ОПРЕДЕЛЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПО МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ И GPS-ДАННЫМ

The Global Positioning System (GPS) based on satellites and the networks of dual frequency receivers are actively used for geodetic and geophysical applications, as well as for studying the ionosphere and troposphere. The atmospheric water content is in the focus of research as a key parameter for determining of the accuracy of weather forecasting and hydrological monitoring. The precision of atmospheric water content calculations depends on the accuracy of determination of the delays of signals propagating from GPS satellites to ground-based GPS receivers when geodynamic measurements are conducted. This paper describes a technique that allows us to estimate the integrated water vapor (IWV) in the atmosphere from measurements of GPS satellite signal delays.We consider remote sensing of the lower atmosphere by GPS measurements to detect the water vapor content in the conventional vertical column to the top level of the troposphere (up to 12 km above the Earth's surface). In studies of the propagation of signals from GPS satellites to ground receivers, the atmospheric water vapor is taken into account as a ‘wet’ component (ZWD) of the zenith tropospheric delay (ZTD). ZTD is the sum of ZHD (hydrostatic or ‘dry’ delay) and ZWD (‘wet’ delay). ZWD values can be converted with a very high confidence in integrated water vapor (IWV) values for each installed GPS receiver.Система спутникового позиционирования GPS с использованием сетей двухчастотных приемников активно применяется не только для решения задач геодинамики, но и для исследования ионосферы и тропосферы. Особый интерес представляет оценка атмосферного влагосодержания, так как это один из ведущих параметров определения точности прогнозов погоды и гидрологического мониторинга. Точность оценки влагосодержания определяет точность оценки задержки GPS-сигнала при геодинамических измерениях. В работе описывается методика, позволяющая оценивать значение интегрального влагосодержания атмосферы по измеряемым фазовым задержкам сигнала спутников GPS.Рассматривается дистанционное зондирование нижней части атмосферы посредством GPS-измерений с целью определения содержания водяного пара в условном вертикальном столбе до уровня верхней части тропосферы (до 12 км над поверхностью Земли). Атмосферный водяной пар учитывается в процессе распространения сигналов от GPS-спутников до наземных приемников в виде «влажной» компоненты полной тропосферной задержки (ZWD). Полная тропосферная зенитная задержка (ZTD) является суммой «сухой», или гидростатической (ZHD), и «влажной» (ZWD) компонент. Данные по ZWD могут быть преобразованы с очень высокой достоверностью в данные по суммарному водяному пару (IWV) над каждым установленным GPS-приемником

COSEISMIC EFFECTS OF THE 11 JANUARY 2021 HOVSGOL, MONGOLIA, EARTHQUAKE

The research provides an example of the GPS time series processing for monitoring of horizontal coseismic displacements during the 11 January 2021 M 6.7 Hovsgol earthquake, Mongolia. There has been developed a methodological approach to the study of coseismic displacements at the time of the earthquake. This paper presents the results of determining the values of horizontal coseismic displacements which are 0.6 mm in the junction zone between the Hovsgol and Tunka depressions and hundredths of a millimeter for the Siberian block and Transbaikalia areas. For stations located on the southern margin of the Siberian block and stations in Transbaikalia, the vectors of coseismic displacements are directed to the west. The calculated displacement vectors of the stations near the epicenter (MNDY and BADG) are directed to the southeast

Определение тропосферной рефракции над пунктами наблюдения IRKM (Иркутск), ULAZ (Улан-Удэ) и BADG (Бадары)

The article describes the possibility of using the passive satellite measurements of the atmosphere to investigate the vertical patterns of pressure, temperature and relative humidity and simulate the altitude dependence of the refractive index of air. The seasonal parameters were determined for the exponential model showing the tropospheric refraction over observation points IRKM (Irkutsk), ULAZ (Ulan-Ude) and BADG (Badary). Post-processing of the input GPS data was conducted to ensure the highest positioning accuracy. In addition to high-precision geodesy, the global positioning method was used for determining the total tropospheric zenith delays (ZTD), which values are used to solve the problems of radio physics and meteorology. The angles of refraction and the true distances were estimated and compared in different seasons of the year. This study shows that the angles of refraction at the observation points located in the Baikal zone do not differ significantly in order of magnitude from the values estimated for other climatic zones.Рассматривается возможность использования пассивной спутниковой локации атмосферы с целью получения данных вертикального распределения давления, температуры и относительной влажности для моделирования высотной зависимости показателя преломления воздуха. Получены сезонные параметры экспоненциальной модели тропосферной рефракции над пунктами наблюдения IRKM (Иркутск), ULAZ (Улан-Удэ) и BADG (Бадары). В результате постобработки первичных GPS-данных достигается максимальная точность позиционирования. Помимо высокоточной геодезии метод глобального позиционирования позволяет определять полную тропосферную зенитную задержку (ZTD), которая имеет приложения в задачах радиофизики и метеорологии. Выполнены сравнительные расчеты углов рефракции и истинного расстояния в разные сезоны года. Показано несущественное отличие углов рефракции по порядку величин в пунктах наблюдения Байкальской зоны от других климатических зон

КОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ХУБСУГУЛЬСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В МОНГОЛИИ 11 ЯНВАРЯ 2021 г

The research provides an example of the GPS time series processing for monitoring of horizontal coseismic displacements during the 11 January 2021 M 6.7 Hovsgol earthquake, Mongolia. There has been developed a methodological approach to the study of coseismic displacements at the time of the earthquake. This paper presents the results of determining the values of horizontal coseismic displacements which are 0.6 mm in the junction zone between the Hovsgol and Tunka depressions and hundredths of a millimeter for the Siberian block and Transbaikalia areas. For stations located on the southern margin of the Siberian block and stations in Transbaikalia, the vectors of coseismic displacements are directed to the west. The calculated displacement vectors of the stations near the epicenter (MNDY and BADG) are directed to the southeast. Приведен пример обработки временных рядов GPS-наблюдений для оперативного исследования горизонтальных косейсмических смещений при Хубсугульском землетрясении в Монголии 11 января 2021 г. (М=6.7). Разработан методический подход для изучения косейсмических смещений в момент землетрясения. В работе представлены результаты определения значений горизонтальных косейсмических смещений, которые в зоне сочленения Хубсугульской и Тункинской впадин составляют 0.6 мм, а для районов Сибирского блока и Забайкалья – сотые доли миллиметра. Для станций, расположенных на южной окраине Сибирского блока, и станций Забайкалья, косейсмические смещения направлены на запад. Рассчитанные векторы смещений близлежащих к эпицентру станций (MNDY и BADG) направлены на юго-восток.

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ СИБИРСКАЯ ПЛАТФОРМА – ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКИЙ ПОДВИЖНЫЙ ПОЯС ПО ТЕЛЕСЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Deep velocity sections of the transition zone from the Siberian platform to the Central Asian mobile belt are constructed by teleseismic tomography and P-receiver function techniques. An array of the dense ancient Siberian craton is identified in the velocity sections with areas of high seismic velocity. In the SSW section MOBAL_2003, the surface boundary of the craton corresponds to the southern margin of the Siberian platform and is nearly vertical to a depth of 120 km. At larger depths, the craton slides almost horizontally underneath the Tunka rift area. At depths from 150 to 250 km, it is in contact with the area under the Khamar-Daban mountain range. In the southeast, according to the SE velocity section PASSCAL_1992 across the South Baikal basin and the Khamar-Daban mountain range, the Siberian craton thickness is reduced from 270 to 150 km at the contact of the Siberian platform with the Baikal folded area. In this contact zone, the upper part of the craton is wedge-shaped and has an angle of about 45° with the ground surface; it completely tapers off at a depth of 150 km to the east of Lake Baikal. The vertical configuration of the southern segment of the Siberian craton, which evolved with time, may determine the nature of the Baikal rifting in the Cenozoic. По скоростным разрезам, построенным методами телесейсмической томографии и продольной приемной функции, найдены особенности вертикальной конфигурации юга Сибирского кратона, влияющие на Байкальский рифтогенез. Кратон ассоциируется с выявленными на моделях областями повышенной сейсмической скорости. На юго-юго-западном разрезе MOBAL_2003 граница кратона на поверхности соответствует южной окраине Сибирской платформы и до глубины 120 км близка к вертикали. Глубже кратон почти горизонтально уходит под Тункинский рифт, достигая подножия Хамар-Дабана в интервале глубин 150–250 км. На юго-востоке вертикальная конфигурация границы кратона выявляется по форме высокоскоростной аномалии разреза PASSCAL_1992, пересекающего Южнобайкальскую впадину и Хамар-Дабан. Мощность аномалии, свидетельствующей о более высокоскоростной и плотной среде, на контакте Сибирской платформы с Байкальской складчатой областью уменьшается от 270 до 150 км. В районе контакта высокоскоростная аномалия принимает форму клина, который под углом около 45° задвигается от дневной поверхности под озеро Байкал и на глубине 150 км выклинивается восточнее озера.

Determination of tropospheric refraction over observation points IRKM (Irkutsk), ULAZ (Ulan-Ude) and BADG (Badary)

The article describes the possibility of using the passive satellite measurements of the atmosphere to investigate the vertical patterns of pressure, temperature and relative humidity and simulate the altitude dependence of the refractive index of air. The seasonal parameters were determined for the exponential model showing the tropospheric refraction over observation points IRKM (Irkutsk), ULAZ (Ulan-Ude) and BADG (Badary). Post-processing of the input GPS data was conducted to ensure the highest positioning accuracy. In addition to high-precision geodesy, the global positioning method was used for determining the total tropospheric zenith delays (ZTD), which values are used to solve the problems of radio physics and meteorology. The angles of refraction and the true distances were estimated and compared in different seasons of the year. This study shows that the angles of refraction at the observation points located in the Baikal zone do not differ significantly in order of magnitude from the values estimated for other climatic zones

THE DETERMINATION OF ATMOSPHERIC WATER CONTENT FROM METEOROLOGICAL AND GPS DATA

The Global Positioning System (GPS) based on satellites and the networks of dual frequency receivers are actively used for geodetic and geophysical applications, as well as for studying the ionosphere and troposphere. The atmospheric water content is in the focus of research as a key parameter for determining of the accuracy of weather forecasting and hydrological monitoring. The precision of atmospheric water content calculations depends on the accuracy of determination of the delays of signals propagating from GPS satellites to ground-based GPS receivers when geodynamic measurements are conducted. This paper describes a technique that allows us to estimate the integrated water vapor (IWV) in the atmosphere from measurements of GPS satellite signal delays.We consider remote sensing of the lower atmosphere by GPS measurements to detect the water vapor content in the conventional vertical column to the top level of the troposphere (up to 12 km above the Earth's surface). In studies of the propagation of signals from GPS satellites to ground receivers, the atmospheric water vapor is taken into account as a ‘wet’ component (ZWD) of the zenith tropospheric delay (ZTD). ZTD is the sum of ZHD (hydrostatic or ‘dry’ delay) and ZWD (‘wet’ delay). ZWD values can be converted with a very high confidence in integrated water vapor (IWV) values for each installed GPS receiver

DEEP STRUCTURE OF THE SIBERIAN PLATFORM – CENTRAL ASIAN MOBILE BELT TRANSITION ZONE FROM TELESEISMIC DATA

Deep velocity sections of the transition zone from the Siberian platform to the Central Asian mobile belt are constructed by teleseismic tomography and P-receiver function techniques. An array of the dense ancient Siberian craton is identified in the velocity sections with areas of high seismic velocity. In the SSW section MOBAL_2003, the surface boundary of the craton corresponds to the southern margin of the Siberian platform and is nearly vertical to a depth of 120 km. At larger depths, the craton slides almost horizontally underneath the Tunka rift area. At depths from 150 to 250 km, it is in contact with the area under the Khamar-Daban mountain range. In the southeast, according to the SE velocity section PASSCAL_1992 across the South Baikal basin and the Khamar-Daban mountain range, the Siberian craton thickness is reduced from 270 to 150 km at the contact of the Siberian platform with the Baikal folded area. In this contact zone, the upper part of the craton is wedge-shaped and has an angle of about 45° with the ground surface; it completely tapers off at a depth of 150 km to the east of Lake Baikal. The vertical configuration of the southern segment of the Siberian craton, which evolved with time, may determine the nature of the Baikal rifting in the Cenozoic