Диагностика водяного пара в атмосфере с помощью дифференциальных подсистем глобальных навигационных спутниковых систем

В настоящее время существуют или находятся в стадии проектирования пять глобальных навигационных спутниковых систем: ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), Galileo (Евросоюз), QZSS (Япония), COMPAS (Китай).
Для целей увеличения точности позиционирования пользователей используется дифференциальный метод, который основан на использовании сети базовых станций, осуществляющих прием навигационных сигналов, вычисление ошибок измерений и распространение пользователям корректирующей информации (КИ) по каналам связи. В мире существуют две системы передачи широкозонной КИ: WAAS (США) и EGNOS (Евросоюз). В нашей стране создается Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ), призванная объединить разрозненные системы дифференциальной коррекции.
В данной работе рассматриваются вопросы использования сети базовых станций для дистанционного зондирования атмосферы методом радиопросвечивания сигналами навигационных спутников с целью определения содержания водяного пара в воздухе.
Метод радиопросвечивания атмосферы предполагает определение параметров состояния атмосферы по результатам измерения пространственных задержек радиосигналов, распространяющихся через тропосферный слой атмосферы в результате уменьшения фазовой скорости радиоволн за счет эффектов поляризации молекул азота, кислорода, углекислого газа и водяного пара.
Задержку радиосигнала в тропосфере можно представить в виде двух частей. "Гидростатическая" часть задержки, определяется распределением плотности воздуха вдоль траектории радиолуча, а "влажная" часть задержки – распределением водяного пара. На основе измерений приземных значений температуры воздуха, атмосферного давления и парциального давления водяного пара может быть рассчитана с достаточной точностью "гидростатическая" часть задержки при достаточно больших углах места навигационных спутников. Из "влажной" части задержки радиосигнала в тропосфере с помощью наблюдений на одной базовой станции может быть определено интегральное содержание водяного пара в вертикальном столбе атмосферы над приемным устройством, а в случае регистрации радиосигналов сетью станций и последующей обработки методами вычислительной томографии – пространственное распределение плотности водяного пара в атмосфере.
Полученные в режиме реального времени данные о состоянии атмосферы могут быть, как ассимилированы в численные модели погоды, так и использованы системами дифференциальной коррекции для улучшения качества корректирующей информации.