1.感知地震
几个世纪以来，地球科学家一直依靠地震仪来测量地面晃动的程度，以评估地震的规模和严重程度 。GPS接收器具有不同的探测目的：跟踪发生在非常慢的尺度上的地质过程，例如地球板块构造的过程中相互碾磨的速率 。
之前大多数研究人员认为GPS无法足够准确，足够快地测量位置，无法用于评估地震 。但是事实证明，科学家可以从GPS卫星传输到地球的信号中提取更多信息 。
这些信号分为两个部分 。一个是每个GPS卫星发射的唯一的数字代码 。第二个是较短波长的“载波”信号，该信号从卫星发送代码 。由于载波信号具有较短的波长（仅20厘米），而数字编码的较长波长则只有几十或几百米，因此载波信号提供了一种高分辨率，可以在地球表面上精确定位点 。科学家，测量师，军队和其他人员通常需要非常精确的GPS位置，他们需要一个更复杂的GPS接收器 。
工程师还在不断提高GPS接收器更新位置的速度，这意味着它们可以每秒刷新自己20次或更多 。当可以如此迅速地进行精确测量时，GPS就能用来检查地震期间地面的运动方式 。
2003年，使用遍布美国西部的GPS接收器，科学家研究了阿拉斯加7.9级地震当中的地震波引起地面移动 。2011年，研究人员已经能够获取有关席卷日本的9.1级地震的GPS数据，并显示地震发生时海底移动了惊人的60米 。现在，科学家正在更广泛地研究GPS数据如何帮助他们快速评估地震，他们利用地震震中附近GPS站的信息，可以在10秒内确定地震是破坏性的7级还是完全破坏性的9级地震 。
美国西海岸的研究人员甚至已经将GPS整合到地震预警系统当中，该系统可以检测到地面震动，并通知遥远城市的人地震是否可能很快到达 。
2.监视火山
除地震外，GPS的还可以帮助人们对其他自然灾害做出更快的反应 。
例如，许多火山观测站也装备了GPS接收器，由于岩浆开始移动时，通常也会引起地表移动 。通过监视火山周围的GPS站如何随时间上升或下降，研究人员可以更好地了解熔融岩石的流动 。
去年夏威夷基拉韦厄火山大喷发之前，研究人员使用GPS来了解火山的移动情况 。当地官员利用这些信息来帮助决定从哪些地区撤离居民 。
即使在火山爆发后，GPS数据也可能有用 。由于信号从卫星传播到地面，因此它们必须穿过火山喷入空中的物质 。
2013年，几个研究小组研究了四年前阿拉斯加的里道特火山喷发的GPS数据，发现这些信号在喷发开始后不久就失真了 。通过研究失真，科学家可以估算出喷出了多少灰烬，以及其运行速度有多快 。
科学家一直在研究使用智能手机的GPS接收器实现火山监测 。这可能使火山学家能够建立一个相对便宜的GPS网络，并在烟羽上升时对其进行监控 。对于飞机来说，火山羽流是一个大问题，飞机必须绕着火山灰飞行，以避免微粒堵塞喷气发动机的风险 。
3.探雪
GPS某些最出乎意料的用途来自其信号中最混乱的部分：反射到地面的部分 。
典型的GPS接收器，如智能手机中的接收器大多会拾取直接来自我们头顶的GPS卫星信号 。但是，它还会拾取在您正在行走的地面上反弹并反射到智能手机上的信号 。
多年以来，科学家一直认为这些反射信号不过是噪声，某种回声使数据模糊不清，使人们很难弄清发生了什么 。但是研究人员认为，可以利用这些GPS接收器中的回波 。他们研究了从地面反射的信号的频率，以及这些信号与直接到达接收器的信号如何结合，从而推断出回声反射出来的表面质量 。
这种方法使科学家可以了解GPS接收器下方的地面情况，比如土壤中含有多少水分，或者表面上积雪了多少 。地面上积雪越多，回波与接收器之间的距离越短 。GPS站可以用作积雪传感器来测量积雪深度 。
该技术在北极和南极洲也很有效，那里很少有气象站全年监测降雪 。科学家们研究了2007年至2017年在西南极洲23个GPS站的积雪数据 。他们发现GPS站可以直接测量变化的积雪 。对于希望评估冬季南极冰盖积雪的数量以及与每年夏季融化的雪量，这是至关重要的信息 。
4.感知沉降
5.分析大气
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