FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi

Seldanur Çelik Tunçer; Emine Tanır Kayıkçı

doi:10.48123/rsgis.1489595

EN TR

Assessment of Atmospheric Parameters Obtained with FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radio Occultation Technique

Öz

Global Navigation Satellite System - Radio Occultation (GNSS-RO) is a space-based observation technique with significant potential for predicting weather events and monitoring climatic changes. In GNSS-RO technique, radio signals transmitted from high-orbit satellites are measured by receivers placed on low-orbit satellites. The radio signals recorded in GNSS receivers are processed according to atmospheric retrieval processes to obtain profiles such as temperature, pressure, water vapor, and electron density. The GNSS-RO technique can operate in all weather conditions without the need for calibration and provides rich data with high vertical resolution on a global scale. FORMOSAT-7/COSMIC-2 satellites, which can receive signals from satellites such as GPS, Galileo, and GLONASS, can provide over 4000 high-quality RO measurements daily in the ±45° latitude region. Launched into low Earth orbit in 2019, one of the primary goals of this satellite has been to improve GNSS-RO measurement quality in the lower and middle troposphere. In this study, radiosonde profiles were utilized to evaluate and validate atmospheric profiles obtained with FORMOSAT-7/COSMIC-2 RO. The comparison focused on temperature, water vapor pressure, specific humidity, and refraction profiles at altitudes ranging from 5-25 km. The study found a good agreement between RO and radiosonde profiles.

Anahtar Kelimeler

GNSS, Radio occultation, COSMIC-2, Radiosonde

FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi

Öz

Küresel Navigasyon Uydu Sistemi - Radyo Okültasyon (GNSS-RO), hava olaylarının tahmin edilmesi ve iklimsel değişimlerin izlenmesi için önemli potansiyele sahip uzay tabanlı bir gözlem tekniğidir. GNSS-RO tekniğinde, yüksek yörüngedeki uydulardan iletilen radyo sinyaller, alçak yörüngedeki uydulara yerleştirilmiş alıcılar tarafından ölçülür. GNSS alıcılarında kaydedilen radyo sinyaller, atmosferik geri kazanım süreçlerine göre işlenerek sıcaklık, basınç, su buharı ve elektron yoğunluğu gibi profiller elde edilir. GNSS-RO tekniği, kalibrasyon gereksinimi olmadan her türlü hava koşulunda çalışabilir. Ayrıca, küresel kapsama alanında yüksek dikey çözünürlükte zengin veriler sağlar. GPS, Galileo ve GLONASS gibi uydulardan sinyal alabilen FORMOSAT-7/COSMIC-2 uyduları, 〖±45〗^° enlem bölgesinde günlük 4000'den fazla yüksek kaliteli RO ölçümü sağlayabilir. 2019 yılında alçak yörüngeye başarıyla fırlatılan bu uydunun ana hedeflerinden biri, alt ve orta troposferde GNSS-RO ölçüm kalitesini artırmak olmuştur. Bu çalışmada, FORMOSAT-7/COSMIC-2 RO ile elde edilen atmosferik profilleri değerlendirmek ve doğrulamak için radyosonda profillerinden yararlanılmıştır. Karşılaştırmada, 5-25 km arasında değişen irtifalardaki sıcaklık, su buharı basıncı, özgül nem ve kırınım profilleri esas alınmıştır. Çalışma sonucunda, RO ve radyosonda profilleri arasında iyi bir uyum gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

GNSS, Radyo okültasyon, COSMIC-2, Radyosonda

Kaynakça

Ahmed, I. F., Abd El-Fatah, M. A., Mousa, A. E. K., & El-Fiky, G. (2022). Analysis of the differences between GPS radio occultation and radiosonde atmosphere profiles in Egypt. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 25(2), 491-500. https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2022.02.006
Anthes, R. A., Bernhardt, P. A., Chen, Y., Cucurull, L., Dymond, K. F., Ector, D., & Zeng, Z. (2008). The COSMIC/FORMOSAT-3 mission: Early results. Bulletin of the American Meteorological Society, 89(3), 313-334. https://doi.org/10.1175/BAMS-89-3-313
Awange, J. (2018). GNSS environmental sensing. Springer International Publishers.
Beyerle, G., Schmidt, T., Michalak, G., Heise, S., Wickert, J., & Reigber, C. (2005). GPS radio occultation with GRACE: Atmospheric profiling utilizing the zero difference technique. Geophysical Research Letters, 32(13), Article L13806. https://doi.org/10.1029/2005GL023109
Bormann, N., & Healy, S. B. (2005). New observations in the ECMWF assimilation system: Satellite limb measurements. ECMWF Newsletter, 105, 13-17.
Choi, M. S., Lee, W. K., Cho, S. K., & Park, J. U. (2010). Operation of the Radio Occultation Mission in KOMPSAT-5. Journal of Astronomy and Space Sciences, 27(4), 345-352. https://doi.org/10.5140/JASS.2010.27.4.345
Cook, K., Fong, C. J., Wenkel, M. J., Wilczynski, P., Yen, N., & Chang, G. S. (2013, March 2-9). FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS radio occultation constellation mission for global weather Monitoring [Conference presentation]. 2013 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, USA. https://doi.org/10.1109/AERO.2013.6497317
Fong, C. J., Chu, V., Yen, N. L., Ling, J., Liu, J. Y., & Chang, G. S. (2012, March 28-April 3). FORMOSAT-7/COSMIC-2 radio occultation mission: From research to operations [Conference presentation]. International Radio Occultation Working Group (IROWG) 2nd Workshop, Estes Park, CO, USA.
Fu, E. J., Zhang, K. F., Marion, K. Y., Xu, X. H., Marshall, J., Rea, A., & Kuleshov, Y. (2009). Assessing COSMIC GPS radio occultation derived atmospheric parameters using Australian radiosonde network data. Procedia Earth and Planetary Science, 1(1), 1054-1059. https://doi.org/10.1016/j.proeps.2009.09.162
Fu, E. (2011). An investigation of GNSS radio occultation atmospheric sounding technique for Australian meteorology [Doctoral thesis, RMIT University]. https://researchrepository.rmit.edu.au/esploro/

Healy, S. B., Jupp, A. M., & Marquardt, C. (2005). Forecast impact experiment with GPS radio occultation measurements. Geophysical Research Letters, 32(3), Article L03804. https://doi.org/10.1029/2004GL020806
Jin, S. Ed. (2012). Global navigation satellite systems: signal, theory and applications. BoD–Books on Demand.
Kuo, Y. H., Schreiner, W. S., Wang, J., Rossiter, D. L., & Zhang, Y. (2005). Comparison of GPS radio occultation soundings with radiosondes. Geophysical Research Letters, 32(5), Article L05817. https://doi.org/10.1029/2004GL021443
Kursinski, E. R. (1997). The GPS radio occultation concept: Theoretical performance and initial results [Doctoral thesis, California Institute of Technology]. https://resolver.caltech.edu/CaltechTHESIS:01282013-095417825
Kwon, H., Kang, J. S., Jo, Y., & Kang, J. H. (2014). Implementation of a GPS-RO data processing system for the KIAPS-LETKF data assimilation system. Atmospheric Measurement Techniques, 8(3), 1259–1273. https://doi.org/10.5194/amt-8-1259-2015
Lewis, H. (2008). Abel integral calculations in ROPP (GRAS SAF Report 07). Met Office. https://rom-saf.eumetsat.int/general-documents/gsr/gsr_07.pdf
Li, X., Dick, G., Lu, C., Ge, M., Nilsson, T., Ning, T., & Schuh, H. (2015). Multi-GNSS meteorology: real-time retrieving of atmospheric water vapor from BeiDou, Galileo, GLONASS, and GPS observations. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 53(12), 6385-6393. https://doi.org/10.1109/TGRS.2015.2438395
Li, Y., Yuan, Y., & Wang, X. (2020). Assessments of the retrieval of atmospheric profiles from GNSS Radio occultation data in moist tropospheric conditions using Radiosonde Data. Remote Sensing, 12(17), Article 2717. https://doi.org/10.3390/rs12172717
Norman, R., Le Marshall, J., Zhang, K., Wang, C. S., Carter, B. A., Rohm, W., Manning, T., Gordon, S., & Li, Y. (2014). Comparing GPS radio occultation observations with radiosonde measurements in the Australian region. In C. Rizos & P. Willis (Eds.), Earth on the edge: Science for a sustainable planet (Vol. 139, pp. 51–57). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-37222-3_7
Potter, T. D., & Colman, B. R. (2003). Handbook of weather, climate, and water: dynamics, climate, physical meteorology, weather systems, and measurements. John Wiley and Sons.
Rossiter, D. (2003). Comparison between GPS radio occultation and radiosonde sounding data. OpenSky. http://dx.doi.org/10.5065/vrwy-w970
Schreiner, W. S., Weiss, J. P., Anthes, R. A., Braun, J., Chu, V., Fong, J., & Zeng, Z. (2020). COSMIC‐2 radio occultation constellation: First results. Geophysical Research Letters, 47(4), Article e2019GL086841. https://doi.org/10.1029/2019GL086841
Shao, X., Ho, S. P., Zhang, B., Zhou, X. S., Kireev, S., Chen, Y., & Cao, C. (2021). Comparison of COSMIC-2 radio occultation retrieval products with Vaisala RS41 and RS92 radiosonde water vapor and upper-air temperature measurements. Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences, 32(6), 1015-1032.
Sioris, C., Piekutowski, T., Nilsson, C., Degenstein, D., Murtagh, D., Solheim, B., von Schéele, F., McLinden, C., Rochon, Y. J., Deblonde, G., Aparicio, J. M., & Adamovic, M. (2014, September 29 – October 3). The atmospheric limb sounding satellite (ALISS) [Congress presentation]. 65th International Astronautical Congress, Toronto, Canada.
Stupar, D. I. (2015). QB50 GNSS radio occultation [Master thesis, International Space University]. https://isulibrary.isunet.edu/doc_num.php?explnum_id=1128
Syndergaard, S. (1999). Retrieval analysis and methodologies in atmospheric limb sounding using the GNSS radio occultation technique (Scientific Report No. 99-6). Danish Meteorological Institute. https://www.dmi.dk/fileadmin/Rapporter/SR/sr99-6.pdf
Vryonides, P., & Haralambous, H. (2013). Comparison of COSMIC measurements with the IRI-2007 model over the eastern Mediterranean region. Journal of Advanced Research, 4(3), 297-301. https://doi.org/10.1016/j.jare.2012.09.006
Wang, B. R., Liu, X. Y., & Wang, J. K. (2013). Assessment of COSMIC radio occultation retrieval product using global radiosonde data. Atmospheric Measurement Techniques, 6(4), 1073-1083. https://doi.org/10.5194/amt-6-1073-2013
Wee, T. K. (2018). A variational regularization of Abel transform for GPS radio occultation. Atmospheric Measurement Techniques, 11(4), 1947-1969. https://doi.org/10.5194/amt-11-1947-2018
Wickert, J. (2004). Comparison of vertical refractivity and temperature profiles from CHAMP with radiosonde measurements (Scientific Report No. 04-9). Danish Meteorological Institute. https://d-nb.info/974103632/34
Wickert, J., Schmidt, T., Michalak, G., Heise, S., Arras, C., Beyerle, G., Falck, C., Konig, R., Pingel D., & Rothacher, M. (2009). GPS radio occultation with CHAMP, GRACE-A, SAC-C, TerraSAR-X, and FORMOSAT-3/COSMIC: Brief review of results from GFZ. In A. Steiner, B. Pirscher, U. Foelsche, & G. Kirchengast (Eds.), New horizons in occultation research: Studies in atmosphere and climate (pp. 3-15). Springer.
Yadav, G., Kalak, S., Deep, A., & Purohit, K. D. (2020). Radiosonde: A tool to monitor atmospheric profiles. Applied Innovative Research, 2, 103-106.
Yue, X., Schreiner, W. S., Pedatella, N., Anthes, R. A., Mannucci, A. J., Straus, P. R., & Liu, J. Y. (2014). Space weather observations by GNSS radio occultation: From FORMOSAT‐3/COSMIC to FORMOSAT‐7/COSMIC‐2. Space Weather, 12(11), 616-621. https://doi.org/10.1002/2014SW001133
Zhang, K., Biadeglgne, B., Wu, F., Kuleshov, Y., Rea, A., Hodet, G., & Fu, E. (2007). A comparison of atmospheric temperature and moisture profiles derived from GPS radio occultation and radiosonde in Australia. IEICE Technical Report, 107(2), 7-12.
Zhang, K., Fu, E., Silcock, D., Wang, Y., & Kuleshov, Y. (2011). An investigation of atmospheric temperature profiles in the Australian region using collocated GPS radio occultation and radiosonde data. Atmospheric Measurement Techniques, 4(10), 2087-2092. https://doi.org/10.5194/amt-4-2087-2011
Zhang, Q., Ye, J., Zhang, S., & Han, F. (2018). Precipitable water vapor retrieval and analysis by multiple data sources: Ground‐based GNSS, radio occultation, radiosonde, microwave satellite, and NWP reanalysis data. Journal of Sensors, 2018(1), Article 3428303. https://doi.org/10.1155/2018/3428303

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Jeomatik Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Seldanur Çelik Tunçer ^*
0000-0001-8827-6762
Türkiye

Emine Tanır Kayıkçı
0000-0001-8259-5543
Türkiye

Erken Görünüm Tarihi

24 Eylül 2024

Yayımlanma Tarihi

26 Eylül 2024

Gönderilme Tarihi

24 Mayıs 2024

Kabul Tarihi

7 Eylül 2024

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2024 Cilt: 5 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.48123/rsgis.1489595

IZ

https://izlik.org/JA35HH37WG

APA

Çelik Tunçer, S., & Tanır Kayıkçı, E. (2024). FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi. Türk Uzaktan Algılama ve CBS Dergisi, 5(2), 211-221. https://doi.org/10.48123/rsgis.1489595

AMA

1.Çelik Tunçer S, Tanır Kayıkçı E. FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi. Turk J Remote Sens GIS. 2024;5(2):211-221. doi:10.48123/rsgis.1489595

Chicago

Çelik Tunçer, Seldanur, ve Emine Tanır Kayıkçı. 2024. “FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi”. Türk Uzaktan Algılama ve CBS Dergisi 5 (2): 211-21. https://doi.org/10.48123/rsgis.1489595.

EndNote

Çelik Tunçer S, Tanır Kayıkçı E (01 Eylül 2024) FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi. Türk Uzaktan Algılama ve CBS Dergisi 5 2 211–221.

IEEE

[1]S. Çelik Tunçer ve E. Tanır Kayıkçı, “FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi”, Turk J Remote Sens GIS, c. 5, sy 2, ss. 211–221, Eyl. 2024, doi: 10.48123/rsgis.1489595.

ISNAD

Çelik Tunçer, Seldanur - Tanır Kayıkçı, Emine. “FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi”. Türk Uzaktan Algılama ve CBS Dergisi 5/2 (01 Eylül 2024): 211-221. https://doi.org/10.48123/rsgis.1489595.

JAMA

1.Çelik Tunçer S, Tanır Kayıkçı E. FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi. Turk J Remote Sens GIS. 2024;5:211–221.

MLA

Çelik Tunçer, Seldanur, ve Emine Tanır Kayıkçı. “FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi”. Türk Uzaktan Algılama ve CBS Dergisi, c. 5, sy 2, Eylül 2024, ss. 211-2, doi:10.48123/rsgis.1489595.

Vancouver

1.Seldanur Çelik Tunçer, Emine Tanır Kayıkçı. FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi. Turk J Remote Sens GIS. 01 Eylül 2024;5(2):211-2. doi:10.48123/rsgis.1489595

Turkish Journal of Remote Sensing and GIS (Türk Uzaktan Algılama ve CBS Dergisi), Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License ile lisanlanmıştır.

Assessment of Atmospheric Parameters Obtained with FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radio Occultation Technique

Öz

Anahtar Kelimeler

FORMOSAT-7/COSMIC-2 GNSS Radyo Okültasyon Tekniği İle Elde Edilen Atmosferik Parametrelerinin Değerlendirilmesi

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Erken Görünüm Tarihi

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster