gps的功能网络GPS的功能( 二 )

在火山爆发后，GPS数据也很有用。由于信号从卫星传播到地面，必须穿过火山喷入空中的物质。2013年，几个研究组研究了四年前阿拉斯加的里道特火山（Redoubt volcano）喷发时获得的GPS数据，发现这些信号在喷发开始不久后就失真了。
通过研究这些失真信号，科学家可以估算火山灰的喷出量及其扩散速率。在随后的一篇论文中，Larson称之为“检测火山羽流（volcanic plumes）的新方法。”
她和同事一直在研究利用手机的各种GPS接收器，而非昂贵的专业接收机来实现此目的。这使火山学家能够建立一个相对低廉的GPS网络，并在火山灰羽流上升时对其进行监测。而对于飞机来说，火山羽流是一个大问题，为了不让火山喷出的微粒堵塞喷气发动机，飞机必须绕开灰烬飞行。
探查冰雪
GPS信号中最混乱的部分——地面反射的信息，还有一些出乎意料的应用。
典型的GPS接收器如手机，通常会选择接收直接来自上方GPS卫星的信号。但它也同样会接收一些地面反射到手机的信号。
多年以来，科学家一直认为这些反射信号不过是噪声：一种会污染数据的反射波，会干扰人们对真实数据的判断。但大约15年前，Larson和其他人开始思考，能否充分利用专业的GPS接收器接收的反射波。她开始研究由地面反射的信号的频率，以及这些信号与直接到接收器的信号的结合方式。据此，她可以推测反射表面的材料。Larson说，“我们只是对这些反射波进行了逆向工程分析。”
这种方法使科学家能了解GPS接收器下方地面的相关信息，例如土壤含水量或地表积雪量。另外，在以积雪作为主要水源的山区，GPS站可以用作积雪传感器来测量积雪深度。
这项技术在几乎没有全年降雪监测气象站的北极和南极也很有效。在2007年至2017年间，就职于科罗拉多矿业学院的Matt Siegfried和同事研究了，南极洲西部23个GPS站的冰雪积累情况。利用获得的数据，他们可以直接测量积雪量的变化。毋庸置疑，这些数据信息对评估南极冰盖冬季积雪量与夏季融雪量的比较关系，是至关重要的。
感知土地下沉
起初，GPS还只是一种实时位置测量方法，但它在监测水位变化方面也很有用。
今年7月，博尔德UNAVCO地球物理研究组织的工程师John Galetzka，在孟加拉国恒河和雅鲁藏布江的交界处安装了GPS站。此举的目的是测量河流沉积物是否因压迫致密化，地面是否正在缓慢下沉，是否在热带台风带来的强降雨和海平面上升时，更容易引发洪水。“GPS是一个出色的工具，” Galetzka说，“并且它不止能帮助解决一个问题。”
在该地区红树林边缘的Sonatala农业社区中，Galetzka和同事在一所小学的混凝土屋顶上放置了一个GPS测站，并在附近稻田中插进土地的树杆上放置了第二个GPS站。如果地面真的在下沉，那么第二个GPS站看起来就会像是从地面慢慢冒出来一样。通过测量站点下方的GPS反射，科学家们还可以测量，如雨季稻田的积水量等一系列指标。
海洋学家和水手也可以用GPS接收器来用作验潮仪。Larson在处理阿拉斯加卡彻马克湾（Kachemak Bay）的GPS数据时偶然发现了这一点。该站为研究建筑变形而建立，但这一海湾也存在美国最大的潮汐涨落现象。Larson查看了由水面反射到达接收器的GPS信号，发现它们几乎可以像附近海港真正的验潮仪一样准确地追踪潮汐变化。这可能会帮助尚未设置长期验潮仪的地区，但前提是这些附近必须恰好有GPS站。
分析大气成分
最后，GPS能以科学家在几年之前还认为不可能的方式，筛选出有关大气的信息。水蒸气，带电粒子和其他因素都会延迟GPS信号在大气中的传播，基于此，研究人员能做出新的发现。
一组科学家使用GPS接收器来研究大气中，以雨或雪的形式产生降水的水蒸气含量。研究人员利用这些数据信息来计算大雨带来的降水量，从而使天气播报员能够对南加州等地的山洪预测结果，进行更为精细的调整。在2013年7月的一场暴风雨中，气象学家使用GPS数据来跟踪湿润季风在岸上的移动，在山洪暴发前17分钟，发布了关键的预警信息。
当GPS信号在大气电离层（即高层大气的带电部分）中传播时，也会受到影响。而海啸的力量能使大气产生变化，这种变化可以影响至电离层。科学家已开始利用GPS数据跟踪海啸在洋面以下运动时，大气电离层的变化。将来，这项技术或许可以补充传统的海啸预警方法：即使用遍布海洋的GPS浮标观测点，来测量海啸震荡波的高度。

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