PDF-Download - Deutsche Geodätische Kommission

170 8. Neutrosphärische Refraktion
Differenz zu Niellh -Mapping-Funktion
0,20
0,00
90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
-0,20
-0,40
-0,60
-0,80
-1,00
-1,20
-1,40
-1,60
MTT-MFh CfA-MF Chao-MFd 1/sinE
Elevationswinkel [°]
Abbildung 8-75: Vergleich der Niellh-Mapping-Funktion
mit der MTTh-, der CfA- und der Chaod-Mapping-Funktion
sowie mit der Mapping-Funktion 1/sin(E‘)
Differenz zu Niell nh -Mapping-Funktion
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
-0,20
-0,40
-0,60
-0,80
-1,00
MTT-MFnh CfA-MF Chao-MFw 1/sinE
Elevationswinkel [°]
Abbildung 8-76: Vergleich der Niellnh-Mapping-Funktion
mit der MTTnh-, der CfA- und der Chaow-Mapping-
Funktion sowie mit der Mapping-Funktion 1/sin(E‘)
Neben der Abhängigkeit der Werte der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung von den o.g. Mapping-Funktionen und
damit von den in Tabelle 8-24 angeführten Parametern werden zur Bestimmung von neutrosphärischen Einflüssen
zenitale Werte der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung (Kapitel 8.5.3) benötigt. Hierbei werden meteorologische
Parameter (p0, T0, e0) verarbeitet, des Weiteren werden die Gradienten β und λe sowie die Tropopausenhöhe berücksichtigt.
Mit Gleichung (8-159) sind die mittleren hydrostatischen und nicht-hydrostatischen Laufzeitverzögerungen in
Zenitrichtung gegeben. Diese Werte schwanken ebenso wie die Faktoren der Mapping-Funktionen in Abhängigkeit von
den atmosphärischen Parametern, die den in der Erdatmosphäre herrschenden Bedingungen Rechnung tragen sollen.
Gleichung (8-146) sind die extremen Werte der meteorologischen Parameter p0, T0 und e0 zu entnehmen. Werden diese
bei gleichzeitiger Annahme von orts- und zeitinvarianten Gradienten
⎡ K ⎤
β = 0.00059 ⎢ ⎥
⎣m
⎦
(8-161)
λ e = 4.
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auf Gleichung (8-113) bzw. (8-114) angewendet, so resultieren daraus Variationen der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung
zwischen 2.192 m und 2.329 m für den hydrostatischen Anteil und zwischen 0.015 m und 0.163 m für den
nicht-hydrostatischen Anteil. Es ist somit festzustellen, dass meteorologische Variationen auf die neutrosphärische
Laufzeitverzögerung in Zenitrichtung einen deutlich größeren Einfluss ausüben als auf die Beträge der verschiedenen
o.g. Mapping-Funktionen. Da im Rahmen der GPS-Auswertung zusätzlich zu Stationskoordinaten stationsspezifische
Zusatzparameter die neutrosphärische Laufzeitverzögerung betreffend geschätzt werden, wird eine abschließende Beurteilung
der neutrosphärischen Modellbildung in Kapitel 8.8 durchgeführt.
Aktuell werden im Bereich der funktionalen Modellbildung zur Kompensation des Einflusses der neutrosphärischen
Laufzeitverzögerung bei GPS-Beobachtungen verstärkt Anstrengungen unternommen, um auf Basis von Wettermodelldaten
Korrekturwerte zu bestimmen. Dies stellt gegenüber der o.g. Modellbildung einen grundlegenden Vorteil dar, da
räumliche und zeitliche Variationen des Zustands der Erdatmosphäre berücksichtigt werden können. Somit ist es im
Gegensatz zu den meisten o.g. Modellen und Mapping-Funktionen möglich die Zustände innerhalb der Erdatmosphäre
nicht basierend auf Oberflächenmeteorologie zu bestimmen. Zu nennen sind in diesem Kontext im Besonderen die sog.
IMF (isobaric mapping function) nach NIELL (2000) und NIELL (2001) sowie die VMF (Vienna mapping function) nach
BÖHM (2004). Diese Modelle sollen aus Gründen der Vollständigkeit erläutert werden, bleiben jedoch im Rahmen der
vorliegenden Arbeit unberücksichtigt.
Die von Niell entwickelte IMF basiert auf dem mit Gleichung (8-133) gegebenen Kettenbruchansatz von Marini. Es
wurden unterschiedliche Ansätze für den hydrostatischen bzw. den nicht-hydrostatischen Anteil entwickelt. Grundlage
für dieses Modell sind hohe Korrelationen zwischen der 200hPa-Druckfläche (Datenbasis: Re-Analysis Daten, Goddard
Space Flight Center Data Assimilation Office 8-51 ) und aus Radiosondierungen (700 Profile; 28 Stationen) abgeleitete
Werte für Mapping-Funktionen in einer Elevation von 3°. Bei Analyse der 200hPa-Druckfläche konnten globale
Phänomene wie z.B. ein dominanter NS-Gradient oder die Zunahme der geopotentiellen Höhe zum Äquator detektiert
werden, siehe hierzu Abbildung 8-77, die mittlere geopotentielle Höhen illustriert.
8-51 Siehe hierzu SCHUBERT ET AL. (1993).