寒冷氣候下的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)
為什么對(duì)南極洲這么大驚小怪?
這是地球上最冷、最干燥、最多風(fēng)的大陸,很多人可能會(huì)很好地選擇獨(dú)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(xiàng)工作的寶貴工具。
南極洲麥克默多站附近觀測(cè)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(guó)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(shí)間如何使用?
南極洲的科學(xué)監(jiān)測(cè)是一個(gè)多傳感器項(xiàng)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(xué)活動(dòng)很自然地圍繞著監(jiān)測(cè)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(cè)
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器長(zhǎng)期以來(lái)一直被用于測(cè)量構(gòu)造板塊的運(yùn)動(dòng),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(cè)地面運(yùn)動(dòng),每年可探測(cè)到幾個(gè)毫米的水平。
測(cè)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(lái)測(cè)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(cè)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(guò)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(cè)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(huì)改變基巖的高度,還會(huì)產(chǎn)生小得多的水平運(yùn)動(dòng)。通過(guò)將這些水平位移從更大的構(gòu)造板塊運(yùn)動(dòng)背景中分離出來(lái),也可以確定冰層流失的來(lái)源。
計(jì)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(cè)量得最不準(zhǔn)確。有用的氣候模型需要對(duì)水蒸氣進(jìn)行精確的測(cè)量,而這正是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器派上用場(chǎng)的地方。利用對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)延遲的精確測(cè)量,接收器不僅能夠提供關(guān)于水蒸氣的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),而且能夠在以前不可能的水平上提供時(shí)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(dòng)來(lái)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(cè)量電離層活動(dòng)
來(lái)自太陽(yáng)的充電粒子會(huì)造成干擾,例如地球大氣層上層電離層的閃爍。地球磁場(chǎng)將帶電荷的粒子引導(dǎo)到兩極,使這些區(qū)域成為研究這些現(xiàn)象的理想實(shí)驗(yàn)室。由于電離層對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)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(cè)量此類擾動(dòng)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(gè)短日子里,為一個(gè)位于哈迪格箱中的Polarx5接收器供電的太陽(yáng)能電池板(照片信用證:斯賓塞·尼布爾/聯(lián)合國(guó)志愿人員組織,2017年5月n)
在溫度降到-80℃(-112華氏度)時(shí),測(cè)量地點(diǎn)之間的距離很遠(yuǎn),這意味著設(shè)備無(wú)法很容易地修理,因此需要長(zhǎng)期可靠和獨(dú)立地工作。
站點(diǎn)必須是自立的。通常情況下,他們唯一的電力供應(yīng)來(lái)自太陽(yáng)能電池板,而太陽(yáng)能電池板更有利于使用低功率設(shè)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(wèn)題。沒(méi)有通信基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電或衛(wèi)星連接傳輸。這些遙測(cè)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(chǔ)應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)健的,數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)當(dāng)是智能的?！?
聚氯5 例如,可以在遠(yuǎn)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(shí)間。
眾所周知,測(cè)量站中電氣和電子設(shè)備的濃度會(huì)對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)造成干擾。關(guān)于聚氯五,
目標(biāo)+ 干擾緩解和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠中和大多數(shù)惡性干擾者的影響,以保持?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量。
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