Sobre el Impacto de los Mapas de Corrección de Multipath de GPS y los Residuales Post-Fit en los Retardos Húmedos en Inclinación para el Seguimiento de Eventos Meteorológicos Severos
Autores: Hunegnaw, Addisu; Duman, Hüseyin; Ejigu, Yohannes Getachew; Baltaci, Hakki; Doua, Jan; Teferle, Felix Norman
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Sobre el Impacto de los Mapas de Corrección de Multipath de GPS y los Residuales Post-Fit en los Retardos Húmedos en Inclinación para el Seguimiento de Eventos Meteorológicos Severos
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Cambio climático
Eventos meteorológicos
Precipitaciones intensas
Vapor de agua
Redes de receptores GPS
Efectos de múltiples trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
El cambio climático ha aumentado la frecuencia e intensidad de los eventos meteorológicos con fuertes precipitaciones, haciendo que las comunidades de todo el mundo sean más vulnerables a inundaciones repentinas. Como resultado, la predicción y el pronóstico precisos de la lluvia excesiva inminente son cruciales para advertir y mitigar estos peligros hidrometeorológicos. La medición del vapor de agua integrado a lo largo de trayectorias inclinadas es posible gracias a las redes de receptores del sistema de posicionamiento global (GPS) basadas en tierra, que ofrecen distribuciones de vapor de agua tridimensionales (3D) a bajo costo y en tiempo real. Como resultado, estos datos son una fuente complementaria invaluable de conocimiento para monitorear eventos de tormenta y determinar sus trayectorias. Sin embargo, se sabe generalmente que los efectos de multipath en las estaciones de GPS influyen en las señales entrantes, particularmente a bajas elevaciones. Aunque las estimaciones de retraso total zenital y gradientes lineales horizontales constituyen la mayoría de los productos de GPS para meteorología hasta la fecha, estos productos no son suficientes para comprender la distribución completa en 3D del vapor de agua sobre una estación. La utilización directa de los retrasos inclinados puede abordar esta falta de información azimutal, aunque, a bajas elevaciones, es más propensa a errores de multipath (MP). Este estudio utiliza el evento de tormenta convectiva que ocurrió el 27 de julio de 2017 sobre Bulgaria, Grecia y Turquía, que causó inundaciones repentinas y daños severos, para examinar los efectos de las estimaciones de retraso húmedo inclinado (SWD) corregidas por multipath en el monitoreo de eventos meteorológicos severos. Primero, reconstruimos el SWD unidireccional añadiendo los residuos de fase postajuste de GPS, describiendo el componente anisotrópico del SWD. Debido a que los errores de MP en los observables de fase de GPS pueden impactar considerablemente el SWD de satélites individuales, utilizamos una técnica de promediado para construir mapas de corrección de MP específicos de la estación apilando los residuos de fase postajuste adquiridos de una estrategia de procesamiento de posicionamiento puntual preciso (PPP). La apilación se creó organizando espacialmente los residuos en celdas congruentes con una resolución óptima en términos de elevación y azimut en el horizonte local. Esto permite que aproximadamente igual número de residuos postajuste se distribuyan en cada celda congruente. Finalmente, utilizando estos mapas de corrección de MP, se mejoró el SWD unidireccional para su uso en el análisis de eventos meteorológicos. Encontramos que el componente anisotrópico del SWD unidireccional representa hasta el total de las estimaciones de SWD. Para una estación que está fuertemente influenciada por el error de multipath específico del sitio, el componente anisotrópico del SWD puede alcanzar hasta 4.3 mm en agua equivalente precipitable. El resultado también mostró que los cambios espaciotemporales en el SWD medido por GPS reflejaron de cerca el campo de humedad estimado a partir de un modelo de predicción numérica del tiempo (re-análisis ERA5) asociado con este evento meteorológico.
Descripción
El cambio climático ha aumentado la frecuencia e intensidad de los eventos meteorológicos con fuertes precipitaciones, haciendo que las comunidades de todo el mundo sean más vulnerables a inundaciones repentinas. Como resultado, la predicción y el pronóstico precisos de la lluvia excesiva inminente son cruciales para advertir y mitigar estos peligros hidrometeorológicos. La medición del vapor de agua integrado a lo largo de trayectorias inclinadas es posible gracias a las redes de receptores del sistema de posicionamiento global (GPS) basadas en tierra, que ofrecen distribuciones de vapor de agua tridimensionales (3D) a bajo costo y en tiempo real. Como resultado, estos datos son una fuente complementaria invaluable de conocimiento para monitorear eventos de tormenta y determinar sus trayectorias. Sin embargo, se sabe generalmente que los efectos de multipath en las estaciones de GPS influyen en las señales entrantes, particularmente a bajas elevaciones. Aunque las estimaciones de retraso total zenital y gradientes lineales horizontales constituyen la mayoría de los productos de GPS para meteorología hasta la fecha, estos productos no son suficientes para comprender la distribución completa en 3D del vapor de agua sobre una estación. La utilización directa de los retrasos inclinados puede abordar esta falta de información azimutal, aunque, a bajas elevaciones, es más propensa a errores de multipath (MP). Este estudio utiliza el evento de tormenta convectiva que ocurrió el 27 de julio de 2017 sobre Bulgaria, Grecia y Turquía, que causó inundaciones repentinas y daños severos, para examinar los efectos de las estimaciones de retraso húmedo inclinado (SWD) corregidas por multipath en el monitoreo de eventos meteorológicos severos. Primero, reconstruimos el SWD unidireccional añadiendo los residuos de fase postajuste de GPS, describiendo el componente anisotrópico del SWD. Debido a que los errores de MP en los observables de fase de GPS pueden impactar considerablemente el SWD de satélites individuales, utilizamos una técnica de promediado para construir mapas de corrección de MP específicos de la estación apilando los residuos de fase postajuste adquiridos de una estrategia de procesamiento de posicionamiento puntual preciso (PPP). La apilación se creó organizando espacialmente los residuos en celdas congruentes con una resolución óptima en términos de elevación y azimut en el horizonte local. Esto permite que aproximadamente igual número de residuos postajuste se distribuyan en cada celda congruente. Finalmente, utilizando estos mapas de corrección de MP, se mejoró el SWD unidireccional para su uso en el análisis de eventos meteorológicos. Encontramos que el componente anisotrópico del SWD unidireccional representa hasta el total de las estimaciones de SWD. Para una estación que está fuertemente influenciada por el error de multipath específico del sitio, el componente anisotrópico del SWD puede alcanzar hasta 4.3 mm en agua equivalente precipitable. El resultado también mostró que los cambios espaciotemporales en el SWD medido por GPS reflejaron de cerca el campo de humedad estimado a partir de un modelo de predicción numérica del tiempo (re-análisis ERA5) asociado con este evento meteorológico.