Презентация на тему Атмосфера Земли и точность глобального позиционирования

распределение плотности и температуры. Два температурных минимума: в стратосфере

и на границе мезосферы и термосферы.

атмосфере, за четверть века сократилась в десятки раз. Обоснованием

такого сокращения являлись ссылки на перспективные спутниковые исследования.
Техника наземных исследований атмосферы почти не развивалась, исключение составляют лидарные методы активного зондирования.
Наземные астрофизические методы, наоборот, активно развивались. За этот же период квантовый выход оптических систем возрос, по крайней мере, на порядок.

наблюдений.
Современные астрономические обсерватории являются пассивными накопителями информации о

состоянии земной атмосферы. Развитая инфраструктура таких обсерваторий, уровень автоматизации спектроскопического эксперимента, доступ к архивам - открывают возможность проводить некоторые исследования оптических свойств атмосферы (как с использованием существующих средств наблюдений, так и с разработкой дополнительных).

и тропосферу. Из-за задержки микроволн на повышенном коэффициенте рефракции

расстояния завышаются.
Ионосферные процессы и GPS. Лаборатория экспериментальных радиофизических исследований ИСЗФ СО РАН. Концентрация свободных электронов определяется по измерениям на двух частотах.
Тропосферная задержка разделяется на две части («сухую» и «влажную»). «Сухую» можно вычислить, зная атмосферное давление. «Влажная» не вычисляется, ее необходимо измерять.

спутниковых геодезических измерений приводят к существенным ошибкам (в десятки

см) определения координат.
Геометрия наблюдений такова, что тропосферная задержка втрое понижает точность измерения вертикальной компоненты (по сравнению с горизонтальной компонентой). Т.о., для тех, кто интересуется только координатами X и Y, проблема ошибок по Z не является основной.

и ограниченные возможности метеорологического моделирования по данным наземных измерений,

– заставляют искать способы измерения вариаций влажной компоненты в атмосфере – содержания осажденной воды (W).
Используются радиометры водяного пара (WVR), солнечные спектрометры (SS), солнечные фотометры (SPh), радиозонды (RZ) и лидары (L).

на том обстоятельстве, что основная часть солнечного ИК-излучения поглощается

парами воды. Интегральный метод.
Вертикальное аэрологическое зондирование позволяет непосредственно измерить распределение водяных паров. Но: сложная траектория подъема метеозонда.
Лидар – подсвечивание атмосферы в узком диапазоне длин волн, с последующим приемом и экспресс-анализом рассеянного излучения.

в атмосфере (мм)

три метода

в несколько мм. Здесь необходима наиболее точная коррекция за

тропосферу. Ослабление влияния поправок за счет длительных рядов наблюдений.
Микроволновой радиометр–высотомер (AMR) измеряет содержание водяного пара. Но этот высотомер нуждается в независимой калибровке.

W по данным GPS-мониторинга составляет около 1-2 мм. Это

предельная точность, которую можно получить методом задержки сигнала. Точность, достаточная для нужд метеорологии.
Чтобы определить поправки геодезического позиционирования, следует определить количество осажденной воды W в атмосфере точнее, чем это может дать сама система позиционирования.

0.57, 0.59, 0.63, 0.66, 0.69, 0.70, 0.72, 0.73, 0.79,

0.81, 0.82, 0.85, 0.91, 0.92, 0.94, 0.97, 1.01, 1.11, 1.13, 1.14, 1.20, 1.34, 1.37, 1.38, 1.45, 1.47, 1.87, 1.91, 2.14 мкм.
Некоторые окна прозрачности: 0.88, 1.05 мкм.
Решение проблемы методами низкого спектрального разрешения возможно в ближнем инфракрасном диапазоне.
Полосы видимого диапазона слабее инфракрасных, их можно исследовать только с высоким спектральным разрешением.

осажденной воды была получена нами более 30 лет назад,

в Специальной астрофизической обсерватории, методом фотометрии в интерференционных фильтрах, центрированных на полосы поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне. Это внутренняя точность метода.
В течение года был проведен мониторинг (в каждый ясный и частично ясный день), влагосодержания и прозрачности дневной атмосферы в месте установки БТА.

колебательно-вращательную полосу воды, другой – на соседний участок непрерывного

спектра. Пары 0.94/0.88 и 1.13/1.05 мкм. Калибровка по данным аэрологического зондирования.

множества вращательных линий разной интенсивности. Эти линии находятся на

различных участках кривой роста и в разной степени чувствительны к изменениям содержания водяного пара. В диапазоне годичных вариаций осажденной воды, некоторые полосы становятся слабо чувствительными к изменениям W. Тогда необходимо произвести замену пары полос.
Необходимо измерять отдельные колебательно-вращательные переходы.

астрономов.
Внутренняя точность методов спектроскопического определения содержания осажденного водяного

пара W должна быть доведена до 0.1мм, что достаточно для решения ряда фундаментальных и прикладных задач.
Спутниковые измерения: величина геодезической поправки может изменяться со скоростью 30 см за 20 минут. Светосила.
Дневная и ночная атмосфера – «две большие разницы». Необходимы разные методы.

независимого анализа.
Использование ночного инструмента (спектрографа высокого разрешения) днем.

Оптоволоконные технологии.
Использование вспомогательной оптики астрономических инструментов и обсерваторий.
Использование автоматических метеостанций.
Использование сетевых технологий.

помощи оптического волокна к дневному (солнечному), и ночному (работающему

по яркой звезде), телескопам.
НИР по фильтрам, изготавливаемым по технологии решеток с объемным фазированием.
Разработка портативного метода, сравнимого по стоимости с GPS-приемником.
Сравнение измерений, выполненных на разной высоте.
Изучение пространственных вариаций W.

«Сеть мониторинга водяного пара

и оперативные поправки глобального позиционирования (ГЛОНАСС)» не поддержана РФФИ.
Работа выполняется в лаборатории астроспектроскопии и в отделе информатики в инициативном порядке.
Благодарим за внимание.