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8 Inhaltsverzeichnis 7. Das Ausbreitungsmedium Ionosphäre .................................................................................................. 81 7.1 Ionosphärische Refraktion ...................................................................................................................... 81 7.2 Modellierung des Einflusses der Ionosphäre .......................................................................................... 82 7.3 Klassifikation und Quantifizierung ionosphärischer Aktivität ............................................................... 85 7.3.1 Zeitliche Variationen des Erdmagnetfeldes ......................................................................................... 85 7.3.2 Geographische Klassifikation der ionosphärischen Aktivität .............................................................. 87 7.3.3 Ionosphärische Effekte und Störungen ................................................................................................ 87 7.3.4 Ionosphärische Indizes als Hilfsmittel zur Beurteilung ionosphärischer Aktivität ............................. 89 7.4 Problemspezifische Überlegungen im regionalen GPS-Netz Antarktische Halbinsel ........................... 89 7.4.1 Ionosphärische Aktivität im Bereich der Antarktischen Halbinsel ..................................................... 90 7.4.2 Modellierung der Ionosphäre im Bereich der Antarktischen Halbinsel .............................................. 92 7.4.3 Festsetzung der Mehrdeutigkeiten im Bereich der Antarktischen Halbinsel ...................................... 94 8. Neutrosphärische Refraktion ................................................................................................................. 95 8.1 Das Ausbreitungsmedium Neutrosphäre ................................................................................................ 95 8.1.1 Signalausbreitung nach dem Prinzip von Fermat ................................................................................ 96 8.1.2 Einführende Bemerkungen zur neutrosphärischen Modellbildung ..................................................... 98 8.2 Meteorologische Sensoren und Modelle ................................................................................................ 100 8.2.1 Meteorologische Sensoren ................................................................................................................... 100 8.2.1.1 Oberflächenmeteorologie .................................................................................................................. 100 8.2.1.2 Wasserdampfradiometer ................................................................................................................... 101 8.2.1.3 Radiosondierung ............................................................................................................................... 102 8.2.1.4 Weitere terrestrische Sensoren .......................................................................................................... 103 8.2.1.5 Nicht-terrestrische Sensoren ............................................................................................................. 103 8.2.2 Nummerische Wettermodelle .............................................................................................................. 104 8.2.3 Diskussion der nutzbaren meteorologischen Daten für das GPS-Verdichtungsnetz im Bereich der Antarktischen Halbinsel ....................................................................................................................... 105 8.2.4 Die Standardatmosphäre als theoretisches Modell .............................................................................. 109 8.3 Berechnung des Brechungsindexes in der Neutrosphäre ....................................................................... 112 8.3.1 Zweigeteilte Modellierung der Neutrosphäre ...................................................................................... 113 8.3.2 Modellierung des Wasserdampfdrucks ................................................................................................ 115 8.3.3 Einfluss der Realisierung des absoluten Temperaturnullpunkts .......................................................... 118 8.3.4 Modellierung der neutrosphärischen Brechungszahl unter der Idealgasannahme .............................. 119 8.3.4.1 Das Modell nach Essen und Froome ................................................................................................ 119 8.3.4.2 Das Modell von Smith und Weintraub ............................................................................................. 120 8.3.4.3 Weitere Ansätze zur Bestimmung der Brechungszahl ..................................................................... 121 8.3.4.4 Einfluss der Koeffizienten ki ............................................................................................................. 122 8.3.5 Modellbildung abweichend von der Idealgasannahme ........................................................................ 122 8.3.6 Die Rueger-Modelle.................................................... ........................................................................ 124 8.4 Einfluss der Modellierung der Brechungszahl auf die neutrosphärische Laufzeitverzögerung ............. 128 8.4.1 Bestimmung der Oberflächenmeteorologie auf Basis von nummerischen Wettermodelldaten .......... 128 8.4.2 Einfluss und Berechnung der mittleren atmosphärischen Temperatur ................................................ 131 8.4.3 Berechnungen der Brechungszahl basierend auf NCEP-Druckflächendaten ...................................... 132 8.5 Modelle zur Berechnung der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung .................................................. 134 8.5.1 Die Hopfield-Modelle .......................................................................................................................... 135 8.5.2 Die Modelle von Saastamoinen ........................................................................................................... 139 8.5.3 Untersuchungen zur Anpassung von Prädiktionsmodellen an die Bedingungen des Verdichtungsnetzes Antarktische Halbinsel .............................................................................................................. 143 8.5.3.1 Bestimmung von meteorologischen Prametern basierend auf NCEP-Wettermodelldaten .............. 143 8.5.3.2 Validierung der NCEP-basierten Meteorologieparameter unter Verwendung der mittleren atmosphärischen Temperatur .................................................................................................................... 150 8.5.3.3 Validierung von NCEP-basierten Meteorologieparametern durch Werte der zenitalen neutrosphärischen Laufzeitverzögerung ..................................................................................................... 152 8.5.4 Weitere Neutrosphärenmodelle ........................................................................................................... 156
Inhaltsverzeichnis 9 8.6 Kettenbruch-basierte Modelle für Mikrowellensignale........................................................................... 157 8.6.1 Das Modell von Chao .......................................................................................................................... 159 8.6.2 Das CfA-Modell .................................................................................................................................. 160 8.6.3 Die Modelle von Ifadis ........................................................................................................................ 163 8.6.4 Das MTT-Modell (Herring-Mapping-Funktion) ................................................................................. 163 8.6.5 Niell-Mapping-Funktion ...................................................................................................................... 166 8.6.6 Resümee und aktuelle Entwicklungen ................................................................................................. 168 8.7 Erweiterte neutrosphärische Modellbildung ........................................................................................... 172 8.7.1 Absolute und relative neutrosphärische Fehler .................................................................................... 172 8.7.2 Verbesserung der Prädiktionsmodellierung ......................................................................................... 174 8.7.2.1 Prädiktionsverbesserung durch stationsspezifische neutrosphärische Zusatzparameter .................. 175 8.7.2.2 Prädiktionsverbesserung durch horizontale neutrosphärische Gradienten ....................................... 188 9. Verbessertes Bewegungsmodell der Antarktischen Halbinsel ............................................................ 191 10. Schluss und Ausblick .............................................................................................................................. 198 11. Literaturverzeichnis ................................................................................................................................ 201
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Tagesvariationen [mm] 15 10 5 0 -5
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Tabelle 9-2: Relative, jährliche H
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198 10. Schluss und Ausblick Im Rah
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200 10. Schluss und Ausblick von Me
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