Согласно исследованию, изложенному в этой статье, инновационный геодезический инструмент под названием GNSS-IR является более эффективным методом, чем мареограф

Согласно исследованию, изложенному в этой статье, инновационный геодезический инструмент под названием GNSS-IR является более эффективным методом, чем мареограф, для мониторинга высоты морской поверхности в качестве основы для моделирования колебаний уровня моря.

Использование наблюдений дистанционного зондирования для мониторинга основных климатических переменных (ECV) становится все более важным в изучении их региональных и глобальных воздействий, как определено Глобальной системой наблюдения за климатом (GCOS). Понимание условий поверхности Земли, включая сток почвенной влаги, снег, температуру, осадки, водяной пар, радиацию, грунтовые воды и высоту морской поверхности (SSH), может оказать положительное влияние на окружающую среду и экосистемы. Здесь авторы представляют обзор того, как глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) могут быть использованы для мониторинга окружающей среды, с особым акцентом на мониторинге высоты морской поверхности. Это включает изучение преимуществ и недостатков использования сети постоянных станций GNSS для мониторинга повышения уровня моря вдоль береговых линий.

Мониторинг повышения уровня моря имеет решающее значение для понимания и подготовки к потенциальным последствиям изменения климата, таким как наводнения, эрозия и вторжение соленой воды в прибрежные районы. Он также может влиять на глобальные модели циркуляции океана и климат. Ученые могут предоставлять полезную информацию политикам и заинтересованным сторонам, отслеживая изменение уровня моря для принятия обоснованных решений об использовании земли, развитии инфраструктуры и готовности к чрезвычайным ситуациям. Различные методы и датчики могут использоваться по отдельности или в сочетании для получения полной картины изменений уровня моря, включая станции измерения приливов, спутниковые альтиметрические миссии, методы спутниковой гравиметрии, станции GNSS, океанские буи и акустические датчики. Одним из важных применений мониторинга SSH является изучение и анализ приливных частот в контексте прогнозирования приливов, моделирования морских течений и планирования портов (например, проектирования волноломов).

GNSS интерферометрическая рефлектометрия

GNSS в первую очередь предназначена для приложений точного позиционирования, синхронизации и навигации. Для точного позиционирования в геодезии отфильтровываются шумы и систематические ошибки, влияющие на точное позиционирование, например, для установления опорных систем и геодезических сетей. Следовательно, источники ошибок из атмосферы (из-за тропосферных и ионосферных задержек), спутниковые и приемные часы, ошибки данных об орбите спутников и ошибка многолучевого распространения (Teunissen и Montenbruck 2017) являются основными проблемами, которые должны быть решены для приложений точного позиционирования. Например, ошибка многолучевого распространения возникает, когда передаваемые сигналы со спутников GNSS отражаются от окружающих областей приемника. Это нежелательные сигналы для точного позиционирования, и в геодезии они рассматриваются как шумы (см. рисунок 1). Поэтому отраженные (косвенные) сигналы должны быть нейтрализованы, например, путем увеличения угла отсечки и использования точных моделей антенн, оснащенных пластиной с кольцом-ограничителем (металлической пластиной, которая может быть установлена ​​под антенной). Отраженные сигналы увеличивают неопределенность позиционирования. Однако отраженные сигналы могут использоваться для других целей, например, для мониторинга окружающей среды. Фактически, шумы содержат отпечаток условий поверхности Земли. С середины 1990-х годов отраженные сигналы использовались учеными в различных областях. Эти сигналы могут использоваться для определения глубины снега, толщины льда, роста растительности, влажности почвы и изменения уровня моря с помощью метода GNSS-рефлектометрии (GNSS-IR).

Мартин-Нейра (1993) и Ларсен и др. (2008) — два пионера, которые изучали океаническую поверхность и влажность почвы, соответственно, впервые используя отраженные от поверхности сигналы Глобальной системы позиционирования (GPS). Отраженные сигналы можно собирать с помощью наземных методов (геодезические наземные станции) или космических методов (используя приемники, установленные на спутниках). Например, отраженные сигналы можно регистрировать с помощью бортовых космических платформ, например, UK-DMC и TechDemoSat-1, которые были успешно запущены в 2003 и 2014 годах соответственно и использовались для приложений GNSS-IR. Кроме того, восемь микроспутников, полностью предназначенных для GNSS-R для мониторинга поверхности океана и ветра, были запущены в 2016 году NASA Cyclone GNSS (CYGNSS). А в 2021 году кубический спутник (10x10x30 см³) был разработан для приложений GNSS-IR в рамках проекта Passive REflecTomeTrY (PRETTY). Этот австрийский консорциум во главе с RUAG GmbH опирается на результаты бывшей миссии ESA OPS-SAT, проведенной TU Graz.