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Zitate wie “Aber auch vom GPS-Hersteller wird oft angegeben, dass bei schlechter Sicht/Bewölkung die GPS-Verbindung schlechter oder unmöglich ist.” ließt man häufig im Internet. Wir erklären, warum das so nicht stimmt.

Gerüchte halten sich gerne. Besonders gerne im Internet. In Wahrheit ist der Störfaktor "Wetter" beim GPS-Empfang für den Otto-Normalnutzer nicht von Bedeutung, sondern von wissenschaftlicher Natur.

GPS wurde wetterunabhängig ausgelegt

Alle GNNS (Global Navigation Satellite Systems) wie GPS (USA), GLONASS (Russland), GALILLEO (Europa) verwenden mit Bedacht gewählte Sendefrequenzen die möglichst wenig auf atmosphärische Störungen reagieren. Grundsätzlich ist GNNS wetterunabhängig einsetzbar. Zivile GPS-Empfänger verwenden Funkwellen im L1-Band (Frequenz 1575,42 MHz). Daraus resultiert eine Wellenlänge von 19,05 cm.

Die Wellenlänge macht's

Da Objekte mit einer Größe weit unter der Wellenlänge quasi keine Relevanz für die Wellenausbreitung besitzen, stören Wassertropfen überhaupt nicht. Nebeltropfen sind noch kleiner. Bei Hagelkörnern oder soliden Schneeflocken mit 19cm Durchmesser dürfte der GPS-Empfang die kleinste Sorge sein.

Die Störungen im Bereich der Atmosphäre sind also für die “normale”GPS-Nutzung zu vernachlässigen. Das US-Militär will seine Einsätze ja nicht wegen schlechtem Wetter abbrechen. Ein dichtes Blätterdach - je dichter und nasser bzw. wasserhaltiger desto mehr - erhöht jedoch die Dämpfung dagegen merklich. Die Blätter sind jedoch auch wesentlich größer als Regentropfen.

Woher kommt das Gerücht?

Wir vermuten, dass das Missverständnis seinen Ursprung in dem Ausdruck "visible Satellites" (sichtbare Satelliten) hat. Ein GPS-Empfänger sieht allerdings nicht wie das menschliche Auge. "Empfangbare Satellitensignale" trifft die Wahrheit wohl besser. Während wir Menschen bei Nacht und Nebel wirklich nicht weit sehen können, stört sich der GPS-Empfänger kaum daran. Oder fiel schon mal Ihr Navi bei Einsetzen der Dämmerung oder Schneefall aus? Wohl kaum.

Was stört den GPS-Empfang wirklich?

Die größten Störungen des GPS-Empfangs rühren aus Störungen in der Ionosphäre her. Dort gibt es keine Wolken oder Regen aber Sonnenwinde die starken Einfluss nehmen können. Lesen Sie hierzu: Wie genau ist GPS? Oder warum das keiner so genau sagen kann!

GPS-Signale sind sehr schwach

Die Signale der GPS-Satelliten sind allerdings generell sehr schwach. So schwach, dass die ersten GPS-Empfänger scheinbar wirklich "freie Sicht" zum Himmel brauchten. Schon das Blätterdach im Wald dämpft das Signal generell so stark ab, dass die ersten GPS-Chips und -Antennen kaum noch Chancen hatten die GPS-Signale zu erkennen. Solche Probleme kannten wir noch ca. 1990 mit dem Garmin GPS 55.

Spätestens seit der Einführung der Generation der SiRF III-Chips - wie im viel kleineren Dawntech di-GPS - gehören diese Probleme weitgehend zur Vergangenheit. (Abbildung: Garmin GPS 55 und Dawntech di-GPS auf Nikon D90)

Nachts, wenn man nichts sieht, ist GPS genauer

Sogenannte ionosphärische Störungen, in der Zone über der Atmosphäre, stören den GPS-Empfang wie gesagt weitaus stärker als das Wetter darunter. Die durch Sonnenwinde verursachten Effekte, führen in der Regel allerdings ebenfalls nur zu Ungenauigkeiten bei der Positionsermittlung und verhindern sie nicht. Da Sonnenwinde besonders Tags relevant sind, ist eine GPS-Ortsbestimmung in der Regel nachts genauer als am Tag. Und nachts sehen wir Menschen meist noch weniger als bei Regen oder Nebel.

GPS-Störungen sind aber messbar!

Messbar ist vielleicht etwa zu hoch gegriffen. Die Auswirkungen des Wetters auf den GPS-Empfang sind jedoch statistisch erfassbar. Ein kleiner aber feiner Unterschied für den Wissenschaftler. Meteorologen und Physiker am Geoforschungszentrum in Potsdam (GFZ) nutzen die minimalen Änderungen der GPS-Signallaufzeiten zu wissenschaftlich zu nutzen. Dabei geht es jedoch um den für das menschliche Auge wiederum weitegehend unsichtbaren Wasserdampf (gasförmiges Wasser) und nicht um Regen oder Nebel. Auf die GPS-Genauigkeit hat allerdings auch der Wasserdampf nur geringste Auswirkungen.

Wer es wirklich genau wissen möchte, dem legen wir folgende Lektüre nahe:

G. Beyerle, J. Wickert, T. Schmidt and Ch. Reigber, Atmospheric sounding by GNSS radio occultation: An analysis of the negative refractivity bias using CHAMP observations, J. Geophys. Res., 109 (D1), D01106, doi:10.1029/2003JD003922, 2004.

Luo, Xiaoguang; Mayer, Michael; Heck, Bernhard, Fakultät für Bauingenieur-, Geo- und Umweltwissenschaften, Bestimmung von hochauflösenden Wasserdampffeldern unter Berücksichtigung von GNSS-Doppeldifferenzresiduen. Verlag: Universitätsverlag Karlsruhe, Karlsruhe, Jahr: 2007, Serie: Schriftenreihe des Studiengangs Geodäsie und Geoinformatik ; 2007,2