A alkalmazása GPS meteorológia egy olyan technika, a meteorológiai alakult ki a 2000-es évek, és a tulajdonságok használatával a fénytörés a vízgőz , variációja nyomás és a hőmérséklet a jelet a műhold a rádiós rendszer - műholdas navigációs (GPS). Két fő alkalmazások: mérése a teljes nedvesség vevőállomásra a földre, és rádiószondás által rádió occultation .
A GPS-rendszer pontossága és tartóssága a meteorológia tudományos kutatási eszközévé is teszi a légköri vízciklus meghatározását. Lehetővé teszik a rendelkezésre álló vízgőz számszerűsítését nagyon nagy területeken, ami inputként szolgál a numerikus időjárás-előrejelzési modellek inicializálásához, és ezért jobb meteorológiai előrejelzések készítéséhez , különösen a csapadékmennyiségek esetében.
A műholdas rádiónavigációs rendszerek (GPS) elve azon alapul, hogy műholdak sugározzák az információkat, amelyek lehetővé teszik a vevővel felszerelt felhasználó számára a pontos háromdimenziós helymeghatározást a világ bármely pontján. A légkör alsó rétegeinek keresztezése során a troposzféra , a nedvesség jelenléte és a troposzféra nyomásváltozásai módosítják az n törésmutatót , ezért a rádiójel terjedési sebességét és irányát.
Definiáljuk a törésmutató N következően n :
Az N- t kifejező kísérleti képlet a következő:
Vagy
Az atmoszférán való áthaladás során mért idő az N teljes atmoszférájú vastagságától függ, figyelembe véve a paraméterek magassággal való változását . Összehasonlítva a vízgőzt tartalmazó légkörbe jutó késleltetést és az elméleti standard száraz atmoszféra késését, ahol a kifejezés a vízgőz parciális nyomásával nulla, kivonható . Ezt követően az áthaladt oszlop teljes vízmennyisége megtalálható az n képlet és néhány feltételezés segítségével.
Az áthaladó vízgőz mennyisége függ a műhold magasságának szögétől a zenithez (z) képest. Minél nagyobb ez a szög, annál hosszabb az út a légkörben. A jel késleltetése ezért arányos az 1 / cos z értékkel . A speciálisan tervezett meteorológiai állomások felveszik a jeleket egy vagy több GPS-műholdról, és összehasonlítják a vételi idővel száraz és jól összekevert normál légkörben, figyelembe véve a megtett távolságot. Minden GPS-állomást fel kell szerelni a nyomás, a páratartalom és a felületi hőmérséklet mérésére szolgáló eszközzel, amely kiindulópontként szolgál az n képlet integrálásához .
Ezekből az időbeli változásokból kivonható a műhold és az állomás közötti abszolút páratartalom, más néven „ teljes csapadékvíz ”. A számítás során követendő lépések a következők:
Az ilyen állomások hálózata ezután helyi és kisméretű információkat készít a légköri páratartalomról.
Hasonlóképpen, a magas pályáról (kb. 20 000 km ) érkező GPS műhold jeleit egy alacsony pálya is fel tudja venni, miután áthaladt a légkörön, és egy bizonyos görbületen keresztül visszatért az űrbe. A vett jel egy bizonyos távolságon keresztül felvehető a műhold áthaladása során, és késleltetést mutat, amely a keresztezett légköri vastagságtól függően változik. Ez a rádiós okkultáció lehetővé teszi a nyomás és a hőmérséklet változásának mérését a keresztezett levegő tömegében, vagyis a felső troposzféra és az alsó sztratoszféra magasságában. Ez a fajta hangzás kevésbé hasznos a trópusok közelében, mivel a sugár részben alacsonyabbra megy, és nedvesség csillapítja. Nagy mennyiségű információt nyújt a hőmérsékletről és a páratartalomról, meglehetősen egyenletesen elosztva az egész földgömbön.