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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

100 6 Erste

100 6 Erste Ergebnisse des CHAMP-Radiookkultationsexperimentes jetzigen Version, die nur das Empfangen jeweils nur eines GPS-Okkultations- und Referenzsatelliten erlaubt, reduziert sich diese Anzahl um ca. 30% auf 250 Okkultationen. In der Praxis wird mit einem Öffnungswinkel von 45° gearbeitet, innerhalb dieses Winkels weist die Okkultationsantenne die höchste Verstärkung (Gain) auf. Es ergeben sich ca. 205-210 Okkultationen pro Tag. Für die Simulation wurde eine GPS-Satellitenkonstellation, bestehend aus 27 GPS-Satelliten benutzt. Die CHAMP-Bahn wurde aus TwoLine-Elementen berechnet. Anzahl der Okkultationen (täglich) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 Sichtwinkel der Okkultationsantenne [°] Überlappung möglich keine Überlappung Abb. 6.7: Anzahl der möglichen Okkultationen für CHAMP in Abhängigkeit vom Sichtwinkel der Okkultationsantenne (Simulationsstudie). Die rote Line repräsentiert die Anzahl der Okkultationen ohne Überlappung (keine gleichzeitige Messung mehrerer Okkultationen, jetzige Konfiguration). Die blaue Kurve gilt für eine zukünftige Softwareversion des GPS-Empfängers TRSR-2, die eine Aufzeichnung mehrerer, gleichzeitig stattfindender, Okkultationen erlaubt. Die Anzahl der durchschnittlich pro Tag aufgezeichneten Okkultationen ist für 5 Meßperioden der ersten Phase des CHAMP-Radiookkultationsexperiments in Tab. 6.4 dargestellt. Zur Ermittlung der durchschnittlichen Anzahl wurden nur Tage berücksichtigt, für die eine komplette Datenbedeckung vorhanden war. Der Sichtwinkel war einheitlich auf 45° gesetzt, die Signale von 29 GPS-Satelliten standen zur Verfügung. Die Anzahl der täglich aufgezeichneten Okkultationen schwankt zwischen 217 und 247 Okkultationen pro Tag, was auf Änderungen im Okkultationssteuerprogramm der GPS-Empfängersoftware zurückgeführt wird [Meehan, 2001]. Für den weiteren Verlauf des Experiments ist eine Vergrößerung des Sichtwinkels geplant, wodurch eine Vergrößerung der tägliche Anzahlen erreicht werden kann. Aus Abb. 6.7 wird abgeschätzt, dass die tägliche Anzahl der Okkultationen bei Vergrößerung des Sichtwinkels von 45° auf 60° um ca. 50 Okkultationen (keine Überlappung von Okkultationen möglich) gesteigert werden kann. Bei einer Erweiterung der GPS-Empfängersoftware zur Ermöglichung des Verfolgens zeitlich

6.3 Anzahl und globale Bedeckung der Messungen paralleler Okkultationen ist die Aufzeichnung von mehr als 350 Okkultationen pro Tag möglich (Abb. 6.7). Periode Okkultationen (aufgezeichnet) Durchschnitt pro Tag 5. - 9. März 1.068 247 29. März - 3. April 1.177 238 16. - 21. April 1.220 217 14. Mai - 10. Juni 5.849 217 18. Juni - 14. Juli 6.046 223 Tab. 6.4: Anzahl der durchschnittlich pro Tag aufgezeichneten CHAMP-Okkultationen. Ausgewählt wurden 5 Messperioden der ersten Phase des CHAMP Radiookkultationsexperiments (Februar-Juli 2001). Aufgeführt ist die Anzahl der während der Messperiode aufgezeichneten Okkultationen und die durchschnittliche Anzahl pro Tag (berechnet nur für Tage mit kompletter Datenabdeckung, aus [Wickert et al., 2002b]). 6.3.2 Globale Verteilung Die globale Verteilung der Okkultationen wurde mit allen 16.043 CHAMP-Okkultationen untersucht, die zwischen dem 11. Februar und dem 18. August 2001 gemessen wurden. Abb. 6.8: Geografische Verteilung von CHAMP-Okkultationen (16.043 Okkultationen zwischen dem 11.02. und 18.08.2001). Links: Verteilung entsprechend der geografischen Breite: Rechts: entsprechend der geografischen Länge (nach [Wickert et al., 2002b]). Die Erdoberfläche wurde in ein Raster mit einer Auflösung jeweils von 5° in der geografischen Breite und Länge aufgeteilt. Dann wurde die Anzahl der Okkultationen im jeweiligen Rasterbereich ermittelt (Endkoordinaten der Okkultation in der Rasterfläche). Die entstehende globale Verteilung der Okkultationen ist bezüglich des Äquators symmetrisch, jedoch nicht gleichförmig (Abb. 6.8). In der Abhängigkeit von der geografischen Breite treten Unterschiede zwischen den 5°-Bereichen von bis zu 300% auf. Die niedrigste Abdeckung wird an den Polen (150 Ereignisse) und am Äquator erreicht (300). Die Maxima ergeben sich mit ca. 700 Ereignissen in mittleren Breiten bei 50-55° Nord bzw. 50 bis 55°Süd. Weiterhin werden periodische Strukturen beobachtet, die lokale Maxima im Abstand von ca. 30° in der geografischen Breite aufweisen. Die breiten- 101

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