WAVEFRONT: GPS/Water Vapour Experiment for regional Operational Network Trials

• Research unit: EU RFP
• Project number: 96.0079

Key words (German)

Space Techniques; Environmental Monitoring; Treibhausgase; Wasserdampf; GPS-Meteorologie

Alternative project number (English)

EU project number: ENV4-CT96-0301

Research programs (English)

EU-programme: 4. Frame Research Programme - 3.1 Environment

Short description (German)

Siehe Abstract

Further information (English)

Full name of research-institution/enterprise:
ETH Zürich
Institut für Geodäsie und Photogrammetrie
ETH-Hönggerberg

Partners and International Organizations (German)

Astronomisches Institut der Universität Bern (AIUB) (CH), Institute of Engineering Surveying and Space Geodesy (IESSG), Nottingham (UK), Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), Barcelona (E), Chalmers Technical University (CTU), Göteborg (S)

Abstract (German)

WAVEFRONT ist ein EU-Projekt zum Thema 3: 'Space Techniques Applied to Environmental Monitoring and Research', Area 3.1: 'Methodological research and Pilot Projects'. In dessen Zentrum stehen Untersuchungen zur Eignung und Leistungsfähigkeit der GPS-Messtechnik als Fern-erkundungs-methode für die Bestimmung des troposphärischen Wasserdampfes. Die Untersuchungen umfassen u. a. Vergleiche und Validierungen der Genauigkeit und zeitlichen Auf-lösung der mit GPS bestimmten Parameter mit unabhängigen Messungen, die mittels Mikrowellen-Wasserdampf Radiometern (WVR) und Radiosonden gemacht werden.
Der Schweizerische Beitrag zum WAVEFRONT Projekt wird vom Geodäsie und Geodynamik Labor (GGL) des Instituts für Geodäsie und Photogrammetrie (IGP) der ETH Zürich und vom Astronom-ischen Institut der Universität Bern (AIUB) realisiert. Die Aufgaben des GGL sind:

· Durchführung und Analyse von Feldkampagnen mit den portablen GGL Wasserdampf-Radiometern (WVR) in den Ländern der Projektpartner.

· Durchführung und Analyse von Vergleichsmessungen zwischen den Radiometern des GGL und denjenigen Instrumenten, (GPS/WVR), die bei den Projektpartnern in Madrid (Spanien), Onsala (Schweden) und Nottingham (England) zeitweise oder permanent stationiert sind. Das Ziel dieser Untersuchungen bestand u. a. in der Berechnung der individuellen instrumentellen Kalibrationsparameter und deren statistischen Analysen.


Die Aufgaben des AIUB sind:

· Archivierung von GPS-Troposphärenschätzungen aus Europäischen GPS Permanentstationen für klimatologische Studien.

· Analyse von GPS-Fehlerquellen und Auswertestrategien. Unter anderem werden Fehlerquellen, wie Koordinaten, ungenaue Satellitenbahnen und a-priori Informationen (lokal und regional) untersucht. Zudem werden Vergleiche zwischen unterschiedlichen Auswertesoftwarepakete (BERNESE SOFTWARE, GIPSY und GAS) durchgeführt.


Die Resultate aus allen durchgeführten GPS-WVR Feldkampagnen liegen jetzt vor. Mit diesem Projekt wurde aufgezeigt, dass es möglich ist, den Wasserdampfgehalt in der Troposphäre aus CGPS-Messungen mit einer Genauigkeit von 1-2 mm IPWV (kg/m2) durchzuführen. Für zukünftige Arbeiten wurde damit ein wichtiger Grundstein gelegt, indem die Eignung der Methode für die Meteorologie aufgezeigt und quantifiziert werden konnte.

Die für die Bestimmung des absoluten Wasserdampfgehalts wichtigen instrumentellen Offsets zwischen den Geräten des GGL, des BKG in Wettzell (Deutschland) sowie dem permanent stationierten WVR in Onsala (Schweden) wurden durch Vergleichsmessungen mit den portablen WVR des GGL ermittelt. Als Vergleichs-standard wurde das Onsala Radiometer (ASTRID) verwendet. Die GPS-WVR Ver-gleiche aus den Feld-kampagnen zeigten nach der Kalibrierung eine absolute Übereinstimmung von ca. 1mm PW (entspricht 1 kg Flüssigwasser / m2). Die Standardabweichungen schwankten zwischen 1 und 1.5mm PW. Während der Projekt-dauer wurden an der ETH Zürich quasi-stationäre GPS-WVR Messungen während mehr als 16 Monaten durchgeführt. Diese umfassten über 20'000 Vergleichswerte und zeigten ähnliche Resultate wie die Aus-wertungen der Feldkampagnen.

Am AIUB wurden während der Periode vom 22. Juni 1996 bis zum 25. August 1999 stündliche GPS Troposphärenschätzungen aus Daten von 60 Europäischen Stationen des Internationalen GPS Service (IGS) kompiliert und ausgewertet. Die geographische Ausdehnung dieses Netzwerks reicht von Spitzbergen bis zu den Kanarischen Inseln und von West Grönland bis in die Osttürkei. An 10 der 60 Stationen sind zudem meteorologische Messungen vorhanden. Diese Datensätze wurden für klimatiologische Untersuchen erstellt und bieten eine Fülle von Information über die Troposphäre. Aus Analysen von Fehlerquellen mehrerer WAVEFRONT-Datensätze wurde eine GPS Auswertestrategie formuliert, die zu bestmöglichen Resultaten führt

References in databases (English)

Swiss Database: Euro-DB of the
State Secretariat for Education and Research
Hallwylstrasse 4
CH-3003 Berne, Switzerland
Tel. [phone]
Swiss Project-Number: 96.0079