Review on the role of GNSS meteorology in monitoringwater vapor for atmospheric physics

Abstract

Después de 30 años desde el inicio de la meteorología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), o, más generalmente, del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), esta técnica ha demostrado ser un método confiable para recuperar el vapor de agua atmosférico; Es de bajo costo, independiente del clima, con alta resolución temporal y muy exacto y preciso. Las redes terrestres GNSS son cada vez más densas y las primeras estaciones instaladas cuentan ahora con series temporales bastante largas que permiten estudiar las características temporales del vapor de agua y su papel relevante dentro del sistema climático. En esta revisión, se reexaminan las diferentes metodologías GNSS para recuperar el contenido de vapor de agua atmosférico, como la tomografía, la conversión del retraso troposférico del GNSS en estimaciones de vapor de agua, los análisis de errores y las combinaciones de GNSS con otras fuentes para mejorar la información sobre el vapor de agua. Además, se discute el uso de estos datos en diferentes tipos de estudios. Por ejemplo, la técnica GNSS se utiliza comúnmente como herramienta de referencia para validar otros productos de vapor de agua (por ejemplo, radiosondeos, radiómetros a bordo de plataformas satelitales o instrumentos terrestres). Además, las recuperaciones GNSS se utilizan ampliamente para determinar la alta variabilidad espacio-temporal y las tendencias a largo plazo del vapor de agua atmosférico o en modelos con el objetivo de determinar su notable influencia en el sistema climático (por ejemplo, asimilación en la predicción numérica, como aportación a modelos de transferencia radiativa, estudio de patrones de circulación, etc.).

After 30 years since the beginning of the Global Positioning System (GPS), or, more generally, Global Navigation Satellite System (GNSS) meteorology, this technique has proven to be a reliable method for retrieving atmospheric water vapor; it is low-cost, weather independent, with high temporal resolution and is highly accurate and precise. GNSS ground-based networks are becoming denser, and the first stations installed have now quite long time-series that allow the study of the temporal features of water vapor and its relevant role inside the climate system. In this review, the different GNSS methodologies to retrieve atmospheric water vapor content re-examined, such as tomography, conversion of GNSS tropospheric delay to water vapor estimates, analyses of errors, and combinations of GNSS with other sources to enhance water vapor information. Moreover, the use of these data in different kinds of studies is discussed. For instance, the GNSS technique is commonly used as a reference tool for validating other water vapor products (e.g., radiosounding, radiometers onboard satellite platforms or ground-based instruments). Additionally, GNSS retrievals are largely used in order to determine the high spatio-temporal variability and long-term trends of atmospheric water vapor or in models with the goal of determining its notable influence on the climate system (e.g., assimilation in numerical prediction, as input to radiative transfer models, study of circulation patterns, etc.).