寒冷气候下的全球导航卫星系统
为什么对南极洲这么大惊小怪?
这是地球上最冷、最干燥、最多风的大陆,很多人可能会很好地选择独自呆着,这是可以理解的。然而,它拥有全世界70%的淡水和地球上90%的冰,如果融化,海平面将上升近70米(230英尺)。它的面积大约是非洲的一半,98%的表面覆盖着冰,将大量的热量反射回大气层。南极冰原的任何变化显然将产生全球影响,需要密切关注。全球导航卫星系统接收器已被证明是这项工作的宝贵工具。
南极洲麦克默多站附近观测山上的全球导航卫星系统天线感到寒冷(照片信用证:斯宾塞尼布尔/联合国志愿人员组织)
全球导航卫星系统接收器在南极的时间如何使用?
南极洲的科学监测是一个多传感器项目,全球导航卫星系统接收器发挥了主要作用。虽然科学活动很自然地围绕着监测冰原的状况,但全球导航卫星系统接收器也找到了发挥其才能的其他渠道。
地震监测
全球导航卫星系统接收器长期以来一直被用于测量构造板块的运动,这种传统在南极继续存在。目前的接收器和后处理技术组合可以检测地面运动,每年可探测到几个毫米的水平。
测量冰损失
随着冰盖融化,全球导航卫星系统接收器被用来测量由此产生的基岩上升,以确定冰的损失量。他们还可以测量小水平位移,以确定冰丢失的位置。
98%的南极洲被平均厚度约2公里的冰原覆盖。这种巨大的重量压碎了底层的基岩,但随着冰融化,冰的重量减少,基岩上升--这一过程被称为 地壳的 或 均衡反弹 .全球导航卫星系统接收器可测量不断上升的基岩高度的这些微小变化,以确定冰消失的数量和速度。
融化的冰不仅会改变基岩的高度,还会产生小得多的水平运动。通过将这些水平位移从更大的构造板块运动背景中分离出来,也可以确定冰层流失的来源。
计算大气中的水蒸气量
水蒸气是大气中最丰富的温室气体,但测量得最不准确。有用的气候模型需要对水蒸气进行精确的测量,而这正是全球导航卫星系统接收器派上用场的地方。利用对全球导航卫星系统信号延迟的精确测量,接收器不仅能够提供关于水蒸气的准确数据,而且能够在以前不可能的水平上提供时间和位置的变异性。而且,与其他方法不同的是,它们不需要人的互动来完成它们的工作--这是像南极洲这样的地方的重要资产。
测量电离层活动
来自太阳的充电粒子会造成干扰,例如地球大气层上层电离层的闪烁。地球磁场将带电荷的粒子引导到两极,使这些区域成为研究这些现象的理想实验室。由于电离层对全球导航卫星系统信号的影响取决于频率,多频率全球导航卫星系统接收器是测量此类扰动的理想工具。
所面临的挑战不仅仅是生成高精度数据
南极夏末靠近麦克默多的一个短日子里,为一个位于哈迪格箱中的Polarx5接收器供电的太阳能电池板(照片信用证:斯宾塞·尼布尔/联合国志愿人员组织,2017年5月n)
在温度降到-80℃(-112华氏度)时,测量地点之间的距离很远,这意味着设备无法很容易地修理,因此需要长期可靠和独立地工作。
站点必须是自立的。通常情况下,他们唯一的电力供应来自太阳能电池板,而太阳能电池板更有利于使用低功率设备。
关于南极洲的全球导航卫星系统数据的转移也有问题。没有通信基础设施,数据通过无线电或卫星连接传输。这些遥测系统的带宽有限,这意味着全球导航卫星系统接收器本身的数据存储应当是稳健的,数据传输应当是智能的。…
聚氯5 例如,可以在远程数据位置检查文件片段,并且只能传输或重新传输缺失的部分。这减少了数据传输量和确保数据完整性所需的时间。
众所周知,测量站中电气和电子设备的浓度会对全球导航卫星系统信号造成干扰。关于聚氯五,
目标+ 干扰缓解和监测系统能够中和大多数恶性干扰者的影响,以保持数据质量。
https://www.septentrio.com/en/learn-more/insights/gnss-cold-climate
