GFZ-Wissenschaftler haben die GNSS-RO-Technik wesentlich mitentwickelt und bahnbrechende Beiträge geleistet. Herausragend ist dabei die deutsche CHAMP-Satellitenmission, die vom GFZ koordiniert wurde. CHAMP-Daten (2001-2008) wurden weltweit erstmals kontinuierlich und operationell zur Verfügung gestellt und wurden erstmals 2006 für die Verbesserung globaler Wettervorhersagemodelle genutzt. Von 2006-2017 lieferte das GFZ RO-Daten von der GRACE-Mission. Derzeit werden am GFZ die RO-Daten von GRACE-FO (seit 2020), TerraSAR-X (seit 2008) und Tandem-X (seit 2011) operationell prozessiert und den weltweit führenden Wetterdiensten zur Verfügung gestellt. Das GFZ trägt damit kontinuierlich zum globalen RO-Datensatz bei. Einen Überblick über weitere RO-Missionen und -Daten findet man bei UCAR.

Zusätzlich werden am GFZ die RO-Analyseergebnisse auch als Basis für wissenschaftliche Untersuchungen genutzt, u.a. zu Veränderungen der Temperatur in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre und zur Tropopausendynamik (Klimamonitoring), zur Analyse von atmosphärischen Schwerewellen oder zum Auftreten ionosphärischer Störungen (sporadische E-Schichten, äquatoriale „Plasma-Bubbles“).

Im neuesten IPCC-Bericht werden erstmals RO-Daten zur Charakterisierung von Klimaänderungen in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre verwendet. Eine Einbindung sporadischer E-Schichten in die Internationale Referenz-Ionosphäre ist in Vorbereitung.

Wissenschaftler der Arbeitsgruppe GNSS-Radiookkultation arbeiten aktuell in einem DFG-Forschungsprojekt zur Beobachtung und Modellierung von Weltraumwetter und in weiteren nationalen und internationalen Programmen und Gremien mit (APARC ATC, IROWG, IAGA), sowie als Associate Editor für „Advances in Space Research“.

In der Verantwortung der Arbeitsgruppe liegt auch der Betrieb des Wasserdampfradiometers und die Auswertung der Daten.

Die Arbeiten auf dem Gebiet der GNSS-Radiookkultation am GFZ erfolgen im Rahmen des Topic 1 „The Atmosphere in Global Change“ des Helmholtz-Forschungsprogramms „Changing Earth - Sustaining our Future“ (POF4).

• Beobachtung und Modellierung von Weltraumwettererscheinungen mit innovativen Satellitenverfahren“ in Kooperation mit National Central University, Taiwan
• International Radio Occultation Working Group, Climate
• Atmospheric Temperature Changes and their Drivers

• 2015-2022, DFG-Schwerpunktprogramm „DynamicEarth“: Globale Beobachtung von sporadischen E Schichten in der Ionosphäre und ihre Verbindung zu atmosphärischen und ionosphärischen Phänomenen, mehr Informationen hier
• 2015-2020, StRATEGy (DFG): "Characterization of atmospheric processes related to hydro-meteorological extreme events over the south-central Andes" im Rahmen der „International Research Training Group“ der Universität Potsdam
• 2014-2019, AGWOM (BMBF): „Atmospheric Gravity Waves: Observation and Modeling“ in Kooperation mit der Universität Leipzig und der Austral-Universität Buenos Aires
• MuSE (Multi-Satelliten basierte Rekonstruktion der Elektronendichte in der Ionosphäre und Plasmasphäre)

Alexander, P., de la Torre, A., and Schmidt, T. (2024): Global stratospheric properties of gravity waves from 1 year of radio occultations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129, e2023JD040609. doi.org/10.1029/2023JD040609.

Alexander P., Schmidt T., and de la Torre, A. (2018): A method to determine gravity wave net momentum flux, propagation direction, and “real” wavelengths: A GPS radio occultations soundings case study. Earth and Space Science, 5, 222–230, doi.org/10.1002/2017EA000342.

Anthes, R.A. (2011): Exploring Earth's atmosphere with radio occultation: contributions to weather, climate and space weather. Atmos. Meas. Tech., 4, 1077-1103, doi:10.5194/amt-4-1077-2011.

Arras, C., Resende Chagas, L. C., Senevirathna, G., Kepkar, A., Wickert, J. (2022): Sporadic E layer characteristics at equatorial latitudes as observed by GNSS Radio Occultation measurements. - Earth Planets and Space, 74, 163. https://doi.org/10.1186/s40623-022-01718-y

Arras, C., and Wickert, J. (2017): Estimation of ionospheric sporadic E intensities from GPS radio occultation measurements, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, doi: 10.1016/j.jastp.2017.08.006.

Hierro, R., Burgos Fonseca, Y., Ramezani Ziarani, M., Llamedo, P., Schmidt, T., de la Torre, A., Alexander, P. (2020): On the behavior of rainfall maxima at the eastern Andes, Atmospheric Research, 234, 104792, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.104792.

Jacobi, C., Kandieva, K., Arras, C. (2023): Migrating and nonmigrating tidal signatures in sporadic E layer occurrence rates. - Advances in Radio Science, 20, 85-92, https://doi.org/10.5194/ars-20-85-2023

Jacobi, C., Arras, C. (2019): Tidal wind shear observed by meteor radar and comparison with sporadic E occurrence rates based on GPS radio occultation observations. - Advances in Radio Science, 17, 213-224, https://doi.org/10.5194/ars-17-213-2019

Jacobi, C., Arras, C., Geißler, C., Lilienthal, F. (2019): Quarterdiurnal signature in sporadic E occurrence rates and comparison with neutral wind shear. - Annales Geophysicae, 37, 273-288, https://doi.org/10.5194/angeo-37-273-2019

Kepkar, A., Arras, C., Wickert, J., Schuh, H., Alizadeh, M., Tsai, L.-C. (2020): Occurrence climatology of equatorial plasma bubbles derived using FormoSat-3 ∕ COSMIC GPS radio occultation data. - Annales Geophysicae, 38, 611-623, https://doi.org/10.5194/angeo-38-611-2020

Lilienthal, F., Jacobi, C., Schmidt, T., de la Torre, A., and Alexander, P. (2017): On the influence of zonal gravity wave distributions on the Southern Hemisphere winter circulation, Ann. Geophys., 35, 785–798, https://doi.org/10.5194/angeo-35-785-2017.

Ramezani Ziarani, M., Bookhagen, B., Schmidt, T., Wickert, J., de la Torre, A., Deng, Z., Calori, A. (2021): A Model for the Relationship between Rainfall, GNSS-Derived Integrated Water Vapour, and CAPE in the Eastern Central Andes, Remote Sens. 2021, 13(18), 3788; https://doi.org/10.3390/rs13183788.

Ramezani Ziarani, M., Bookhagen, B., Schmidt, T., Wickert, J., de la Torre, A., Hierro, R. (2019): Using Convective Available Potential Energy (CAPE) and Dew-Point Temperature to Characterize Rainfall-Extreme Events in the South-Central Andes, Atmosphere 2019, 10(7), 379, https://doi.org/10.3390/atmos10070379.

Resende, L. C. A., Zhu, Y., Denardini, C. M., Moro, J., Da Silva, L. A., Arras, C., Chagas, R. A. J., Chen, S. S., Marchezi, J. P., Carmo, C. S., Picanço, G. A. S., Silva, R. P., Wang, C., Li, H., Liu, Z. (2022): Worldwide study of the Sporadic E (Es) layer development during a space weather event. - Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 241, 105966, https://doi.org/10.1016/j.jastp.2022.105966

Resende Chagas, L. C., Shi, J. K., Denardini, C. M., Batista, I. S., Nogueira, P. A. B., Arras, C., Andrioli, V. F., Moro, J., Da Silva, L. A., Carrasco, A. J., Barbosa, P. F., Wang, C., Liu, Z. (2020): The Influence of Disturbance Dynamo Electric Field in the Formation of Strong SporadicELayers Over Boa Vista, a Low‐Latitude Station in the American Sector. - Journal of Geophysical Research: Space Physics, 125, 7, e2019JA027519, https://doi.org/10.1029/2019JA027519

Schmidt, T., Schreiner, P., and Wickert, J. (2024): GNSS radio occultation data for weather forecast and climate research, DKT-13-45, https://doi.org/10.5194/dkt-13-45.

Schmidt, T., Schreiner, P., and Wickert, J., Iijima, B.A., Ao, C.O., Tien, J.Y., and Meehan, T.K. (2022): GRACE-FO Radio Occultation Data Processing, GSTM2022-101, https://doi.org/10.5194/gstm2022-101.

Schmidt, T., P. Alexander, A. de la Torre (2016): Stratospheric gravity wave momentum flux from radio occultations. J. Geophys. Res. Atmos., 121, doi:10.1002/2015JD024135.

Schmidt, T., Schoon, L., Dobslaw, H., Matthes, K., Thomas, M., Wickert, J. (2016): UTLS temperature validation of MPI-ESM decadal hindcast experiments with GPS radio occultations, Meteorologische Zeitschrift, Vol. 25, No. 6, 673-683, doi:10.1127/metz/2015/0601.

Schmidt, T., J. Wickert, A. Haser (2010): Variability of the upper troposphere and lower stratosphere observed with GPS radio occultation bending angles and temperatures. Adv. Space Res., 46(2), 150-161, doi:10.1016/j.asr.2010.01.021.

Sobhkhiz-Miandehi, S., Yamazaki, Y., Arras, C., Themens, D. (2023): A comparison of FORMOSAT-3/COSMIC radio occultation and ionosonde measurements in sporadic E detection over mid- and low-latitude regions. - Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 10, 1198071, https://doi.org/10.3389/fspas.2023.1198071

Sobhkhiz-Miandehi, S., Yamazaki, Y., Arras, C., Miyoshi, Y., Shinagawa, H. (2023): Correction: Comparison of the tidal signatures in sporadic E and vertical ion convergence rate, using FORMOSAT-3/COSMIC radio occultation observations and GAIA model. - Earth Planets and Space, 75, 160, https://doi.org/10.1186/s40623-023-01906-4

Steiner, A.K., Ladstädter, F., Randel, W.J., Maycock, A.C., Fu, Q., Claud, C., Gleisner, H., Haimberger, L., Ho, S.-P., Keckhut, P., Leblanc, T., Mears, C., Polvani, L.M., Santer, B.D., Schmidt, T., Sofieva, V., Wing, R., and Zou, C.-Z. (2020): Observed Temperature Changes in the Troposphere and Stratosphere from 1979 to 2018, Journal of Climate, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0998.1.

Steiner, A. K., Ladstädter, F., Ao, C. O., Gleisner, H., Ho, S.-P., Hunt, D., Schmidt, T., Foelsche, U., Kirchengast, G., Kuo, Y.-H., Lauritsen, K. B., Mannucci, A. J., Nielsen, J. K., Schreiner, W., Schwärz, M., Sokolovskiy, S., Syndergaard, S., and Wickert, J. (2020): Consistency and structural uncertainty of multi-mission GPS radio occultation records, Atmos. Meas. Tech., 13, 2547–2575, https://doi.org/10.5194/amt-13-2547-2020.

de la Torre, A., Alexander, P., Schmidt, T., Llamedo, P., and Hierro, R. (2018): On the distortions in calculated GW parameters during slanted atmospheric soundings, Atmos. Meas. Tech., 11, 1363–1375, doi.org/10.5194/amt-11-1363-2018.

Wang, W., Shangguan, M., Tian, W., Schmidt, T., and Ding, A. (2019): Large uncertainties in estimation of tropical tropopause temperature variabilities due to model vertical resolution, Geophysical Research Letters, 46, 10,043–10,052. doi.org/10.1029/2019GL084112.

Wilhelmsen, H., Ladstädter, F., Schmidt, T., and Steiner, A. K. (2020): Double tropopauses and the tropical belt connected to ENSO. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL089027, https://doi.org/10.1029/2020GL089027

Wickert, J., Michalak, G., Schmidt, T., Beyerle, G., Cheng, C. Z., Healy, S. B., Heise, S., Huang, C. Y., Jakowski, N., Köhler, W., Mayer, C., Offiler, D., Ozawa, E., Pavelyev, A. G., Rothacher, M., Tapley, B., Arras, C. (2009): GPS radio occultation: results from CHAMP, GRACE and FORMOSAT-3/COSMIC. - Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, 20, 1, 35-50, doi:10.3319/TAO.2007.12.26.01(F3C).

Wickert, J. (2002): Das CHAMP-Radiookkultationsexperiment: Algorithmen, Prozessierungssystem und Ergebnisse, Scientific Technical Report STR02/07, GFZ, Potsdam.

Yamazaki, Y., Arras, C., Andoh, S., Miyoshi, Y., Shinagawa, H., Harding, B. J., Englert, C. R., Immel, T. J., Sobhkhiz-Miandehi, S., Stolle, C. (2022): Examining the Wind Shear Theory of Sporadic E With ICON/MIGHTI Winds and COSMIC‐2 Radio 2 Occultation Data. - Geophysical Research Letters, 49, 1, e2021GL096202, https://doi.org/10.1029/2021GL096202