PolaRx5GNSS接收机应用南极气候监测

为什么所有关于南极洲的大惊小怪？

它是地球上最冷，最干燥，最风的大陆，许多人可能会更喜欢单独留下足够的空间。然而，它拥有世界上70％的淡水和地球上90％的冰，如果它融化，将使海平面提高近70米（230英尺）。大约是非洲的一半，98％它的表面覆盖着冰，它将大量的热量从太阳反射回大气层。对南极洲冰盖的任何改变显然会产生性影响，需要密切关注。事实证明，GNSS接收器是这项工作的宝贵工具。

在南极洲麦克默多站附近的观景山上感受寒冷的GNSS天线（图片来源：Spencer Niebuhr / UNAVCO）

GNSS接收器如何占用他们在南极洲的时间？

南极洲的科学监测是一项多传感器的努力，导航卫星系统接收器扮演主角。虽然科学活动非常自然地围绕着监测冰盖的状态，但GNSS接收器也发现了其他人才。

地震监测

GNSS接收器长期以来一直用于测量构造板块的运动，这种传统在南极洲继续存在。接收器和后处理技术的当前组合可以检测到每年几毫米的地面运动。

测量冰损失

当冰盖融化时，GNSS接收器用于测量基岩的上升，以确定冰的损失量。他们还可以测量小的水平位移，以确定失去冰的位置。

98％的南极洲被冰盖覆盖，平均厚度约为2公里。这个巨大的重量压缩下面的基岩，但随着冰融化，冰的重量减少，基岩上升 - 这个过程被称为地壳或等静压反弹。可以通过GNSS接收器测量上升基岩高度的这些微小变化，以确定冰消失的量和速率。

融化的冰不仅会产生基岩高度的变化，还会产生更小的水平运动。通过从更大的构造板块运动背景中解开这些水平位移，也可以确定冰损失的来源。

计算大气中水汽的数量

水蒸气是大气中最丰富的温室气体，但却是最不准确的测量。有用的气候模型需要测量水蒸气，这就是GNSS接收器派上用场的地方。使用GNSS信号延迟的测量，不仅接收器能够提供关于水蒸气的准确数据，而且它们在以前不可能的水平上提供时间和位置变化。并且，与其他方法不同，他们不需要人工干预来完成他们的工作 - 这是像南极洲这样的地方的重要资产。

测量电离层活动

来自太阳的带电粒子会引起地球大气层上层电离层中的闪烁等干扰。地球的磁场将带电粒子引导到极点，使这些区域成为研究这些现象的理想实验室。由于电离层对GNSS信号的影响取决于频率，因此多频GNSS接收机是测量此类干扰的理想工具。

挑战不仅仅是产生高数据

在接近麦克默多的南极夏季结束时的短日内，一块PolaRx5接收器的太阳能电池板为Hardigg外壳供电（照片来源：Spencer Niebuhr / UNAVCO，2017年5月）

在低至-80°C（-112°F）的温度下工作，测量位置之间的距离很远意味着设备无法轻易修复，因此需要长时间可靠且独立地工作。

网站必须是自我支持的。通常，他们的电源来自太阳能电池板，有利于使用低功率设备。

南极洲导航卫星系统数据的转移也存在问题。没有通信基础设施，数据通过无线电或卫星链路传输。这些遥测系统的有限带宽意味着GNSS接收器本身的数据存储应该是健壮的，数据传输应该是智能的。该PolaRx5  例如，能够在远程位置的数据，以检查文件片段和仅传送或再缺少的部分。这减少了传输的数据量以及确保数据完整性所花费的时间。

已知测量站处的电气和电子设备的集中会对GNSS信号造成干扰。在PolaRx5上，AIM +干扰缓解和监测系统能够抵消大多数恶性干扰源的影响，以维持数据质量。