Tüm Türkiye İçin GNSS ile Su Buharının Kestiriminde Q Dönüşüm Faktörünün Elde Edilmesi

Yıl 2016, Cilt: 6 Sayı: 1, 90 - 99, 01.01.2016

Çetin Mekik

Öz

İklim değişimlerinin olumsuz etkileri, sürdürülebilir kalkınma çerçevesinde iklim ve meteorolojik tahmin araştırmalarını ön plana çıkarmıştır. En önemli meteorolojik parametrelerden biri olan yoğuşabilir su buharının konumsal ve zamansal olarak yüksek doğruluklarda, sürekli GNSS Global Navigation Satellite Systems istasyon ağlarında belirlenmesi ve izlenmesi olanakları ise GNSS meteorolojisi çalışmalarına hız katmıştır. Bu çalışmada, Türkiye Ulusal Sabit GNSS Ağının TUSAGA-Aktif ’in bir GNSS meteorolojisi ağı olarak da görev yapabilmesi için, toplam zenit gecikmesi değerlerinin ZTD yoğuşabilir su buharına PWV dönüştürülmesinde temel parametre olan Q dönüşüm faktörü tüm Türkiye için geliştirilmiştir. Türkiye’deki 8 radyosonda istasyonunun 2011 yılına ait profil gözlemlerinin analiziyle Q modelleri geliştirilmiş ve bu modeller; TÜBİTAK 112Y350 nolu proje kapsamında tesis edilen Ankara ve İstanbul’daki GNSS-RS istasyonlarında hesaplanan yaklaşık 1 yıllık PWVGNSS ile PWVRS değerlerinin karşılaştırılmasıyla test edilmiştir. Tüm Türkiye için istasyon yüksekliğiyle genişletilmiş hibrit Q modeli %1,15 duyarlıkla geliştirilmiştir. Ankara ve İstanbul GNSS-RS istasyonlarında yapılan karşılaştırma sonuçları; tüm Türkiye için geliştirilen hibrit Q modelinin ±1,65 mm doğrulukla yoğuşabilir su buharı kestirimi yapılabileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

GNNS meteorolojisi, Q dönüşüm faktörü, Yoğuşabilir su buharı kestirimi

Procuring Q Conversion Factor for all of Turkey in Estimation of Water Vapor with GNSS

Öz

Adverse effects of climate change have put extra emphasis on researches on climate and meteorological prediction within maintainable development frame. GNNS Global Navigation Satellite Systems Meteorology research has gained a momentum with the possibilities supplied by networks of permanent GNSS reference stations offering to determine and monitor precipitable water vapor with high positional and temporal accuracies. In this study, the Q conversion factor, the fundamental parameter in converting total zenith delays ZTD into precipitable water vapor PWV , has been developed for all of Turkey in order for the Turkish National Permanent GNNS Network TUSAGA-Aktif to function as a network of GNSS meteorology. Several Q models have been implemented by analyzing the profile observations of 8 radiosonde stations in Turkey belonging to year 2011, and also tested by comparing the one year values of PWVGNSS and PWVRS computed for GNSS-RS stations in Ankara and Istanbul established within a TUBITAK project no. 112Y350. The hybrid Q model expanded with station height has been obtained for all of Turkey with a precision of 1.15%. The comparison results conducted at Ankara and Istanbul GNSS-RS stations have demonstrated that precipitable water vapor estimation can be achievable by using hybrid Q model developed for all of Turkey with an accuracy of 1.65 mm.

Anahtar Kelimeler

GNSS meteorology, Q conversion factor, Precipitable water vapor estimation

Kaynakça

• Askne, J., Nordius, H. 1987. Estimation of Tropospheric Delay for Microwaves from Surface Weather Data.Radio Sci.,22.3: 379-386.
• Baltink, HK., Van Der Marel, H., Van Der Hoeven, AGA. 2002. Integrated Atmospheric Water Vapour Estimates from a Regional GPS Network.J.Geophys. Res., 107.D3.
• Huang, CY., Cheng, CZ., Lin, PH., Fong, CJ., Wickert, J., Hsiao, CC. 2009. Occultation Retrieval of Atmospheric Profiles from the FORMOSAT-3/COSMIC Mission: Early results.Terr. Atmos. Ocean Sci., 20.1: 21-34.
• Jade, S., Vijayan, MSM. 2008.GPS-based atmospheric precipitable water vapor estimation using meteorological parameters interpolated from NCEP global reanalysis data.J. Geophys. Res., 113.D03106.
• Jihyun, H., Kwan-Dong, P., Bok-Haeng, H. 2006.Development of a local mean temperature equation for GPS-based precipitable water vapor over the Korean peninsula.Journal of Astronomy and Space Sciences, 23: 373–384.
• Jin, SG., Lou, O., Ren, C. 2010.Effect of physical correlations on long-distance GPS positioning and zenith tropospheric delay estimates.Adv. Space Res., 46.2: 190-195.
• Kahveci, M., Yıldız, F. 2005. Global Konum Belirleme Sistemi Teori-Uygulama. Genişletilmiş 2. Baskı, Nobel Basımevi, Ankara, 215s.
• Liou, Y., Teng, Y., Hove, T., Liljegren, J. 2001.Comparison of precipitable water observations in the near Tropics by GPS, Microwave Radiometer, and Radiosondes.J. Appl. Meteorol., 40.1: 5-15.
• Lutz, SL. 2008.High-resolution GPS tomography in view of hydrological hazard assessment, Doktora tezi, Swiss Federal Institute of Technology, Zürih, İsviçre.
• Mekik, C., Yıldırım, O., Bakıcı, S. 2011. The Turkish RTK CORS Network (TUSAGA-Aktif) Infrastructure.Sci. Res. Essays, 6.19: 3986-3999.
• Miidla, P., Rannat, K., Uba, P. 2009. A Mathematical Models of Tropospheric Water Vapor Tomography, Second International Conference on Environmental and Computer Science, Dubai, Birleşik Arap Emirlikleri.
• Ning, T. 2012. GPS Meteorology: With Focus on Climate Applications, Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Doktora tezi, Gothenburg, İsveç.
• Pacione, R., Bock, O., Dousa, J. 2014. GNSS Atmospheric Water Vapor Retrieval methods, GNSS4SWEC Workshop, LMU Munich, 26-28 Şubat, Münih Almanya.
• Pottioux, E., Berckmans, J., Haan, S., Bruyninx, C. 2014. Producing IWV Maps for Guiding Nowcasting of Severe Weather, GNSS4SWEC Workshop, LMU Munich, 26-28 Şubat, Münih Almanya.
• Perler, D. 2011.Water Vapor Tomography using Global Navigation Satellite Systems, Doktora tezi, Swiss Federal Institute of Technology, Zürih, İsviçre.
• Rohm, W. 2012. The precision of humidity in GNSS tomography. Atmos. Res., 107: 69-75.
• Solbrig, P. 2000. Untersuchungen uber die nutzung numerischerwettermodelle zurwasserdampf bestimmungmit hilfe des Global Positioning System, Munich: Institute of Geodesy and Navigation, University FAF (Almanca).
• Suresh Raju, C., Saha, K., Thampi, B. V., Parameswaran, K., 2007. Empirical Model for Mean Temperature for Indian Zone and Estimation of Precipitable Water Vapor from Ground Based GPS Measurements.Ann. Geophys., 25.9: , 1935–1948.
• Tregoning, P., Boers, R., O’Brien, D., Hendy, M. 1998. Accuracy of Absolute Precipitable Water Vapor Estimates from GPS Estimates. J. Geophys. Res., 103.D22: 28701-28710.
• Troller, M.R. 2004. GPS Based Determination of the Integrated and Spatially Distributed Water Vapor in the Troposphere, Doktora tezi, Swiss Federal Institute of Technology, Zürih, İsviçre.
• Vespa, F., Benedetto, C., Pacino, R. 2004. The Use of Refractivity by Radio Occultation Technique for the Derivation of Atmospheric Water Vapor Content.Phys. Chem. Earth,Parts A/B/C, 2004, 29.2: 257-265.
• Wang, J., Zhang, L., Dai, A., 2005. Global Estimates of water- vapor-weighted mean temperature of atmosphere for GPS applications.J. Geophys. Res., 110.D21.
• Wickert, J., Michalak, G., Schmidt, T., Beyerle, G., Cheng, C., Healy, SB., Heise, S., Huang, C., Jakowski, N., Köhler, W., Mayer, C., Offiler, D., Ozawa, E., Pavelyev, AG., Rothacher, M., Tapley, B., Arras, C. 2009. GPS Radio Occultation Result from CHAMP, GRACE and FORMOSAT-3/COSMIC. Terr.Atmos.Sci.,20.1: 35.