GPS-data i operationella väderprognoser

Utveckling av ett system för användning av GPS-data i operationella väderprognoser

Projektets mål


Projektet syftar till att utveckla ett system där data från det svenska GPS-nätet SWEPOS kan användas i väderprognosverksamhet. I projektet ingår också att ta fram nödvändiga modeller för kvalitén hos GPS-data samt att utvärdera påverkan av GPS data för väderprognosernas kvalité. Projektet genomförs i samarbete mellan Chalmers, Lantmäteriverket (LMV) och SMHI.
Projektdeltagare

SWEPOS-stationen just utanför Vänersborg.

LMV driver det svenska GPS-nätet SWEPOS. Bilden här intill visar SWEPOS-stationen just utanför Vänersborg.

Chalmers koordinerar projektet och utvecklar algoritmer och mjukvara för real-tidsprocessering av GPS-data samt för att beskriva datakvalitén på ett korrekt sätt. SMHI medverkar i systemutvecklingen, för att vid projektets slut vara redo att driva systemet i framtiden. SMHI utvärderarar också betydelsen av GPS-data för väderprognosernas kvalité.

SWEPOS-stationen just utanför Vänersborg   

 

Vetenskaplig bakgrund

 
Variationerna hos ankomsttiden hos signaler som passerar igenom jordens atmosfär (till exempel de navigationsmeddelanden som kommer ifrån GPS-satelliterna) innehåller information om förändringar hos atmosfärens sammansättning. Vid de frekvenser som används av GPS-systemet kan vi i huvudsak studera två olika kvantiteter, nämligen mängden fria elektroner i jonosfären (ungefär 60-1300 km höjd) och mängden vattenånga i atmosfären. Vattenångan återfinns i de nedersta kilometrarna (troposfären). I det aktuella projektet är det den uppmätta mängden vattenånga som skall användas i prognoserna.

Mätprincipen för att bestämma mängden vattenånga i atmosfären bygger på att signalerna från olika satelliter har olika lång utbredningsväg genom atmosfären till en mottagarantenn (se bilden). Ju närmare horisonten satelliten befinner sig, ju längre gångväg blir det igenom atmosfärens luftlager. Genom antagandet att vattenångan inte varierar nämnvärt i horisontalled i omedelbar närhet till GPS-mottagaren kan den totala vattenångemängden bestämmas.

Det har alltid varit besvärligt att mäta atmosfärens vattenångeinnehåll med liten mätosäkerhet. GPS-metoden medför också en annan fördel jämfört med konventionella mätmetoder (som till exempel väderballonger) nämligen att en kontinuerlig tidsserie erhålles. Det betyder att GPS-data ger en mycket god tidsupplösning av variationerna hos atmosfärens fuktighet. Vattenånga är en viktig parameter då den är en effektiv växthusgas, och därmed har en stor inverkan på energibalansen. Den är naturligtvis också viktig vid molnbildningsprocesser.

Projektet i ett internationellt perspektiv


Projektet har en god europeisk anknytning via COST projekt 716 som just nu pågår fram till och med mars 2004. Detta följs av projektet TOUGH som stöds av EU:s femte ramprogram. För framtiden är det viktigt att GPS-data för väderapplikationer koordineras mellan olika länder, precis som är fallet med andra meteorologiska observationssystem.

Läs mer på COST-projektets webb-plats. Här finns också länkar till andra relevanta webbplatser.

Senast uppdaterad: 28 maj 2009