Abstract. This work presents a comprehensive global GNSS climate data record derived from 5085 stations, spanning a 22-year time period 2000–2021. Generated through the GPAC-Repro campaign, the dataset utilises state-of-the-art processing methodologies and precise products from the International GNSS Service (IGS) Repro-3 initiative. The dataset includes high-quality hourly estimates of Zenith Total Delay (ZTD) and Precipitable Water Vapour (PWV), offering improved accuracy and spatiotemporal coverage. A rigorous data screening and quality assessment framework was implemented, including formal error detection, offset identification, and extensive cross-validation with ERA5 reanalysis dataset, radiosonde profiles, and Very Long Baseline Interferometry (VLBI) measurements. Collectively, these efforts ensured the consistency, accuracy, and homogeneity of the dataset. The insights provided by the dataset address critical data gaps in global climate observing systems and provide a robust foundation for advancing climate research and applications.
We provide data of a case study from the GNSS station Wettzell, Germany (WTZR). This data set contains snow depth derived from GNSS data using reflectometry. It covers a time period from July 1, 2012 to July 1, 2015 and gives the integral snow depth over an area of about 150 by 30 m. The data are daily averages based on daily measurements from 4 different satellites. The GNSS derived snow depth was validated by observations from ultrasonic sensors (US). The detailed description of the processing, the evaluation with US and the discussion of the results is described in Vey et al. (2016). The data are provided in ASCII format with four colums:
GNSS data (file Vey-et-al-2016-GNSS_2012_15.txt):
(1) year (YEAR) (2) day of the year (DOY) (3) snow depth (SD cm) from GNSS (4) accuracy, root mean square error (RMSE cm)
Ultrasonic Sensor data (file Vey-et-al-2016-US_2012_15..txt):
(1) year (YEAR) (2) day of the year (DOY) (3) SD_US_pillow (cm) snow depth from the US sensor located above snow pillow (4) SD_US_SPA(cm) snow depth from the US sensor located at the snow pack analyzer
This data publication comprises (1) a one-year data set of ground-based GPS raw signal observations (inphase and quadphase C/A code correlation sums, NCO phases, pseudoranges) aiming at geometric elevation angles below +2°, (2) the "OpenGPS" receiver software and (3) MATLAB source code to access the raw data files.
(1) ground-based GPS raw signal observations: Within the "GLESER" measurement campaign 2581 validated setting events were recorded by the "OpenGPS" open-loop tracking receiver at an observation site located at 52.3808°N, 13.0642°E (Potsdam, Germany) between January and December 2014. The instrument provided on average 8.3 observations per day with three data gaps (29 January to 1 February, 29–31 August and 18–22 December 2014) caused by hardware or software problems, operator errors or other technical reasons. Between 15 July and 6 September the "OpenGPS" receiver malfunctioned due to an operator error and 437 observations from that time period are removed from the data set leaving 2581 low-elevation events.Raw data files are stored in compressed tar archives each covering one week of observations. For more information see document "readme-gleser-dataset.pdf".(2) "OpenGPS" receiver software: The compressed tar archive "gleser-OpenGPS-src.tar.gz" includes (C code) sources of the OpenGPS receiver hardware. The receiver software is designed for "OpenSourceGPS"-compatible hardware (Kelley, 2002) and Linux operating system. During the 2014 campaign kernel version 2.6.32 (OpenSUSE version 11.3) with real-time extension module RTAI (RealTime Application Interface for Linux) version 3.8.1 was used. For more information see the document "readme-gleser-OpenGPS.pdf".
(3) MATLAB source code: The compressed tar archive "gleser-readdata-src.tar.gz" contains a MATLAB function file that may be used to access the raw data files. For more information see the document "readme-gleser-readdata.pdf".
Im Rahmen des Projektes werden Aussagen über langfristige Wasserstandsänderungen samt deren Unsicherheiten als eine Grundlage für die Modellierung von Klimaänderungen und darauf aufbauenden Anpassungsstrategien getroffen. Ein Hauptziel dieses Projektes ist es, exakte und absolute Georeferenzierungen der Pegelnullpunkte (insbesondere deren Höhenlagen) zu bestimmen, so dass eine exakte und absolute Georeferenzierung der Wasserstände zu jedem beliebigen Zeitpunkt innerhalb der Aufzeichnungsdauer der Wasserstandssensoren ermöglicht wird. Die Georeferenzierung erfolgt in einem einheitlichen und globalkompatiblen Referenzsystem. Dadurch wird eine zeitliche und örtliche Homogenität der Wasserstandsdaten erreicht, wodurch eine (auch grenzüberschreitende) Vergleichbarkeit ermöglicht wird. Dabei wird auf den Ergebnissen des KFKI (Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen) -Projektes 'IKÜS' aufgebaut. Die tektonisch bzw. anthropogen bedingten Krustenbewegungen werden durch Auswertung, Kombination und Integration von klassischen und satellitengestützten Messmethoden ermittelt und als Korrekturen an die ermittelten Wasserstände angebracht. Durch die Einrichtung und integrierte Auswertung von GNSS-Messstationen auf Pegeln wird eine Verknüpfungsmöglichkeit zwischen den klassischen Pegelmessungen und den satellitengestützten Messverfahren (Satellitenaltimetrie) geschaffen.
Das Gesamtziel des Vorhabens 'Schnelle Datenübermittlung für ein GNSS (Global Navigation Satellite System) gestütztes Wasserstandsmesssystem (G-WaLe) im Katastrophenfall' ist es, die für das GNSS basierte Wasserstandsmesssystem G-WaLe notwendigen Kommunikations- und Softwaretools für den sicheren und schnellen Datentransfer, u.a. bei Messungen in von Hochwasser betroffenen Gebieten, zu entwickeln. Das Vorhaben gliedert sich in 7 Arbeitspakete, die Arbeitspakete AP4 und AP5 werden ausschließlich vom Projektpartner etamax ausgeführt: AP1 Anforderungskatalog für die Softwaretools. AP2: Datenkommunikation und -management. AP3: Entwicklung 'G2MIKE'. AP4: Entwicklung Satellitenkommunikationseinheit 'com-WaLe' (etamax). AP5: Kommunikationsinterface / Systemintegration von 'com-WaLe' (etamax). AP6: Testphase der entwickelten Tools. AP7: Benutzerhandbücher der entwickelten Tools. Hochwasser führen jährlich zu volkswirtschaftlichen Schäden in Milliardenhöhe. Die in diesem Vorhaben entwickelten Tools zur Satellitenkommunikation und Datenmanagement sind integrativer Bestandteil des Gesamtprojektes G-WaLe. Mit diesem sollen kostengünstig Wasserstände, insbesondere im Hochwasserfall, auf GNSS-Basis gemessen werden. Das System zeichnet sich durch seine schnelle, mobile Einsatzfähigkeit auch in Gebieten mit schlechter Infrastruktur aus. Es kann auch hervorragend auf Überschwemmungsflächen und in schwer zugänglichen Gebieten eingesetzt werden. Durch die Verwendung der erfassten Daten in Hochwasservorhersagesystemen können z.B. die Vorhersage verbessert und die Schäden - durch rechtzeitige Vorwarnung - verringert werden. Die in diesem Vorhaben entwickelten Tools können nicht nur für G-WaLe verwendet werden, sie können auch für ähnliche Einsätze im Bereich der Satellitenkommunikation und des Datenmanagements verwendet werden.