szczegółowymi wynikami prac, zapraszamy do przeczytania poniższych artykułów:

1. Cegla, A., Moeller, G., Rohm, W., Kryza, M., & Taszarek, M. (2024). Application of integrated GNSS tomography in observation study over the area of southern Poland. Advances in Space Research, 74 (8), 3654-3667. https://doi.org/10.1016/j.asr.2024.07.059.

2. Cegla, A., Moeller, G., Hordyniec, P. et al. INTOMO operator for GNSS multi-source tomography based on 3D ray tracing technique. J. Geod 98, 101 (2024). https://doi.org/10.1007/s00190-024-01915-5.



Rysunek 1. Mapa mokrej refrakcji dla czterech okresów opadów atmosferycznych. Lewa kolumna pokazuje obszar opadów oraz siły reflektywności odbicia radarowego. Środkowa kolumna pokazuje wartości mokrej refrakcji dla klasycznego rozwiązania tomograficznego. Prawa kolumna pokazuje wartości mokrej refrakcji dla zintegrowanego rozwiązania tomograficznego