Development of a new method of GNSS water vapor tomography

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12156
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: FUJITA Mikiko 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究センター), グループリーダー (50426293)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 水蒸気トモグラフィー / GNSS気象 / 大気構造

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a new water vapor tomography method using GNSS satellites (Global Navigation Satellite System), which enables continuous observation of water vapor. We made improvements to allow analysis with relatively fewer GNSS observation points compared to conventional GNSS water vapor tomography methods. GNSS water vapor tomography analysis involves solving a system of simultaneous equations that represent the inverse problem of the radio wave path and the travel time (delay caused by water vapor). We primarily focused on improving the boundary conditions (weighting function) used in the inverse analysis. The simple weighting functions frequently used in previous studies tend to exhibit significant bias at specific altitudes. However, the weighting model developed in this study achieved higher accuracy in estimation.

Free Research Field

気象・気候学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、水蒸気の連続観測を可能とするGNSS衛星(衛星測位システム)を用いた、新たな水蒸気トモグラフィー手法の開発を実施した。開発したトモグラフィー手法では、より高精度に水蒸気の鉛直構造を推定することが可能となった。これにより、これまで観測することが難しかった降水イベント発生時の大気構造を、連続的かつ高頻度に観測・監視することができるようになり、降水現象の詳細理解や予測精度の向上へつながる可能性がある。