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8.6 Kettenbruch-basierte Modelle 157
Werte wird basierend auf dem Gesetz von Snellius und der sphärischen Schichtung der Erdatmosphäre eine
komplexere, vom Saastamoinen-Modell abweichende Mapping-Funktion mit zugehörigem Korrekturterm δNEU,geom
für Elevationen kleiner 45° erhalten. Da sich die Baby-Modelle in hohen südlichen Breiten auf eine sehr geringe
Stichprobe stützen, sollen sie im Rahmen der vorliegenden Arbeit unberücksichtigt bleiben.
• Berman-Modell (BERMAN 1976): Das Berman-Modell behandelt beide Anteile (trocken, feucht) der neutrosphärischen
Laufzeitverzögerung separat. Hierbei erfolgt die Modellierung in Abhängigkeit von Oberflächenmeteorologiewerten.
Berman entwickelt hierzu für eine trockene Region Kaliforniens zeitvariable Tag-Nacht-
Modelle. Der trockene Anteil wird mit ausreichender Genauigkeit bestimmt (RAHNEMOON 1988). Die Modellbildung
für den Feuchtanteil geschieht unter der Annahme einer konstanten relativen Feuchte, welche identisch
zum in Bodennähe gemessenen Wert ist. Zur Umrechnung von zenitalen Einflussgrößen der Neutrosphäre wird die
von BABY ET AL. (1988) entwickelte Funktion verwendet. V.a. mit zunehmender Oberflächentemperatur stellen
COCO UND CLYNCH (1983) vergleichend bspw. zum Hopfield-Modell nicht mehr vernachlässigbare Unterschiede
fest.
• UNB98ZW-Model (MENDES UND LANGLEY 1999): Da der hydrostatische Anteil der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung
basierend auf repräsentativen Oberflächendruckdaten gut prädiziert werden kann, wird im Rahmen
des UNB98ZW-Modells lediglich der nicht-hydrostatische Anteil modelliert. Hierzu wurden Radiosondendaten
(Zeitbasis: 1 a, Stationsanzahl: ca. 50), welche vorrangig (ca. 90%) auf der nördlichen Halbkugel erfasst wurden,
mittels Ray-Tracing-Techniken analysiert. Dabei wurde eine Korrelation zwischen den Oberflächenwerten des
Wasserdampfdrucks und der zenital gerichteten, nicht-hydrostatischen Komponente der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung
detektiert. Der erarbeitete einfache funktionale Zusammenhang lautet
[ ] 0.
0122 + 0.
00943e
[ hPa]
∆ , m 0
Zenit
NEU nh
= (8-128)
und trägt somit bspw. weder der Beobachtungsposition (z.B. ϕ, H) noch zeitlichen Abhängigkeiten Rechnung und
wird deshalb im weiteren Verlauf der Arbeit nicht berücksichtigt.
• Das Lanyi-Modell (LANYI 1984): Das komplexe Modell von LANYI (1984) wurde am JPL entwickelt. Es berücksichtigt
u.a. in Abhängigkeit von geographischer Breite, Tropopausenhöhe, Höhe der Inversionsschicht H I und
Temperaturgradient sowohl die hydrostatische als auch die komplementäre, nicht-hydrostatische Komponente für
Elevationen über 5°. Unter Verwendung eines semi-analytischen Lösungsverfahrens wird die elektrisch neutrale
Atmosphäre in drei lineare Bereiche eingeteilt und ihr Einfluss modelliert, wobei die Glieder höherer Ordnung der
Strahlkrümmung Rechnung tragen. Nach MENDES UND LANGLEY (1999) ist v.a. die Verwendung des Parameters H I
als kritisch zu bezeichnen. Der von Lanyi vorgeschlagene Wert wird für die meisten Anwendungsgebiete als zu
hoch beschrieben. Für nördliche polare Gebiete wurden jedoch aus Radiosondierungen ähnliche oder noch höhere
Werte für H I bestimmt. Da eine Verifikation des H I -Wertes u.a. an der vertikalen Auflösung der NCEP-Datengrundlage
scheitert, wird auf eine Verwendung dieses Modells im Rahmen der vorliegenden Arbeit verzichtet.
Neben der originären Lanyi-Modellierung sind von SOVERS UND JACOBS (1996) verbesserte Abbildungsfunktionen
bekannt.
• Lokale Neutrosphärenmodelle: Im speziellen Fall von sehr kleinräumigen GPS-Netzen mit sehr großen Höhenunterschieden
können unter der Annahme, dass keine horizontalen Abhängigkeiten der neutrosphärischen Modellbildung
bestehen, nach BEUTLER ET AL. (1989) und ROTHACHER (1992) lokale neutrosphärische Modelle, welche
durch Polynome niedrigen Grades - i.d.R. bis Grad 2 - in Abhängigkeit von der Höhe entwickelt werden, für lokal
geltende Laufzeitkorrekturen ermittelt werden:
n
Zenit
i
NEU , v ( H ) = ∑ pi
( H − H 0 ) . (8-129)
i=
1
∆
Die Koeffizienten pi werden bspw. aus meteorologischen Beobachtungen abgeleitet oder im Rahmen der Parameterbestimmung
alternativ zu stationsspezifischen Parametern als Zusatzparameter (siehe Kapitel 8.7) geschätzt.
Die zenitalen Verbesserungen werden mittels Mapping-Funktionen in diskrete Elevationen umgerechnet. Die
Begrenzung dieses Ansatzes auf lokale Anwendungen ist in der angenommenen dominanten Höhenabhängigkeit
begründet. Für das Fallbeispiel der Antarktischen Halbinsel ist eine Verwendung dieses Ansatzes sowohl auf Grund
der großen Gebietsausdehnung als auch auf Grund der geringen Höhenunterschiede nicht angebracht.
8.6 Kettenbruch-basierte Modelle
In diesem Unterkapitel sollen die Modelle zur Kompensation des Einflusses der Neutrosphäre beschrieben werden, die
auf dem sog. Kettenbruchansatz von MARINI (1972) basieren. Im Speziellen wird auf