Porównanie zawartości pary wodnej uzyskanej z obserwacji GPS z pomiarami aerologicznymi i numerycznymi modelami pogody

Transkrypt

1 Porównanie zawartości pary wodnej uzyskanej z obserwacji GPS z pomiarami aerologicznymi i numerycznymi modelami pogody Jerzy Rogowski, Michał Kruczyk, Tomasz Liwosz Politechnika Warszawska Katedra Geodezji Wyższej i Astronomii Geodezyjnej Seminarium z okazji 6-ciu lat Katedry Podstaw Geodezji Uniwersytetu Technologicznego w Bratysławie Kočovce 4- grudnia 212

2 Poruszane problemy IPW z obserwacji GNSS jako interesujący parametr meteorologiczny Pomiary GPS (kolokowane z fotometrem słonecznym) w Belsku i Hornsundzie rozwiązania ZTD w ramach EPN, IGS i dedykowane rozwiązanie WUT a IPW z radiosonodaży (RAOBs) IPW z numerycznego modelu prognozowania pogody GFS (NCAR) IPW i ZTD z numerycznego modelu prognozowania pogody COSMO (IMGW)

3 Przebieg IPW i tremperatury w dniach kwietnia 211 dla Józefosławia (JOZE) finalne rozwiązanie globalne IGS, interwał estymacji ZTD min IPW [mm] temperatura [st C] DOY 211 Jak widać nie ma krótkookresowej korelacji IPW z temperaturą

4 IPW [mm] IPW [mm] Przebieg IPW w roku 211 dla stacji QAQ1 (Qaqortoq - południowa Grenlandia) i Józefosławia - rozwiązanie kombinowane EUREF, interwał estymacji ZTD 1 godzina QAQ1 JOZE DOY DOY 211

5 IPW [mm] IPW [mm] IPW [mm] IPW [mm] Przebieg IPW w roku 211 dla stacji THU3, QAQ1, WROC i PDEL w funkcji temperatury na powierzchni ziemi THU3 2 QAQ temperatura [st. C] temperatura [st. C] WROC PDEL temperatura [st. C] temperatura [st. C]

6 IPW [mm] Wartości IPW w całym roku 211 dla stacji JOZE w zestawieniu z ciśnieniem atmosferycznym na stacji widać, słabą antykorelację (tu: -.4) ciśnienie atmosferyczne [hpa]

7 Wartości IPW w całym roku 211 dla stacji SCOR w zestawieniu z wilgotnością absolutną na powierzchni ziemi widać, że IPW nie da się modelować w funkcji danych na powierzchni IPW [mm] wilgotność absolutna na powierzchni [g/m^3] 6

8 COG IGF PAN w Belsku - kolokacja GPS i fotometru słonecznego

9 IPW [mm] GPS, Belsk Pomiary odbiornikiem Trimble 4SSE (dawny stacyjny JOZE) na punkcie BELS (w Centralnym Obserwatorium Instytutu Geofizyki PAN w Belsku) opracowane w standardzie WUT LAC w sieci 39 stacji zestawione z pomiarem z fotometru słonecznego (CIMEL CF-318) rok λ = φ = 1 12 h = 19. m 3 2 Linie widmowe WV: 44 nm, 87 nm IPW [mm] CIMEL sunphotometer, Belsk Stacja permanentna BELS założona przez KGiAG PW od czerwca 29 Korelacja:.997! (punktów 732)

10 IPW z rozwiązania dedykowanego WUT LAC (w sieci 39 stacji) zestawione z pomiarem z fotometru słonecznego (CIMEL CF-318) rok 21 dla JOZ2 i BOGI Belsk JOZE (WUT) Belsk BOGI (WUT)

11 IPW [mm] GPS PPP, Belsk IPW z rozwiązania PPP (serwis CSRS-PPP On Line (V 1.)) zestawione z pomiarem z fotometru słonecznego (CIMEL CF-318) rok 211 dla odbiornika w Belsku BELS 211 PPP IPW [mm] CIMEL sunphotometer, Belsk

12 delta IPW [mm] delta IPW [mm] Różnica CIMEL GPS ma charakter sezonowy, co widać Nawet w przypadku dwu zupełnie różnych rozwiązań PPP CSRS WUT LAC sieciowe DOY DOY 211

13 IPW [mm] GPS a CIMEL w warunkach polarnych: Hornsund wykres IPW rok 29, Tabela: punkty ASTR i AST (21), obliczenia WUT LAC odbiornik GRX 12 Pro (numer seryjny: 46398), antena AT CIMEL GPS rok średnia róznicaipw [mm] średnia absolutna róznica IPW [mm] DOY 29 odchylenie standardowe różnicy IPW [mm] RMS różnicy IPW [mm] estymat GPS pomiarów fotometrycznych

14 IPW [mm] GPS - rozwiązanie WUT GPS a CIMEL w warunkach polarnych: Hornsund rok 29, punkt ASTR, obliczenia WUT LAC Współczynnik korelacji IPW:.994 Współczynnik korelacji różnica IPW odległość zenitalna: IPW [mm] CIMEL

15 odległość zenitalna pomiaru CIMEL (Słońca) [stopni] różnica IPW [mm] CIMEL - GPS Hornsund rok 29: Różnica IPW z pomiaru fotometrem słonecznym (CIMEL CF-318) lev2 - pomiary GPS odbiornikiem Leica GRX 12, poniżej odległość zenitalna Słońca DOY DOY 29

16 IPW GPS Hornsund (AST) rozwiązanie WUT delta IPW [mm] GPS a CIMEL-318 w warunkach polarnych: Hornsund rok 21, punkt AST, obliczenia WUT LAC Różnica CIMEL - GPS DOY IPW [mm] CIMEL-318

17 GPS NGS JOZE Porównanie IPW z rozwiązań finalnych EPN oraz obliczonych z profili radiosondażowych w roku 211 IPWV [mm] JOZE IPW mm dh [ ] v trop, w Odległość: 34 km Korelacja: radiosondaż (12374 Legionowo)

18 Porównanie IPW z rozwiązań finalnych IGS: CODE, final IGS (JPL/USNO), NGS (lokalny pomiar meteo na stacji) oraz obliczonych z profili radiosondażowych w roku 211 punkt radiosondażowy GPS rozwiązanie odległość [km] wysokość [m] średnia różnica [mm] śrenia absolutna różnica odchylenie standardowe różnicy RMS różnicy 661 SW PAYERNE ZIMM 141M4 cod CZ PRAHA-LIBUS GOPE 112M2 cod PL LEGIONOWO BOGO 1227M2 cod PL LEGIONOWO JOZ2 1224M2 cod PL LEGIONOWO JOZE 1224M1 cod DL LINDENBERG POTS 1416M3 cod DL KUEMMERSRUCK WTZR 1421M1 cod UK Albemarle MORP 13299S1 igs (n) CZ PRAHA-LIBUS GOPE 112M2 igs (n) PL LEGIONOWO JOZ2 1224M2 igs (n) PL LEGIONOWO JOZE 1224M1 igs (n) PL WROCLAW I WROC 12217M1 igs (n) TU ISTANBUL/GOZTE ISTA 287M1 igs (n) DL LINDENBERG POTS 1416M3 igs (n) DL KUEMMERSRUCK WTZR 1421M1 igs (n) SW PAYERNE ZIMM 141M4 ngs CZ PRAHA-LIBUS GOPE 112M2 ngs PL LEGIONOWO JOZE 1224M1 ngs TU ANKARA/CENTRAL ANKR 28M2 ngs GL Narsarsuaq QAQ1 437M1 ngs IS Keflavikurflug REYK 122M1 ngs RU Tiksi TIXI 12319M1 ngs AU Darwin DARW 134M1 ngs punktów

19 IPW GPS STAS IPW GPS TRDS IPW GPS KELY Scałkowana zawartość pary wodnej IPW z kombinacji troposferycznej EPN dla 3 par GNSS- radiosondaż: STAS-Stavanger, TRDS-Trondheim, KELY- Aasiaat (Grenlandia) w roku IPW radiosondaż 141 Stavanger IPW radiosondaż 1241 Orland (Trondheim) IPW radiosondaż 422 Aasiaat (Grenlandia zachodnia) Odległości: Stavanger, Trondheim, Aasiaat (Grenlandia) 24 km 1 km 27 km

20 Wyznaczanie IPW z pól modeli numerycznego prognozowania pogody COSMO (IMGW) i GFS (NCEP) w zestawieniu z wynikami GNSS IPW [ mm ] IWV [ kg / m 2 ] dh v trop, w Model globalny GFS Dla kroków T= h, 3h (inicjalizacja modelu co 6 godzin) odczytujemy/obliczamy odpowiednie wielkości (IWV/PW, temperaturę i ciśnienie na powierzchni ziemi) w węzłach siatki i interpolujemy dla wszystkich stacji EPN/IGS + punktów radiosondażowych znajdujących się w obszarze modelu Dalej: mapy IPW w dniach 2-26 czerwca 211 roku (co 6 godzin)

21

22

23

24

25

26

27

28 IPW [mm] Porównanie IPW z modelu GFS 1) dla stacji NYA1 (Ny Alesund) i Hornsundu (HORN) 2) tabelka wybranych stacji w rozwiązaniu GPS (IGS) i GFS NYA1 HORN 1 GPS (IGS) - GFS bias [mm] mean absolute bias [mm] difference std dev [mm] difference RMS [mm] no of points GPS point latitude HOFN REYK OHI SVTL QAQ SCOR THU THU DOY 211

29 Różnica IPW: rozwiązanie EUREF (comb) COSMO_14 (meteo stacji z modelu) w roku 211

30 Odchylenie standardowe różnicy IPW: rozwiązanie EUREF (comb) COSMO_14 (meteo stacji z modelu)

31 Sumaryczne zestawienie wyników porównań danych z modeli numerycznych COSMO_14, COSMO_2.8 i GFS oraz rozwiązań GNSS GNSS NWP GPS - NWP różnica [mm] średnia absolutna różnica [mm] odchylenie std. różnicy [mm] RMS różnicy [mm] EUR comb IPW - meteo stacji COSMO-LM_14 ver I EUR comb IPW - meteo stacji COSMO-LM_14 ver II EUR comb IPW - meteo stacji COSMO-LM_14 2 x poz EUR comb IPW - meteo modelu COSMO-LM_14 ver II EUR comb ZTD COSMO-LM_14 hydro EUR comb ZTD COSMO-LM_14 EF EUR comb IPW - meteo stacji COSMO-LM_2.8 ver II EUR comb IPW - meteo modelu COSMO-LM_2.8 ver II EUR comb ZTD COSMO-LM_2.8 EF EUR comb IPW - meteo stacji GFS global IPW IGS produkt tropo (JPL/USNO) GFS global IPW Gdzie: hydro - ZHD policzone z zależności hydrostatycznej (ciśnienia), ZWD z IPW 2 x poz całkowanie przeprowadzono na podwójnej liczbie poziomów (7) po odtworzeniu pionowych profili ciśnienia, temperatury i wilgotności za pomocą półpoziomów EF ZTD liczone przez całkowanie refraktywności warstw ze wzoru Essen-Froom e ver I formuła empiryczna NOAA ver II zależność z równania stanu wv wv.7937 e 1. t 3661 dry q p q T R dry stacji

32 Podziękowania Andrzej Mazur (IMGW) dane z modelu COSMO Aleksander Pietruczuk, Piotr Sobolewski Instytut Geofizyki, PAN obsługa stacji GPS w Belsku, pomiary fotometryczne Marcin Rajner mapki w GMT K. Węzka & D. Puczko dane GPS i meteo z Hornsundu sieć AERONET (Brent Holben, NASA) EPN (Wolfgang Söhne i inni) i IGS (Sung Byun) Natural Resources of Canada (serwis CSRS-PPP) University of Wyoming (baza danych aerologicznych) Ministerstwo Nauki/NCN grant Nr N N

33 Dziękuję Państwu za uwagę