WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Моделі атмосфери для визначення тропосферної затримки в полярних регіонах - Реферат

Моделі атмосфери для визначення тропосферної затримки в полярних регіонах - Реферат


Реферат на тему:
Моделі атмосфери для визначення тропосферної затримки в полярних регіонах
На антарктичному континенті функціонує на сьогоднішній день 8 перманентних GPS станцій. Останнім часом почали щорічно проводитись у січні-лютому 20-ти добові GPS кампанії, що практично охоплюють всі діючі антарктичні станції, в тому числі і українську станцію Академік Вернадський. Не торкаючись доволі широкої програми як континентальних, так і океанічних наукових досліджень, розробленої Українським антарктичним центром, що вже започаткована не лише на самій станції, а й далеко за її межами [2,3], в даній роботі ми зосереджуємося лише на питанні визначення зенітної тропосферної затримки при високоточних GPS вимірах.
За метеорологічними особливостями та відмінностями в Антарктиді слід виділити дві основні зони: берегову зону або антарктичне узбережжя, включаючи антарктичний півострів та центральну зону - антарктичне плато або Центральну Антарктиду. Першу ми аналізуємо за метеорологічними даними станції Мірний та частково станції Академік Вернадський. Різниця між кліматичними умовами берегових та внутрішньоконтинентальних районів проявляється найбільш чітко в значеннях парціального тиску водяної пари. Відношення максимального з середніх місячних значень парціального тиску водяної пари до його мінімального середнього місячного значення для станції Мірний становить 3, а для станції Восток (Центральна Антарктида) - 100, що вказує на сильний висушуючий вплив цього регіону на повітряні маси [4].
Для визначення тропосферної затримки розроблено цілий ряд аналітичних моделей. Проте, практично у всіх програмних забезпеченнях обробки GPS вимірів одною з найбільш домінуючих є модель Saastamoinen, яка для зенітної області подається в такому вигляді [11]:
= + = (1)
де , , - відповідно, загальна зенітна тропосферна затримка та її суха і волога складові; , - атмосферний тиск (гПа), температура повітря (k), парціальний тиск (пружність) водяної пари (гПа) на висоті станції над рівнем моря - .
Аналіз точності моделі Saastamoinen, як і цілого ряду інших моделей виконаний нами для різних районів Антарктиди і Арктики і приведений в роботах [5,6,13]. Нижче ми обгрунтовуємо пропозиції щодо підходу до розробки моделей атмосфери для визначення тропосферної затримки. Вони базуютьс на основі 62 зондувань атмосфери, що проводились 2 рази в день о 6 і 18 годині за місцевим середньо-сонячним часом на протязі січня 1959 року на станції Мірний [9]. Основні характеристики наземних метеорологічних параметрів за цей період приведені в таблиці 1.
Таблиця 1
Температура повітря (°с), атмосферний тиск і пружність водяної пари (гПа)
час температура атмосферний тиск вологість
сер. макс. мін. сер. макс. мін. сер. макс. мін.
6h -5,2 -1,6 -10,2 986,9 1003 969 3,2 5,2 2,0
18h -1,3 +3,8 -6,2 986,6 1003 969 4,3 6,0 2,6
Як видно за характеристиками температур, а, частково, і вологості повітря, ранковий період суттєво відрізняється від вечірнього, що характерно звичайно і для середніх широт. Висоти Сонця на 1-е, 15-е та 31-е січня становлять о 6 і 18 годині на станції Мірний за місцевим середньо-сонячним часом, відповідно, 23.1, 21.3 та 17.7°. За даними [8] і нашими розрахунками середньомісячний перехід радіаційного балансу (при ясній погоді) через "нуль" відповідає висоті сонця 13,5°, що приходиться на 4h40m і на 19h10m місцевого середньо-сонячного часу, не дивлячись на те, що ранкові і вечірні моменти аерологічного зондування відповідають у січні однаковим висотам Сонця, а нульовий радіаційний баланс приходиться на моменти, практично симетричні відносно моментів зондування. Все ж таки ці дані добре співвідносяться із середньомісячними величинами температур (табл.1). Це наглядно пояснюється наступним. Так, середньомісячний приток сумарної сонячної радіації за період доби з 6h до 18h становить у січні 592 кал/см2, а за період з 18h до 6h - лише 80 кал/см2, що обумовлює в ранковий період як суттєво нижчі значення приземних температур, так і збільшення появи приземних температурних інверсій.
Підхід до розробки моделі атмосфери для літнього періоду на станції Мірний був наступним.
Встановлення вертикального профілю температури.
Для кожного дня січня 1959 року були вибрані значення температур на стандартних висотах від поверхні станції до висоти 25 км окремо для 6 і 18 години. За усередненими значеннями температур були визначені їх вертикальні градієнти, а далі усереднені для відповідних шарів атмосфери (табл.2). Від 25 до 80 км температурні градієнти були визначені за даними середніх місячних температур в стратосфері і мезосфері південної півкулі [7]. Верхня границ 80 км встановлена із міркувань того, що тиск і температура в більш високих шарах атмосфери формують лише 5*10-5 % від величини загальної зенітної тропосферної затримки, що становить менше ніж 0,1 мм.
Таблиця 2
Усереднені для січня температурні градієнти (ст. Мірний)
період границі шарів атмосфери, км
0,03-0,2 0,2-0,5 0,5-1 1-3 3-8 8-9 9-12 12-20 20-25
6 год. 0,53 2,30 3,98 5,40 5,94 1,93 -2,25 -0,55 -0,10
18 год. 6,18 6,70 6,32 5,42 5,87 2,00 -2,09 -0,66 -0,10
середн 3,36 4,50 5,15 5,41 5,91 1,96 -2,17 -0,60 -0,10
Примітка: додатне значення градієнта відповідає нормальному розподілу температури.
За цими градієнтами та за виміряними приземними значеннями температур були побудовані вертикальні профілі температур для ранкових і вечірніх моментів миттєвих зондувань різних дат. Із їх аналізу та наявних профілів із аерологічного зондування зазначимо, що максимальні різниці температур на протязі січня можуть сягати 7?8°С в шарах атмосфери вище 6 км.
Для обчислення атмосферного тиску використовувалась відома формула
, (2)
де і - атмосферний тиск на висотах і ; м/сек2 - прискорення сили ваги. Строго кажучи, при обчисленні атмосферного тиску від висоти до висоти і т.д. слід було б визначати прискорення сили ваги центроїду атмосферного стовпа відповідного шару за формулою
, (3)
або за формулою [12]:
, (4)
де - висота станції над рівнем моря.
З аналізу матеріалів обробки встановлено, що різниці величин атмосферного тиску, обчисленого зі значеннями за формулами (3) і (4), досягають 0,4?0,5 гПа в діапазоні висот 2?8 км, тобто в тропосфері ми рекомендуємо обчислювати профіль атмосферного тиску зі значенням =9.807 до висоти тропосфери, а вище зі значенням , обчисленим за формулою (3). Різниці величин сухої складової зенітної тропосферної затримки , в залежності від підходу до використання тих чи інших величин прискорення сили ваги, представлені в табл.3.
Таблиця 3
Різниці за різними значеннями прискорення сили ваги
дата (аеролог)
6.01
8.01
12.01
21.01
5.01 2250,7
2216,5
2228,9
2235,0
2203,8 8,1
0,5
4,4
-3,2
-0,2 7,8
0,4
4,2
-3,4
-0,4 9,1
1,6
5,4
-2,4
0,8 7,1
-0,4
3,4
-4,2
1,2
Тут, (аеролог) -
Loading...

 
 

Цікаве