Schnelle Bereitstellung des troposphärischen Feuchtgehalts auf Basis bodengestützter GNSS-Messdaten und dessen potentieller Beitrag für die Wettervorhersage

01.09.2006 - 31.10.2008
Forschungsförderungsprojekt
Die Bedeutung hochauflösender meteorologischer Analysen der Gebiergsatmosphäre hat in den letzten Jahren aufgrund lokaler und regionaler extremer Niederschläge stark zugenommen. Eine detaillierte Analyse des Feuchtefeldes ist dabei eine wichtige Voraussetzung für besseres Monitoring und bessere regional differenzierte Vorhersagen derartiger Ereignisse. Die ZAMG hat seit Beginn des Jahres 2005 das räumlich und zeitlich hochauflösende INCA-System (INCA = Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis) im operationellen Betrieb. Fehler in der Analyse treten vor allem in jenen alpinen Gebieten auf, wo das Wettervorhersagemodell nur unzureichend die Gebirgsatmosphäre wiedergibt, wie z.B. im Raum Kärnten. Die Problematik bei der Bestimmung des Feuchtefeldes ergibt sich aus den physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre. Die Mikrowellensignale der GNSS-Satelliten werden auf ihrem Weg durch die Atmosphäre verzögert. Einer dieser Anteile, die troposphärische Laufzeitverzögerung, wird momentan durch globale Delay Modelle basierend auf Druck-, Temperatur- und Feuchtemessungen ermittelt. Diese troposphärische Laufzeitverzögerung kann weiters in einen hydrostatischen Anteil, der sehr genau bestimmt werden kann, sowie in eine feuchte Komponente, welche den sich schnell ändernden Wasserdampfgehalt der Troposphäre beschreibt, aufgespalten werden. Um den hydrostatischen Teil von der feuchten Komponente zu trennen, muss der genaue Druckwert an der GNSS Beobachtungsstation bekannt sein oder sehr sorgfältig aus den Daten sich in der Nähe befindlicher meteorologischer Sensorstationen (in Österreich: TAWES Netzwerk) extrapoliert werden. Der verbleibende feuchte Anteil ist besonders für Meteorologen für numerische Wettervorhersagen von Interesse; um zu den Vorhersagemodellen beizutragen, muss der Wasserdampfgehalt allerdings mit einer maximalen zeitliche Verzögerung von 45-60 Minuten verfügbar sein. Diese Anforderung ist nicht einfach zu erfüllen, da Verzögerungen in der Datenübertragung sowie lange Rechenzeiten aufgrund der großen Datenmengen berücksichtigt werden müssen. Der gegenständliche Antrag zielt auf die Entwicklung und den Einsatz effizienter Algorithmen und Abläufe in einem operationellen Betrieb, der erlaubt, das vorgegebene Zeitlimit zur Bestimmung des Wasserdampfgehalts einzuhalten. Seit Beginn 2005 stehen auch für GLONASS Satellitenbahnen mit ausreichender Genauigkeit in quasi-Echtzeit zur Verfügung, sodass erstmalig auch GLONASS Daten zur Verbesserung der Modelle beitragen können. Die Kelag stellt dafür die Daten ihres GPS/GLONASS Referenzstationsnetzwerks ¿Kelsat¿ zur Verfügung. Ziel des Projektes ist ein schneller Datentransfer der Beobachtungsdaten des Kärntner Netzwerkes und effiziente Berechnungsalgorithmen auf Basis von Normalgleichungsaddition (¿stacking¿) in weniger als 60 Minuten. Gleichzeitig müssen permanent die Satellitenbahnen aktualisiert und geprüft werden. Die berechneten Wasserdampfparameter werden direkt an die ZAMG weitergeleitet, wo sie auf ihr Potential und ihre Brauchbarkeit für die Verwendung bei der operationalen Wettervorhersage untersucht und geprüft werden. Weitere Ziele sind die Beobachtung von schnellen Änderungen des Wasserdampfgehalts mit sehr hoher zeitlicher Auflösung in der Umgebung der Station Sonnblick und die Installation eines GALILEO-IOV (In Orbit Validation) Empfängers zur Untersuchung des Potentials des SIS (Aufbau eines parallelen GPS/GALILEO Data Processing) des neuen Europäischen Satellitennavigationssystems auf die Genauigkeit der Bestimmung des Wasserdampfgehalts.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • FFG - Österr. Forschungsförderungs- gesellschaft mbH (National)

Forschungsschwerpunkte

  • Energy and Environment

Schlagwörter

DeutschEnglisch
GNSS-SatellitennavigationGNSS Satellite Navigation
Wettervorhersageweather forecast
Troposphärische SignalverzögerungTropospheric Wet Delay

Externe Partner_innen

  • Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
  • KELAG Kärntner Elektrizitäts-AG