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8.7 Erweiterte neutrosphärische Modellbildung 177
Es ist somit notwendig Untersuchungen anzustellen, welche für den untersuchten Anwendungsfall die folgenden Fragen
klären:
• Welches Prädiktionsmodell ist am besten geeignet?
• Bestehen signifikante Unterschiede zwischen alternativen Prädiktionsmodellen?
• Welcher funktionale Ansatz (z.B. Zeitintervall) ist am besten geeignet, um neutrosphärische Restfehler zu
kompensieren?
Die stationsspezifischen Zusatzparameter werden im einfachsten Fall (Polynomansatz 0. Grad) über eine vorzugebende
Zeitspanne konstant gehalten. Der Gültigkeitsbereich wird i.Allg. in Stunden angegeben. Je nach Anwendungsfall und
Auswertungsstrategie wird eine diskrete Anzahl von stationsspezifischen Parametern pro Station und Session gewählt.
Da die beginnend mit Kapitel 8.3 beschriebenen Modelle i.d.R. das Verhalten der Neutrosphäre für die gesamte Erde
prädizieren, sind sie als globale Modelle zu bezeichnen. Eine Ausnahme stellen dabei das angepasste Modell von Askne
und Nordius sowie die auf Basis von NCEP-Daten ermittelten zenitalen neutrosphärischen Laufzeitverzögerungen dar.
Unter Verwendung der besten dieser globalen Modelle verbleiben nach ASKNE UND NORDIUS (1987), JANES ET AL.
(1991) bzw. ELGERED (1992) bei undifferenzierter Auswertung unmodellierte Restfehler, die in zenitaler Richtung
i.d.R. Beträge von 3-5 cm annehmen. Dabei beschränkt sich der Betrag der hydrostatischen Komponente, so lange eine
hydrostatische Atmosphäre angenommen werden kann, auf wenige Millimeter in mittleren Breiten (JANES ET AL. 1991).
Während des Durchzugs von Wetterfronten sind bspw. von ICHIKAWA ET AL. (1995) zenitale Abweichungen von bis zu
8 cm festgestellt worden. Werden diese zenitalen Laufzeitverzögerungen unter Verwendung von Mapping-Funktionen
umgerechnet, so kann dies zu einer deutlichen Erhöhung der Abweichung führen.
Die bisherigen Unterkapitel zusammenfassend kann festgestellt werden, dass
• die zenitalen 2- bzw. 3-Term-Modelle als eigenständige Modelle auf Grund fehlender Modellbildung in
diskreten Elevationen unbrauchbar sind; sie finden jedoch im Rahmen der Prädiktionsmodell-basierten
Bestimmung von zenitalen Schätzwerten der hydrostatischen oder nicht-hydrostatischen Anteile sowie bei
der Berechnung von NCEP-basierten zenitalen neutrosphärischen Laufzeitverzögerungen Verwendung.
• die Hopfield-Modelle auf Grund der Vernachlässigung der Strahlkrümmung, der fehlenden unterschiedlichen
Modellbildung für hydrostatische und nicht-hydrostatische Komponenten und weiteren
Modellschwächen (ECKERT ET AL. (1992a) und (1992b): ursprüngliches Hopfield-Modell unterkorrigierend,
Black-Modelle: überkorrigierend) nicht anzuwenden sind, wenn höchste Ergebnisgenauigkeiten
erzielt werden sollen.
Die Kettenbruch-basierten Modelle sind ausgiebig untersucht, deshalb sollen an dieser Stelle einige Ergebnisse ausgewählter
Analysen angeführt werden.
• Das von SOVERS UND JACOBS (1996) verbesserte Modell von LANYI (1984) sowie die Mapping-
Funktionen von IFADIS (1986), NIELL (1996) und HERRING (1992) werden in IERS CONVENTIONS (2003)
als die genausten bezeichnet. Grundlegend für diese Aussage sind Untersuchungen, durchgeführt von
MENDES UND LANGLEY (1999) auf der Basis von ca. 50 global verteilten Radiosondenstationen eines
Jahres (Stichprobe: ca. 32000). Im Detail erbrachten die von Ifadis, Lanyi und Niell (Ifadis und Niell)
entwickelten Funktionen bis Elevationen von 10° (6°) die besten Genauigkeiten. Resümierend kann diese
Analyse so beurteilt werden, dass es für keinen Bereich der Erde und jeden möglichen Elevationsbereich
eine herausragende Mapping-Funktion gibt. Am zuverlässigsten, v.a. in niedrigen Elevationen, erwies sich
der Ifadis-Ansatz, jedoch lediglich dann, wenn zuverlässige meteorologische Daten verfügbar sind. Ist dies
nicht der Fall, so wird die Verwendung der Niell-Mapping-Funktion empfohlen. MENDES (1999) nennt bei
zuverlässiger Oberflächenmeteorologie ebenso die MTT-Mapping-Funktion als vielversprechend einsetzbar.
Auf Grund der speziellen Situation im Bereich der Antarktischen Halbinsel kann von zuverlässigen
Meteorologiemesswerten nicht ausgegangen werden, somit ist die Nutzung des Ifadis-Modells nicht zu
empfehlen und deshalb erfährt dieses Modell im Rahmen der vorliegenden Arbeit keine Berücksichtigung.
• In einer weiteren, ebenfalls Radiosonden-basierten Analyse erwiesen sich die Mapping-Funktionen von
IFADIS (1986), HERRING (1992) und NIELL (1996) bis in den Niedrigelevationsbereich (E ≥ 5°) als nahezu
gleichwertig (NIELL 1996).
• WANNINGER (2000a) bezeichnet die o.g. Standardmodelle der neutrosphärischen Modellbildung als weitgehend
ausreichend zur Kompensation des neutrosphärischen Einflusses, da im Bereich z < 75° vergleichbare
Ergebnisse erzielt wurden.
• Nach BLOMENHOFER (1996) sind das modifizierte Hopfield-, das Yionoulis-, das CfA- sowie das Lanyi-
Modell bis zu einer minimalen Elevation von 10° nahezu identisch, wohingegen bei größeren Zenitdistanzen
z.T. beträchtliche Differenzen auftreten können.
• MENDES UND LANGLEY (1994) zeigen unter Verwendung von vergleichenden Radiosondenmessungen,
dass sich in niedrigen Elevationen durch die Verwendung von Mapping-Funktionen wie z.B. Niell oder