Aktualności
Badania
01 Grudnia
Fot. Shutterstock
Opublikowano: 2021-12-01

Niecodzienny model do badania troposfery

Nad modelem, który połączy ze sobą dwa rodzaje obserwacji satelitarnych – klasyczne z satelity do odbiornika na Ziemi, i pomiędzy dwoma satelitami – pracuje doktorant z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Jego badania mają pomóc w badaniu niskich partii atmosfery.

Adam Cegła realizuje doktorat, którego tematem są trójwymiarowe zintegrowane obserwacje atmosfery z wykorzystaniem naziemnych i satelitarnych stacji GNSS. Każdy sygnał wysłany z jednego satelity do drugiego albo z satelity do odbiornika naziemnego ulega zakłóceniom. Są one zależne od ciśnienia i temperatury powietrza. Na ich podstawie oblicza się współczynnik refrakcji, czyli załamania promienia. W rezultacie można obliczyć całkowite opóźnienie sygnału, czyli różnicę pomiędzy ścieżką, jaką sygnał pokonał w linii prostej, gdyby biegł bez zaburzeń, a tą, którą podróżował. Na podstawie czynnika refrakcji szacuje się m.in. różne czynniki atmosferyczne i wspomaga prognozowanie pogody.

Zaletą tej metody jest to, że pochłania znacznie mniejsze środki niż standardowe rozwiązanie. Do prognozowania pogody wykorzystuje się zwykle bardzo drogie radiosondaże i pomiary z balonów meteorologicznych. Kosztują nawet kilkuset tysięcy złotych. Do tego trzeba włożyć dużo czasu w planowanie kampanii pomiarowej. Natomiast w przypadku tomografii atmosferycznej wykorzystujemy to, co już istnieje, czyli wszystkie odbiorniki GNSS znajdujące się na Ziemi – tłumaczy.

Aby wykonać badania potrzeba jedynie komputera i oprogramowania, które będzie w stanie wykonać właściwe obliczenia. Zyskuje się gęstą siatkę danych. O ile balony meteorologiczne rozmieszczone są w dużej odległości, o tyle niskokosztowe odbiorniki GNSS mogą zaś być lokowane nawet co 2–3 km.

W Instytucie Geodezji i Geoinformatyki na UPWr stworzono już program badający współczynnik refrakcji o nazwie TOMO. Jest on wykorzystywany przez różne instytucje do badań naukowych. Zastosowane w modelu rozwiązanie jest jednak mało dokładne w najniższych partiach troposfery, na wysokościach 1–2 km. Ta warstwa atmosferyczna charakteryzuje się największą zmiennością i potrzebuje rozwiązania, które pomoże ją lepiej analizować. Swoją pracą naukową Adam Cegła chce pomóc zbadać te rejony atmosfery.

Takie dane może nam dostarczyć np. badanie radiookultacji, czyli w uproszczeniu badanie sygnału biegnącego z jednego satelity na wysokiej orbicie do drugiego satelity na niskiej orbicie, który ulega załamaniu wskutek działania wielu czynników. Gdy drugi satelita będzie się znajdował bardzo nisko nad powierzchnią Ziemi, wtedy sygnał będzie zakrzywiony, a my możemy dokonać jego analizy. Jej wyniki pozwolą nam wysnuć wnioski o wartościach refrakcji na niewielkich wysokościach nad powierzchnią Ziemi, a tym samym pośrednio podawać informacje o temperaturze oraz ciśnieniu na drodze sygnału. Podobne założenia były już realizowane przez inne zespoły badawcze, ale nikomu nie udało się jeszcze stworzyć takiego modelu, który połączy ze sobą dwa rodzaje obserwacji, czyli te biegnące klasycznie z satelity do odbiornika na Ziemi, jak i te biegnące pomiędzy dwoma satelitami – podkreśla uczestnik Szkoły Doktorskiej UPWr..

Łącząc oba rodzaje obserwacji, zgodnie z oczekiwaniami uda się uzyskać model troposfery bardziej precyzyjny i odporny na różnego rodzaju zakłócenia, takie jak nagłe zmiany ciśnienia czy burze.

źródło: UPWr

Dyskusja (0 komentarzy)