寒冷氣候下的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)
為什么對南極洲這么大驚小怪?
這是地球上最冷、最干燥、最多風的大陸,很多人可能會很好地選擇獨自呆著,這是可以理解的。然而,它擁有全世界70%的淡水和地球上90%的冰,如果融化,海平面將上升近70米(230英尺)。它的面積大約是非洲的一半,98%的表面覆蓋著冰,將大量的熱量反射回大氣層。南極冰原的任何變化顯然將產(chǎn)生全球影響,需要密切關(guān)注。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器已被證明是這項工作的寶貴工具。
南極洲麥克默多站附近觀測山上的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)天線感到寒冷(照片信用證:斯賓塞尼布爾/聯(lián)合國志愿人員組織)
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器在南極的時間如何使用?
南極洲的科學監(jiān)測是一個多傳感器項目,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器發(fā)揮了主要作用。雖然科學活動很自然地圍繞著監(jiān)測冰原的狀況,但全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器也找到了發(fā)揮其才能的其他渠道。
地震監(jiān)測
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器長期以來一直被用于測量構(gòu)造板塊的運動,這種傳統(tǒng)在南極繼續(xù)存在。目前的接收器和后處理技術(shù)組合可以檢測地面運動,每年可探測到幾個毫米的水平。
測量冰損失
隨著冰蓋融化,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器被用來測量由此產(chǎn)生的基巖上升,以確定冰的損失量。他們還可以測量小水平位移,以確定冰丟失的位置。
98%的南極洲被平均厚度約2公里的冰原覆蓋。這種巨大的重量壓碎了底層的基巖,但隨著冰融化,冰的重量減少,基巖上升--這一過程被稱為 地殼的 或 均衡反彈 .全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器可測量不斷上升的基巖高度的這些微小變化,以確定冰消失的數(shù)量和速度。
融化的冰不僅會改變基巖的高度,還會產(chǎn)生小得多的水平運動。通過將這些水平位移從更大的構(gòu)造板塊運動背景中分離出來,也可以確定冰層流失的來源。
計算大氣中的水蒸氣量
水蒸氣是大氣中最豐富的溫室氣體,但測量得最不準確。有用的氣候模型需要對水蒸氣進行精確的測量,而這正是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器派上用場的地方。利用對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號延遲的精確測量,接收器不僅能夠提供關(guān)于水蒸氣的準確數(shù)據(jù),而且能夠在以前不可能的水平上提供時間和位置的變異性。而且,與其他方法不同的是,它們不需要人的互動來完成它們的工作--這是像南極洲這樣的地方的重要資產(chǎn)。
測量電離層活動
來自太陽的充電粒子會造成干擾,例如地球大氣層上層電離層的閃爍。地球磁場將帶電荷的粒子引導到兩極,使這些區(qū)域成為研究這些現(xiàn)象的理想實驗室。由于電離層對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號的影響取決于頻率,多頻率全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器是測量此類擾動的理想工具。
所面臨的挑戰(zhàn)不僅僅是生成高精度數(shù)據(jù)
南極夏末靠近麥克默多的一個短日子里,為一個位于哈迪格箱中的Polarx5接收器供電的太陽能電池板(照片信用證:斯賓塞·尼布爾/聯(lián)合國志愿人員組織,2017年5月n)
在溫度降到-80℃(-112華氏度)時,測量地點之間的距離很遠,這意味著設備無法很容易地修理,因此需要長期可靠和獨立地工作。
站點必須是自立的。通常情況下,他們唯一的電力供應來自太陽能電池板,而太陽能電池板更有利于使用低功率設備。
關(guān)于南極洲的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移也有問題。沒有通信基礎設施,數(shù)據(jù)通過無線電或衛(wèi)星連接傳輸。這些遙測系統(tǒng)的帶寬有限,這意味著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器本身的數(shù)據(jù)存儲應當是穩(wěn)健的,數(shù)據(jù)傳輸應當是智能的。…
聚氯5 例如,可以在遠程數(shù)據(jù)位置檢查文件片段,并且只能傳輸或重新傳輸缺失的部分。這減少了數(shù)據(jù)傳輸量和確保數(shù)據(jù)完整性所需的時間。
眾所周知,測量站中電氣和電子設備的濃度會對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號造成干擾。關(guān)于聚氯五,
目標+ 干擾緩解和監(jiān)測系統(tǒng)能夠中和大多數(shù)惡性干擾者的影響,以保持數(shù)據(jù)質(zhì)量。
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