Troposphärische Laufzeitverzögerungen in der VLBI

Abstract

Die Modellierung der troposphaerischen Laufzeitverzoegerungen ist neben instrumentellen Einfluessen die bedeutendste Fehlerquelle in der geodaetischen VLBI (Very Long Baseline Interferometry). Die kritischen Faktoren dabei sind die Projektionsfunktionen, welche die hydrostatischen und feuchten Laufzeitverzoegerungen in Zenitrichtung auf beliebige Elevationen abbilden. In den letzten Jahren sind daher numerische Wettermodelle dahingehend untersucht worden, ob sie geeignet sind, um die Projektionsfunktionen daraus ableiten und so die Genauigkeit der troposphaerischen Modellierung verbessern zu koennen. Beim Ansatz der VMF (Vienna Mapping Function) werden aus den meteorologischen Profilen ueber jeder VLBI-Station die Projektionsfunktionen mittels exakter Strahlverfolgung ermittelt, wodurch keine Information der Wettermodelle verloren geht. Im Gegensatz dazu werden beim Ansatz der IMF (Isobaric Mapping Function) von Niell (2001) uebergangsparameter auf einem globalen Raster verwendet. Das hat zwar den Vorteil, dass die Parameter fuer die ganze Erde zur Verfuegung stehen, also im Prinzip auch fuer alle GPS-Stationen, allerdings gehen dabei einerseits durch die uebergangsparameter und andererseits durch die Interpolation auf dem globalen Raster wertvolle Informationen verloren. In der vorliegenden Arbeit werden die Daten des ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) fuer die Berechnung der Projektionsfunktionen verwendet, und Untersuchungen mit VLBI-Experimenten seit Jaenner 2002 zeigen, dass die Wiederholbarkeiten von Basislinienlaengen im Vergleich zur Auswertung mit den NMF-Projektionsfunktionen von Niell (1996) mit VMF und IMF deutlich verbessert werden. Außerdem liegt in den numerischen Wettermodellen großes Potential, um mit ihnen die bestehenden Gradientenmodelle validieren und weiterentwickeln zu koennen.

Besides instrumental influences, the tropospheric delay modelling is the major error source in geodetic VLBI (Very Long Baseline Interferometry). Most critical there are the mapping functions which map the hydrostatic and wet zenith delays down to lower elevations. Hence in the past few years, numerical weather models have been investigated to improve the accuracy of tropospheric delay modelling. The VMF (Vienna Mapping Function) is derived from the meteorological profiles above the VLBI-stations by exact raytracing, exploiting the full information of the numerical weather models. On the other hand, the IMF (Isobaric Mapping Function) by Niell (2001) applies intermediate parameters on a global grid, which certainly allows the determination of IMF on the whole Earth, i.e. for all GPS-stations, but gives away valuable information by the interpolation on the grid and the transition to intermediate parameters. For the investigations presented here, data from the ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) are used to calculate the coefficients of the mapping functions. The analysis of VLBI-experiments since January 2002 shows that the repeatability of baseline lengths with VMF and IMF is improved considerably compared to using the Niell Mapping Functions (NMF, Niell, 1996). Furthermore, there is a great potential in numerical weather models to validate and develop further gradient models.