Assimilação do IWV-GPS no Brasil: otimização das estimativas do atraso zenital troposférico em tempo real

Abstract

ABSTRACT. IWV (Integrated Water Vapor) values from the Brazilian Network for Continuous Monitoring (RBMC) of GPS (Global Positioning System) signals are additional sources of humidity information available for being used in Numerical Weather Prediction (NWP) models operating in the Brazilian meteorological centers.In order to obtain IWV-GPS values in an efficient approach, an optimization of the GPS data processing for estimating the ZTD values (Zenithal Tropospheric Delay) is involved, which should search for the best result with lowest computational cost. In this optimization process it is necessary to determine the ideal size of the so called sliding-window data involved in the real time data processing, which must be the as small as possible but providing results with the required quality. In this paper is investigated the ideal size of such sliding-window. An experiment was carried out in which GPS sliding-windows of different sizes were evaluated using simulations of a real time data processing. Comparing the obtained results with those from post-processed GPS data, it is observed that a sliding-window containing 7 hours of GPS data generated the best results from the operational point of view (rms of 1.61 and 1.82 kg m −2 for latency of 60 and 120 minutes, respectively).Keywords: IWV-GPS, ZTD, NWP, data assimilation. RESUMO. Valores do IWV (Integrated Water Vapor -Vapor D'água Integrado na coluna atmosférica) provenientes da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo(RBMC) dos Satélites GPS (Global Positioning System -Sistema de Posicionamento Global) compõem uma fonte adicional de informações da umidade para a assimilação em modelos operacionais de Previsão Numérica de Tempo (PNT) existentes no Brasil. Para que os valores do IWV-GPS sejam obtidos com maior eficiênciá e necessário uma otimização do processamento de dados GPS para a estimativa do ZTD (Zenithal Tropospheric Delay -Atraso Zenital Troposférico), de forma que resultados com qualidade adequada possam ser obtidos com custo computacional baixo. Nessa otimização deve-se definir o tamanho ideal da chamada janela deslizante (sliding window ) de dados GPS envolvidos no processamento em tempo real, a qual deve ser a menor possível, mas fornecendo resultados satisfatórios. O objetivo desse trabalhoé investigar sobre o tamanho ideal dessa janela de dados. Um experimento foi realizado envolvendo janelas de dados GPS de diferentes tamanhos, as quais foram testadas através de simulações de processamento em tempo real. Comparando os resultados simulados com aqueles obtidos no modo pós-processado, observou-se que do ponto de vista operacional o emprego de uma janela com 7 horas de dados proporciona os melhores resultados (Erro médio Quadrático de 1,61 e 1,82 kg m −2 para 60 e 120 minutos de latência, respectivamente).

50 anos de sinergia entre Geodésia Espacial e Meteorologia: do erro no posicionamento GNSS a aplicações de previsão de precipitação de curtíssimo prazo

“…Com o passar dos anos e ampliação dos sistemas de navegação, a técnica passou a ser denominada GNSS-Meteorologia. Muitas pesquisas foram desenvolvidas na área GNSS-Meteorologia: Sapucci (2005), Sapucci et al (2007a), Sapucci et al (2007b), Smith et al (2007), Yan et al (2009), Sapucci et al (2010) e Guerova et al (2016). Nesse cenário, o Global Geodetic Observing System (GGOS) contribui com o estado da arte da GNSS-Meteorologia, pois em consonância com o International GNSS Service (IGS) fornece produtos do atraso da atmosfera neutra.…”

“…Os efeitos da refração atmosférica nos sinais GNSS, que representam erros nas aplicações de posicionamento, são fontes de informação que podem ser convertidos em medidas úteis na Meteorologia (GUTMAN et al, 2003;SAPUCCI et al, 2010). Quando os receptores GNSS estão em bases terrestres, como as redes de monitoramento contínuos, obtém-se o vapor d'água integrado (Precipitable Water Vapor -PWV) com boa qualidade e alta resolução temporal (SAPUCCI et al, 2007a;SAPUCCI et al, 2007b). Na técnica denominada Rádio Ocultação GNSS (RO-GNSS), os receptores GNSS são embarcados em bases espaciais, e com eles pode-se obter perfis da concentração os constituintes atmosféricos com alta resolução vertical (SAPUCCI et al, 2014b;BONAFONI et al, 2020).…”

“…Como a abordagem na obtenção das medidas de receptores em bases terrestres é bastante diferente dos receptores em bases espaciais, apenas a primeira será detalhada nesse artigo, enquanto que a segunda trabalhos já publicados serão referenciados, a fim de simplificação. A sinergia entre a Geodésia e a Meteorologia culmina na área de pesquisa denominada GNSS-Meteorologia (SAPUCCI et al, 2007a;SAPUCCI et al, 2007b;SMITH et al, 2007;YAN et al, 2009;SAPUCCI et al, 2010;GUEROVA et al, 2016). A Meteorologia fornece previsão da concentração dos constituintes atmosféricos para o cálculo do atraso para posicionamento acurado e em tempo real.…”

Análise Multivariada Aplicada No Estudo Dos Efeitos Da Ionosfera, Troposfera E Multicaminho Nos Sinais GNSS

“…Inúmeros artigos a respeito dos efeitos troposféricos no Brasil podem ser consultados, dos quais podem ser destacados: Gouveia et al (2014), Sapucci et al (2007) e Sapucci et al (2006).…”

Avaliação Robusta Da Modelagem Neutrosférica Sobre O Território Brasileiro Baseada Em Modelos De Previsão Numérica De Tempo Da América Do Sul

“…Tal processo é chamado de análise, que é obtido pelo processo de assimilação de dados, com o uso das observações, utilizando-se de um modelo físico da atmosfera que possa ser integrado numericamente no tempo. O melhor resultado na previsão está relacionado com a capacidade de modelar com mais eficiência a atmosfera terrestre, e com qualidade seu estado inicial (SAPUCCI, 2007). Porém, um erro na análise do estado inicial pode ser propagado e causar maiores erros no estado previsto.…”