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Bestimmung von hochauflösenden Wasserdampffeldern unter Berücksichtigung von Doppeldifferenzresiduen.

Bestimmung von hochauflösenden Wasserdampffeldern unter Berücksichtigung von Doppeldifferenzresiduen.
Typ:Diplomarbeit
Datum:2006
Betreuer:

Aufgabensteller:
Prof. Dr.-Ing. B. Heck
Betreuer:
Dipl.- Ing. M.Mayer

Bearbeiter:Luo, X.
Zusatzfeld:

IBNr: 898

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Zusammenfassung

Atmosphärische Einflussfaktoren von Signalen des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) können in iono- und neutrosphärische Einflüsse eingeteilt werden. Die Neutrosphäre ist für elektromagnetische Wellen des L-Bands nicht dispersiv und deren Einflüsse auf GNSS-Beobachtungen können i.d.R. nicht durch Mehrfachfrequenzbeobachtungen eliminiert werden. Neutrosphäreneinflüsse lassen sich in einen trockenen und einen feuchten Anteil unterteilen, wobei der feuchte Anteil i.d.R. kleiner als 10% der gesamten Einflüsse beträgt, jedoch wertvolle Informationen über den wichtigen Wasserdampf beinhaltet. Wasserdampf ist das dominierende Treibhausgas und hat einen wesentlichen Einfluss auf Wetter und Klima. Seit langem beschäftigen sich Meteorologen mit der Messung der Wasserdampfkonzentration mittels verschiedenen meteorologischen Standardsensoren. Da Wasserdampf in zeitlich und räumlich sehr variablen Konzentrationen vorkommt, ist er jedoch bisher eine schwer zu erfassende Komponente im Haushalt der Erdatmosphäre geblieben.

Die Variation des feuchten Anteils des Neutrosphäreneinflusses in azimutaler Richtung kann weiter in eine sog. isotrope und sog. nicht-isotrope Komponente eingeteilt werden. Der isotrope Anteil lässt sich durch Prädiktionsmodell und Zusatzparameterschätzung (zweiteiliges Verfahren) im Rahmen einer GNSS-Auswertung modellieren. In dieser Diplomarbeit wird der nicht-isotrope Anteil unter Anwendung von Residueninformationen aus GNSS-Auswertung untersucht. Kombiniert mit der o.g. zweiteiligen Modellierung können Wasserdampffelder durch ein Einschichtmodell zeitlich und räumlich (2D) hochauflösend bestimmt werden. Darüber hinaus wird eine Darstellungsmöglichkeit zur Präsentation der Wasserdampffelder entwickelt. Basierend auf den einzelnen Wasserdampfplänen können Animationen zur Veranschaulichung der zeitlichen Variation von Wasserdampffeldern in einem 3- bzw. 30-Minuten-Takt generiert werden.

Dieser Diplomvortrag konzentriert sich vor allem auf die Modellierung und Visualisierung von Wasserdampffeldern. Als Datenmaterial werden die Beobachtungen aller 16 Baden-Württembergischen Stationen des SAPOS® (Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung)-Netzes im Zeitraum DOY2004: 186-193 verwendet. Abschließend werden die Visualisierungsergebnisse der dreiteiligen Modellierung mit denen der zweiteiligen Modellierung hinsichtlich der Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit verglichen.

veröffentlicht in der Schriftenreihe des Studiengangs Geodäsie und Geoinformatik, Universität Karlsruhe, Heft-Nr. 2007/2, 2007.

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Weiterführende Literatur

Alber, C.; Ware, R.; Rocken, C.; Braun, J. (2000): Obtaining single path phase delays from GPS double differences. Geophysical Research Letter, (27), 2661–2664, University Corporation for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, USA.

Berg, H. (1948): Allgemeine Meteorologie: Einführung in die Physik der Atmosphäre. Dümmlers Verlag, Bonn.

Hugentobler, U.; Dach, R.; Fridez, P.; Meindl, M. (2005): Troposphere Modeling and Estimation. Bernese GPS Software Version 5.0 DRAFT. S. 197-210, Buchdruckerei der Universität Bern, Schweiz.

Niell, A.E. (1996): Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wavelengths. Journal of Geophysical Research (101) B2/1996, S. 3227-3246.

Saastamoinen, J. (1973): Contributions to the theory of atmospheric refraction. Bulletin Geodesique (48) 105, S. 279-298, (48) 106, S. 383-397, (49) 107, S. 13-34.