{"id":54203,"date":"2013-05-30T00:00:00","date_gmt":"2013-05-29T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/zukunft\/gps-satelliten-als-klimaforscher.html"},"modified":"2013-05-30T00:00:00","modified_gmt":"2013-05-29T22:00:00","slug":"gps-satelliten-als-klimaforscher","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/zukunft\/gps-satelliten-als-klimaforscher\/","title":{"rendered":"GPS-Satelliten als Klimaforscher"},"content":{"rendered":"
Fehler gesucht und gefunden – Modernste Messmehtoden optimiert. Eine Messmethode zur Analyse physikalischer Eigenschaften der Erdatmosph\u00e4re, die Signale von GPS-Satelliten nutzt, ist um einen systematischen Fehler \u00e4rmer \u2013 dank eines Projekts des FWF. In diesem wurde die sogenannte Radio-Okkultations-Methode, die auf Phasenverschiebungen elektromagnetischer GPS-Signale beruht, systematisch auf Fehlerquellen hin untersucht. Eine Wesentliche wurde durch einen Tag-Nacht-Vergleich von Messdaten aus zehn Jahren gefunden. Diese Ergebnisse wurden nun gemeinsam mit einem Korrekturvorschlag ver\u00f6ffentlicht und erm\u00f6glichen eine h\u00f6here Genauigkeit der als zuk\u00fcnftiger „Goldstandard“ in der Klimaforschung gehandelten Messmethode. <\/p>\n
Zuerst funktionierte es f\u00fcr den Mars, dann f\u00fcr andere Planeten \u2013 nur auf der Erde dauerte es: die Nutzung der Radio-Okkultation (RO). Dabei handelt es sich um eine Methode, die Auskunft \u00fcber die Beschaffenheit der Atmosph\u00e4re gibt. Sie basiert auf der Phasenverschiebung von Radiosignalen, die durch den Brechungsindex einer Atmosph\u00e4re verursacht wird. So wie Wasser den Pfad des Lichtes bricht, wirkt die Atmosph\u00e4re auf ein Radiosignal \u2013 ein Effekt, der messbar ist und von der Beschaffenheit der Atmosph\u00e4re abh\u00e4ngt. Dank zahlreicher GPS-Satelliten steht f\u00fcr die Erde ein umfassendes Messsystem zur Verf\u00fcgung. Doch vor dessen optimaler Nutzung f\u00fcr die Klimaforschung muss erst eine rigorose Fehleranalyse erfolgen \u2013 genau die wurde an der Universit\u00e4t Graz nun durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Unbekannte Atmosph\u00e4re <\/strong><\/p>\n
Die Bedeutung seiner Arbeit erl\u00e4utert Projektleiter Prof. Ulrich Foelsche vom Wegener Center f\u00fcr Klima und Globalen Wandel dabei so: „Obwohl das Klima von der freien Atmosph\u00e4re ma\u00dfgeblich mitbestimmt wird, wissen wir \u00fcber deren Entwicklung noch zu wenig. RO bietet eine v\u00f6llig neue M\u00f6glichkeit, langfristig und kontinuierlich hochakkurate Daten zu Dichte, Druck, Temperatur und Feuchtigkeit zu sammeln. Doch Fragen zum Vorhandensein systematischer Fehler m\u00fcssen erst noch gekl\u00e4rt werden. Das tun wir.“<\/p>\n
Vor Kurzem gelang es, einen wesentlichen Einfluss festzustellen, der Messdaten verf\u00e4lscht und auf die Sonnenaktivit\u00e4t zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Zum Verst\u00e4ndnis dieses Effekts muss ber\u00fccksichtigt werden, dass GPS-Satelliten in 20.000 km H\u00f6he kreisen. F\u00fcr RO werden ihre Signale von erdn\u00e4heren Satelliten empfangen \u2013 und durchwandern dabei sowohl die obere, ionisierte als auch die untere, neutrale Atmosph\u00e4re. F\u00fcr die Klimaforschung sind vor allem die Daten aus der unteren, neutralen Atmosph\u00e4re relevant. Tats\u00e4chlich wird das Signal aber schon in der h\u00f6heren Atmosph\u00e4re durch ionisierte Partikel beeinflusst \u2013 ein Effekt, der bei der Auswertung korrigiert werden muss.<\/p>\n
Schattenseite der Sonnenaktivit\u00e4t <\/strong><\/p>\n
Die vor Kurzem publizierten Ergebnisse der Gruppe um Prof. Foelsche belegen nun, dass diese Korrektur nicht so einfach ist, wie bisher angenommen. Bekannt war, dass die Gr\u00f6\u00dfe der Signalablenkung in der ionisierten Atmosph\u00e4re am Tag anders ist als in der Nacht. Die Auswertung von Datenmaterial zweier Satelliten-Missionen (COSMIC, CHAMP) aus zehn Jahren zeigte nun, dass die Gr\u00f6\u00dfe der Tag-Nacht-Unterschiede variiert. Urs\u00e4chlich f\u00fcr diese Variationen ist die jeweilige Sonnenaktivit\u00e4t. In Phasen hoher Sonnenaktivit\u00e4t nimmt die Ionisierung der oberen Atmosph\u00e4re w\u00e4hrend des Tages st\u00e4rker zu als w\u00e4hrend Phasen geringerer Aktivit\u00e4t \u2013 was sich unterschiedlich auf die Ablenkung des Radiosignals auswirkt.<\/p>\n
Nach Erkennen dieser Variationen entwarf das Grazer Team eine Formel, die zuk\u00fcnftig eine bessere Korrektur der Messwerte erlaubt \u2013 und die im Rahmen von Modellrechnungen ihre Wirksamkeit bereits bewiesen hat. Neben der jeweils aktuellen Sonnenaktivit\u00e4t ber\u00fccksichtigt diese Formel auch den Breitengrad der Erde, an dem die Messung erfolgt \u2013 ein Faktor, der sich ebenfalls auf die Gr\u00f6\u00dfe der Ionisierung der Atmosph\u00e4re auswirkt.<\/p>\n
Insgesamt wird mit den Berechnungen in diesem FWF-Projekt dringend notwendige grundlegende Arbeit geleistet. Denn RO bietet die M\u00f6glichkeit, umfassende Mengen an Daten \u00fcber den Zustand der Erdatmosph\u00e4re mit bisher unbekannter Genauigkeit zu sammeln \u2013 und gerade deswegen ist eine kritische Analyse \u00fcber m\u00f6gliche Fehlerquellen wichtig.<\/p>\n
Originalpublikation: J. Danzer, B. Scherllin-Pirscher and U. Foelsche. Systematic residual ionospheric errors in radio occultation data and a potential way to minimize them. Atmos. Meas. Tech. Discuss., 6, 1979 – 2008, 2013<\/p>\n
Quelle<\/h5>\n
Wissenschaftsfonds FWF 2013Universit\u00e4t Graz | Institut f\u00fcr Physik | Bereich Geophysik, Astrophysik und Meteorologie 2013<\/p>\n