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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

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74 5 CHAMP-Okkultationsexperiment Abb. 5.4: Empfangsbereich der Empfangsantenne auf Spitzbergen (Koldewey, 78,92°N, 11,87°O) mit den Bodenprojektionen der CHAMP-Überflüge während des 24./25. August 2000. Die Bahn des CHAMP-Satelliten wurde mit den vom GFZ berechneten TwoLine- Elementen vom 24.08.2000 berechnet. Die minimale Elevation des Satelliten für den Datenempfang an beiden Bodenstation wurde richtungsunabhängig mit 5° angenommen (für Koldewey variiert die reale minimale Elevation von 3 bis 10° [Offermann, 2001]). Die Ergebnisse der Kontaktanalyse sind in Tab. 5.2 zusammengefasst. Die Projektionen der Satellitenbahnen auf die Erdoberfläche während der Bodenkontakte sind in Abb. 5.3 (Neustrelitz) und 5.4 (Ny Alesund) dargestellt. Für die Bodenstation in mittleren Breiten (Neustrelitz) ergibt sich ein maximaler Abstand von ca. 10:30 h zwischen zwei Kontakten. In diesem Zeitraum können Okkultationsmessungen, die am Anfang des Intervalls aufgezeichnet wurden, nicht prozessiert werden, Bodenstation Neustrelitz Koldewey Kontakte zu CHAMP (2 Tage) Zeitlicher Abstand zwischen den Kontakten: [hh:mm:ss] 9 31 Minimum 01:25:51 01:25:09 Maximum 10:28:36 01:27:48 Mittelwert Länge des Kontaktes [mm:ss] 04:35:24 01:26:23 Minimum 03:45 06:48 Maximum 08:45 08:40 Mittelwert 07:07 07:22 Gesamtdauer der Kontakte pro Tag [hh:mm:ss] 00:32:03 01:54:14 Tab. 5.2: Analyse der CHAMP-Bodenkontakte für den 24./25.08.2000, nominale Situation mit Bodenstation Neustrelitz, (53,1°N; 13,1°O) und simuliertes Szenario mit der polnahen Station Koldewey, Spitzbergen (78,92°N; 11,87°O), minimale Elevation 5°.

5.2 GPS-Bodennetz für CHAMP da sie nicht an den Boden übertragen werden können. Allein dadurch ergibt sich eine erhebliche Verzögerung für die Verfügbarkeit der atmosphärischen Information, die den Anforderungen für operationelle Anwendungen wie der Wettervorhersage (Kap. 1.5.3) nicht genügt. Die Situation ändert sich, wenn eine Empfangsantenne in polaren Breiten (hier Koldewey) genutzt wird. Der maximale Abstand zwischen zwei Bodenkontakten verringert sich auf ca. 85 min. Die Gesamtdauer der Kontakte vervierfacht sich (von 30 min pro Tag auf 2 h), also auch die maximal mögliche übertragbare Datenmenge. Die Nutzung einer Bodenstation in polaren Breiten ist damit eine notwendige Voraussetzung für eine operationelle Datenbereitstellung. In Kap. 5.4.4 erfolgt eine genauere Betrachtung operationeller Aspekte unter Einbeziehung der anderen Komponenten der Prozessierungsinfrastruktur (Abb. 5.1). 5.2 GPS-Bodennetz für CHAMP Schon vor dem Satellitenstart wurde gemeinsam von JPL und GFZ ein global verteiltes "HiRate & Low Latency“ GPS-Bodennetz aufgebaut [Galas et al., 2001; Reigber et al., 1998b]. Dieses Netz stellt GPS-Messungen (Datenrate 1 Hz) mit einer maximalen Zeitverzögerung von 25 min zur Verfügung. Die Daten werden für die Orbitberechnung der GPS-Satelliten und CHAMP und auch für die Okkultationsprozessierung benötigt (Kap. 3.2.2). Das Bodennetz besteht derzeit aus 28 Stationen (Abb. 5.5), 10 Stationen davon werden vom GFZ betrieben. Eine detaillierte Aufstellung dieser Stationen und ihrer Koordinaten ist in Anhang B enthalten. Bei der Festlegung der Anzahl der benötigten Stationen und der Standortwahl wurden die Anforderungen durch das Radiookkultationsexperiment berücksichtigt [Galas et al., 2001; Wickert et al., 2001a]. Die globale Verteilung der Stationen spielt hierbei eine bedeutende Rolle. Die Anwendung der Doppeldifferenzenmethode (Kap. 3.2.2) zur Okkultationsprozessierung erfordert eine geeignete Geometrie. Sowohl Okkultations- als auch Referenzsatellit müssen während der Okkultation parallel vom Abb. 5.5: "HiRate & Low Latency“ GPS-Bodennetz von JPL und GFZ (Stand Juni 2000, 28 Stationen, aus [Galas et al., 2001]). 75

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