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142 8. Neutrosphärische Refraktion
Neben Temperatur [K], Luftdruck [hPa], Wasserdampfdruck [hPa] und δNEU,geom gehen die Korrekturterme D und B in
die Saastamoinen-Formel ein. D trägt der Variation der mittleren Schwerebeschleunigung in der neutrosphärischen
Luftsäule über der Station (ϕ0 [°], H0 [km]) Rechnung und kann mittels Gleichung (8-103) bestimmt werden. Für
mittlere Bereiche der Antarktischen Halbinsel (ϕ = 67.5° s.Br.) ergibt sich D zu 0.9982. Mit dem Korrekturterm B wird
der Einfluss, der von der von klimatischen Bedingungen abhängigen, gekrümmten Atmosphäre ausgeht, mittels
⎛ Rβ
T
⎜ p0T0
− p T
R ⎜ g eff
B =
H g ⎜ Rβ
0 eff ⎜ 1−
⎜
⎝
g eff
T
⎞
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
(8-109)
für Zenitdistanzen von 60°-80° in Abhängigkeit von der Stationshöhe sphärisch genähert modelliert. Tabelle 8-12 beinhaltet
Stützstellen für B und δNEU,geom bspw. nach SPILKER (1996a), zwischen welchen linear zu interpolieren ist. Gilt
D = 1 und B = const. und wird weiterhin δNEU,geom vernachlässigt, so ergibt sich das sog. Standard-Saastamoinen-Modell;
werden diese Terme berücksichtigt, wird das resultierende Modell als präzises, modifiziertes oder
erweitertes Saastamoinen-Modell bezeichnet.
Somit ist dieses Modell streng genommen für Zenitdistanzen größer 80° nicht definiert. Die Nutzung dieses Neutrosphärenmodells
wird deshalb in SAASTAMOINEN (1973) einschränkend nur für Zenitdistanzen bis zu einem Maximalwert
von 80° empfohlen. Unter dieser Voraussetzung stellt dieses globale Modell neutrosphärische Einflüsse aus
bodennah erfassten Meteorologiedaten zur Verfügung.
Für Zenitdistanzen kleiner 60° vernachlässigen beide Saastamoinen-Varianten δNEU,geom. Nach Gleichung (8-105) ergibt
sich für Zenitdistanzen gleich 60° ein maximaler Wert (Meeresniveau) für δNEU,geom von ca. 1.6 cm. Die Vernachlässigung
dieses Anteils der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung führt für mittlere meteorologische Bedingungen der
Bearbeitungszeiträume für den Bereich der Antarktischen Halbinsel zu einem relativen Fehler von ca. 0.3%. Im
Vergleich zu anderen, δNEU,geom für alle Zenitdistanzen berücksichtigenden Modellen ist somit ein schlechteres
Verhalten für z < 60° zu erwarten. Dies wird bspw. von SANTERRE ET AL. (1995) belegt.
Tabelle 8-12: Vertafelung der Korrekturterme δNEU,geom und B 8-43
H0 [km]
z [°] 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0
60.00 0.003 0.003 0.002 0.002 0.002 0.002 0.001 0.001
66.00 0.006 0.006 0.005 0.005 0.004 0.003 0.003 0.002
70.00 0.012 0.011 0.010 0.009 0.008 0.006 0.005 0.004
73.00 0.020 0.018 0.017 0.015 0.013 0.011 0.009 0.007
75.00 0.031 0.028 0.025 0.023 0.021 0.017 0.014 0.011
76.00 0.039 0.035 0.032 0.029 0.026 0.021 0.017 0.014
77.00 0.050 0.045 0.041 0.037 0.033 0.027 0.022 0.018
78.00 0.065 0.059 0.054 0.049 0.044 0.036 0.030 0.024
78.50 0.075 0.068 0.062 0.056 0.051 0.042 0.034 0.028
79.00 0.087 0.079 0.072 0.065 0.059 0.049 0.040 0.033
79.50 0.102 0.093 0.085 0.077 0.070 0.058 0.047 0.039
79.75 0.111 0.101 0.092 0.083 0.076 0.063 0.052 0.043
80.00 0.121 0.110 0.100 0.091 0.083 0.068 0.056 0.047
B [hPa] 1.156 1.079 1.006 0.938 0.874 0.757 0.654 0.563
δNEU,geom [m]
BAUER (2002) schränkt die Einsatzfähigkeit dieses Modells auf Zenitdistanzen kleiner 75° ein. Wird Gleichung (8-104)
betrachtet, so bereitet v.a. der zweite Term für große Zenitdistanzen nummerische Probleme und lässt das erweiterte
Saastamoinen-Modell für z > 80° lediglich eingeschränkt nutzbar erscheinen, für Zenitdistanzen größer 84° jedoch
völlig unbrauchbar werden.
Erfolgt eine Aufteilung in einen hydrostatischen und einen nicht-hydrostatischen zenitalen Anteil, so ergibt sich unter
Vernachlässigung der Strahlkrümmung
∆ , ,
Zenit
Saas h
[ m] 0.
002277Dp0
NEU = (8-110)
8-43 Abweichend für die Interpolationsabfolge von Tabelle 8-12 wird für H0 = 2.5 km der Wert 0.813 für B zur Verfügung gestellt.