ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ - ΤΜΗΜΑ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΔΑΙΣΙΑΣ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑΣ Μελέτη της Τροπόσφαιρας στο Νομό Ιωαννίνων με χρήση του MetricaNet ΣΥΜΕΩΝ ΚΑΤΣΟΥΓΙΑΝΝΟΠΟΥΛΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΖΗΝΑΣ ΜΙΛΤΙΑΔΗΣ ΧΑΤΖΗΝΙΚΟΣ ΣΤΕΛΙΟΣ ΜΠΙΘΑΡΗΣ ΙΩΑΝΝΙΝΑ 2013 Ενημερωτική εκδήλωση Σύγχρονοι τρόποι εργασίας με την χρήση δικτύων μόνιμων σταθμών αναφοράς
Περιγραφή παρουσίασης Βασικές ενότητες Δομή και χαρακτηριστικά της τροπόσφαιρας Μέθοδοι υπολογισμού του τροποσφαιρικού σφάλματος Υπολογισμός καιρικών συνθηκών από μετρήσεις σε δίκτυα GNSS Αξιολόγηση αποτελεσμάτων - συγκρίσεις Προοπτικές
Δομή και χαρακτηριστικά της τροπόσφαιρας Περιγραφή του χώρου διάδοσης των σημάτων GNSS Συστατικά της τροπόσφαιρας Αέρια Άζωτο, Οξυγόνο κ.α. Υδρατμοί Μεγέθη που επηρεάζουν την διάδοση των σημάτων Ξηρή συνιστώσα (αέρια συστατικά, μπορούν να μοντελοποιηθούν) Υγρασία
Δομή της ατμόσφαιρας Υποδιαίρεση της ατμόσφαιρας σε δύο στρώματα ανάλογα με την επίδραση της στα ραδιοκύματα 1000 km Ιονόσφαιρα 80 Km Τροπόσφαιρα Αέρια συστατικά Άζωτο, Οξυγόνο κ.α. σχετικά σταθερής περιεκτικότητας, εύκολα μοντελοποιήσιμα + Η 2 Ο
Υπολογισμός της επίδρασης της τροπόσφαιρας Επίδραση της τροπόσφαιρας στα σήματα GNSS (ραδιοκύματα). Η μεταβολή του μήκους (υστέρηση) εξαρτάται από τα συστατικά της ατμόσφαιρας (δείκτης διάθλασης) Διαφορετική η επίδραση των αερίων από αυτή των υδρατμών ZTD 10 6 N 10 6 ( n 1) N ds s Διαθλαστικότητα
Υπολογισμός της επίδρασης της τροπόσφαιρας Διαχωρισμός της συνολικής υστέρησης σε δύο συνιστώσες. ZTD = ZHD + ZWD ZTD : ολική τροποσφαιρική υστέρηση ZHD : υδροστατική τροποσφαιρική υστέρηση, οφείλεται στα αέρια συστατικά (90% της ZTD), μέση τιμή 2.30 m περίπου ZWD : υγρή υστέρηση, οφείλεται στους υδρατμούς, παρουσιάζει μικρές μεταβολές τοπικά της τάξεως των 2-3 cm κατά τη διάρκεια του έτους στα μέσα πλάτη, αλλά έως και 5 cm περίπου κατά τη διάρκεια διαταραγμένων χρονικών περιόδων μικρής κλίμακας
Υπολογισμός της επίδρασης της τροπόσφαιρας Με ολοκληρωματικές μεθόδους από απευθείας μετρήσεις, τομή της ατμόσφαιρας καθ ύψος. Ραδιοβολίσεις Αριθμητικά μοντέλα καιρού NWM (Numerical Weather Models), διάθεση δεδομένων από ECMRWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, http://www.ecmwf.int/) Shuler(2001)
Υπολογισμός της επίδρασης της τροπόσφαιρας Υπολογισμός από μοντέλα και μετρήσεις εδάφους Χρήση εμπειρικών μοντέλων πχ. Saastamoinen, Hopfield κ.α. Χρήση επίγειων μετεωρολογικών παρατηρήσεων (πίεση, θερμοκρασία,υγρασία)
Υπολογισμός της επίδρασης της τροπόσφαιρας Υπολογισμός από παρατηρήσεις σε δίκτυα μόνιμων σταθμών GNSS. Η κατακόρυφη τροποσφαιρική υστέρηση εισάγεται ως άγνωστη ποσότητα στο σύστημα των εξισώσεων και υπολογίζεται. Παράδειγμα: Ο όρος Τ για την τροποσφαιρική υστέρηση για δύο σημεία Α και Β και για δύο δορυφόρους i και k είναι: Τροποσφαιρική υστέρηση στη εξίσωση των διπλών διαφορών ik k i =ΔZTD AB ΔZTD AB T AB Διαφορά υστέρησης για τη βάση ΑΒ και τον δορυφόρο k Διαφορά υστέρησης για τη βάση ΑΒ και τον δορυφόρο i
Υπολογισμός της επίδρασης της τροπόσφαιρας Μεθοδολογία υπολογισμού από παρατηρήσεις σε δίκτυα GNSS Χρήση εμπειρικών Τροποσφαιρικών μοντέλων υστέρησης Χρήση εξειδικευμένων προγραμμάτων όπως BERNESE, GIPSY/OASIS, GAMIT Μέσο τετραγωνικό σφάλμα της τάξεως των 6 ± 11.7 mm σε σύγκριση με ραδιοβολίσεις (Vedel et al. 2001)
Περιοχή μελέτης Χρήση δεδομένων από επτά μόνιμους σταθμούς GNSS του δικτύου MetricaNet για την περίοδο από 1/9 έως 31/12/2012. ARTA Άρτα IOAN Ιωάννινα KRDI Καρδίτσα KAST Καστοριά KASI Κέρκυρα PAXO Παξοί KLOK Κλοκοτός
Υπολογισμός υγρής υστέρησης (ZWD) ZWD Άρτα ZWD Ιωάννινα ZWD Κέρκυρα
Παρατήρηση των ατμοσφαιρικών μεταβολών Εκτίμηση βροχοποιήσιμου νερού από την υγρή υστέρηση. Υπολογισμός ζενίθειας υστέρησης στην περιοχή μελέτης για τέσσερις μήνες (1/9/2012 έως 31/12/2012) Η υγρή υστέρηση ZWD εξαρτάται από το ποσοστό υγρασίας στην ατμόσφαιρα Υπολογισμός βροχοποιήσιμου νερού για την ίδια περίοδο
Βροχοποιήσιμο νερό στην περιοχή μελέτης Σεπτέμβριος 2012 (mm)
Βροχοποιήσιμο νερό στην περιοχή μελέτης Δεκέμβριος 2012 (mm)
Συσχέτιση με μετεωρολογικά δεδομένα Εκτίμηση βροχοποιήσιμου νερού από την υγρή υστέρηση. Έλεγχος αποτελεσμάτων και συσχέτιση με εξωτερικά δεδομένα (νεφοκάλυψη σε αντίστοιχες ημερομηνίες) για την ίδια περίοδο Δεδομένα από σύστημα Ποσειδών (poseidon.hcmg.gr/index_gr.php) Υψηλή συσχέτιση
Συσχέτιση με μετεωρολογικά δεδομένα βροχοποιήσιμο νερό ανά ημερα για όλους τους σταθμούς Από 17/9/2012 έως 22/9/2012
Συσχέτιση με μετεωρολογικά δεδομένα Βροχοποιήσιμο νερό για τους σταθμούς Αρτας, Κέρκυρας και Καστοριας ανά ημέρα Καστοριά Άρτα 8/9/2012
Συσχέτιση με μετεωρολογικά δεδομένα Βροχοποιήσιμο νερό για τους σταθμούς Αρτας, Κέρκυρας και Καστοριάς ανά ημέρα Κέρκυρα Άρτα 9/9/2012
Συσχέτιση με μετεωρολογικά δεδομένα Βροχοποιήσιμο νερό για τους σταθμούς Αρτας, Κέρκυρας και Καστοριάς ανά ημέρα 11/9/2012
Προοπτικές Χρήση των δικτύων μόνιμων σταθμών GNSS σε εφαρμογές παρακολούθησης καιρικών μεταβολών. Μπορεί να εκτιμηθεί η κίνηση νεφών και δίνεται μια ρεαλιστική εικόνα της ατμοσφαιρικής κατάστασης Συνδυασμός με εξελιγμένους αλγόριθμοι πρόγνωσης κίνησης αερίων μαζών (δυναμικά μοντέλα, νευρωνικά δίκτυα) σε επόμενο στάδιο Μπορούν να εκτιμηθούν παράμετροι πρόγνωσης μεμονωμένα αλλά και σε συνδυασμό με επίγειους μετεωρολογικούς σταθμούς Πυκνό δίκτυο σταθμών GNSS
Βιβλιογραφικές αναφορές Αναφορές. Hopfield, H.S. (1969) Two quadratic tropospheric refractivity profile for correction satellite data,journal of Geophysical Research, 74(18), 4487 4499, 1969. Katsougiannopoulos S., Pikridas C., Rossikopoulos D., Ifadis M. I. and Fotiou A., Tropospheric refraction estimation using various models, radiosonde measurements and permanent GPS data, XXIII FIG Congress Munich, Germany, October 8-13, 2006. Katsougiannopoulos S. and Pikridas C., Prediction of zenith tropospheric delay by multi-layer perceptron, Journal of Applied Geodesy vol. 3, p. 223 229, de Gruyter 2009. Katsougiannopoulos S., Pikridas C. and I.M.Ifadis, Predicting Zentih Tropospheric Delay using Artificial Neural Network technique. Application to selected EPN stations, to appear to annual symposium EUREF, June 2010, Gavle. Vedel, H., K. S. Mogensen, X.-Y. Huang. (2001), Calculation of zenith delays from meteorological data comparison of NWP model, radiosonde and GPS delays. Physics and Chemistry of the Earth, 26A(6-8) : 497-502. Saastamoinen, J., Atmospheric correction for the troposphere and stratosphere in radio ranging of satellites, in The Use of Artificial Satellites for Geodesy, Geophys. Monogr. Ser., vol. 15, edited by S. W. Henriksen, A. Mancini, and B.H. Chovitz, pp. 247-251, AGU, Washington, D.C., 1972. Φωτίου Α., Πικριδάς Χ. «GPS και Γεωδαιτικές εφαρμογές», Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 2006.
Ευχαριστώ για την προσοχή σας.