کاربرد GNSS در آب و هوای سرد 

1396/05/08
 کاربرد GNSS در آب و هوای سرد
مجله GIM – سوم جولای 2017
 
ایستگاه مک ماردو (McMurdo) واقع در منطقه رز (Rose Dependency) قطب جنوب جائیکه یوناوکو یک دستگاه Septentrio PolaRx5 را جهت کنترل حرکت صفحه تکتونیک و حرکت ها در پوسته قطب نصب کرده است. دستگاه PolaRx5 تمامی ماهواره ها و فرکانس ها را ردیابی می کند.
چرا قطب جنوب مورد توجه قرار دارد؟
این منطقه سردترین، خشکترین و بادخیزترین قاره ی روی زمین است که بسیاری ممکن است ترجیح دهند که آنها را به حال خود رها کنند. با این حال 70% از آبهای شیرین دنیا و 90% از کل یخ های روی زمین که اگر ذوب شوند سطح آب دریا تا حدود 70 متر (230 فیت) بالا می آید را در بر گرفته است. این قاره تقریباً نصف مساحت افریقا است و 98% سطح آن پوشیده از یخ است و گرمای زیادی از خورشید را به اتمسفر برمی گرداند. هرگونه تغییر در ورقه یخ روی قطب جنوب به وضوح پیامدهای جهانی داشته است و لازم است همواره تحت نظارت باشد. ثابت شده است که گیرنده های GNSS برای این نظارت یک ابزار ارزشمند می باشند.
 
آنتن GNSS، McMurdo Antarctica PolaRx5
آنتن GNSS در Observation Hill مجاور ایستگاه مک ماردو (McMurdo) روی قطب جنوب سرد می شود.
چگونه گیرنده های GNSS زمانشان را در قطب جنوب می گذرانند؟
نظارت علمی در قطب جنوب با استفاه از چند حسگری که گیرنده ی GNSS نقش اصلی آن را در این زمینه بازی می کند، انجام می شود. در حالیکه به طور نرمال فعالیت علمی در خصوص نظارت بر صفحه های یخی قطب جنوب در مرکز توجه می باشد، گیرنده های GNSS کاربردهای دیگری برای قابلیت های خود پیدا کرده است.

نظارت بر حرکات پوسته زمین
مدت مدیدی است که گیرنده های GNSS جهت اندازه گیری حرکت صفحات تکتونیک استفاده می شود و این سنت در قطب جنوب ادامه داشته است. یکپارچه سازی کنونی گیرنده ها و تکنیک های پس پردازش، اندازه‌گیری حرکت های زمین را تا سطح چند میلیمتر در سال ممکن می سازد.
اندازه گیری یخ های ذوب شده
 
هر وقت که صفحات یخ ذوب می شود، از گیرنده های GNSS جهت اندازه گیری بالا آمدگی سنگ بستر استفاده می شود تا با استفاده از آن میزان یخ ذوب شده مشخص شود. گیرنده ها همچنین می توانند جابجایی های کوچک را جهت شناسایی محلی که یخ ذوب شده، اندازه گیری نمایند.
نود و هشت درصد قطب جنوب پوشیده از صفحه های یخ می باشد که میانگین ضخامت آن حدود 2 کیلومتر است. وزن این توده، سنگ بستر زیر را متراکم می سازد اما به محض اینکه یخ ذوب می شود، وزن این یخ کاهش می یابد و سنگ بستر به سمت بالا می آید – این پردازش با عنوان بازگشت پوسته ای یا بازگشت ایزوستاتیک شناخته می شود. این تغییرات کوچک با اندازه گیری ارتفاع سنگ بستر تعیین می شود و توسط گیرنده های GNSS مشخص می شود که چه مقدار و میزانی از این یخها ذوب شده اند.
یخهای ذوب شده نه تنها تغییرات ارتفاع سنگ بستر، بلکه حرکت های افقی کوچکتر را نیز مشخص می کنند. با متمایز کردن این جابجایی افقی از حرکات تکتونیکی که به مراتب بزرگتر هستند مکان یخ های ذوب شده نیز مشخص می شوند.

محاسبه میزان بخار آب اتمسفر
بخار آب فراوان ترین گاز گلخانه ای در اتمسفر است اندازه گیری آن از کمترین دقت برخوردار است. مدل های مفید آب و هوایی به اندازه گیری دقیق بخار آب نیاز دارد و این، جائی است که گیرنده های GNSS مورد استفاده قرار می گیرند. با استفاده از اندازه گیری های دقیق تأخیرهای سیگنال GNSS، نه تنها گیرنده ها می توانند داده‌های دقیق بخار آب را ارائه دهند، بلکه تغییرات زمان و مکان مربوط به بخار آب را در سطحی که پیش از این امکان پذیر نبود ارائه کنند. و برخلاف روش های جایگزین آنها جهت انجام کارهایشان، نیازی به تعامل انسانی که یک دارایی مهم در مکانی مانند قطب جنوب است، ندارند.
فعالیت اندازه گیری یونسفریک
ذرات باردار ساطع از خورشید می تواند باعث اختلالاتی مانند بارقه هایی در لایه بالایی یونوسفریک زمین شود.  میدان مغناطیسی زمین، ذرات باردار را به سمت قطبین هدایت می کند و از این مناطق لابراتورهای ایده آلی می سازد که در این پدیده مورد مطالعه قرار می گیرد. از آنجائیکه تأثیر لایه یونسفریک برروی سیگنال های GNSS، وابسته به فرکانس است، یک گیرنده GNSS چندفرکانسه ابزاری ایده آل برای اندازه گیری چنین اختلالاتی می باشد.
چالش، فقط جهت ارائه داده های بسیار دقیق نیست!
 
پنل های خورشیدی در ایستگاه مک ماردو(McMurdo)، که برقِ گیرنده PolaRx5 GNSS و سایر تجهیزات را تأمین می کند
پنل های خورشیدی گیرنده PolaRx5 که در جعبه Hardigg نگهداری می شود، در یکی از روزهای کوتاه تا پایان تابستان قطب جنوب نزدیک به مک ماردو است (عکس از: Spencer Niebuhr/UNAVCO، می 2017) قرار دارد.
کار در دمای پایین تر از 80- درجه سلیسیوس (112 درجه فارنهایت) و با وجود فاصله زیاد بین مکان های اندازه‌گیری، بدین معنی است که تجهیزات نمی توانند به راحتی تعمیر شوند در نتیجه لازم است در دوره ی زمانی مطمئن و مستقل کار انجام شود.
سایتها باید خود-پشتیبان باشند. پنل های خورشیدی تنها تأمین کننده برق آنها هستند، زیرا مناسب برای استفاده دستگاه هایی با مصرف برق پایین می باشند.
انتقال داده های GNSS در قاره جنوب نیز مشکل ساز است. بدون زیرساخت ارتباطات، داده ها از طریق لینک های رادیویی یا ماهواره ای منتقل می شوند. پهنای باند محدود این سیستم های تله متری به این معنی است که ذخیره داده ها روی گیرنده GNSS به تنهایی باید قوی بوده و انتقال داده ها باید هوشمندانه باشد. برای مثال PolaRx5 می تواند قطعات فایل را در مکان داده های دور از دسترس کنترل کند و فقط قسمت های جا افتاده را باز-انتقال یا انتقال دهد. این امر از میزان انتقال داده ها کاسته و کاهش زمان مورد نیاز برای اطمینان از کامل شدن داده ها را تضمین می نماید.
تمرکز دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی در ایستگاه های اندازه گیری، علت تداخل سیگنال های GNSS شناخته شده است. بر روی PolaRx5، ماژول AIM+ که یک سیستم نظارت و کاهش تداخل است می تواند اثر بدترین تداخل ها را خنثی نماید و کیفیت داده ها را حفظ کند.
 
 


نقشه سایت | نمای قابل چاپ | © 2009 - 2017 Cadastre