基于无线电探空的武汉大气加权平均温度模型研究

以武汉地区为例,本文推导无线电探空推导的大气加权平均温度模型并对其可靠性进行检验。采用武汉无线电探空数据推算武汉地区的大气加权平均温度计算模型,以此模型计算GPS可降水量,通过与无线电探空结果比较来检验该模型的精确度。在WHDH站GPS可降水量与无线电探空的比较中,两者差值的均方根为3.0mm,两者的相关性达到了0.952。利用中国地壳运动监测网络2002年武汉站GPS数据和武汉地区大气加权平均温度模型推算的可降水量与无线电探空比较,GPS可降水量与无线电探空可降水量在数值上和发展趋势上比较接近,说明了无线电探空的大气加权平均温度模型的可靠性。     

GPS气象的可靠性检核研究

本文通过对GPS湿延迟和水汽辐射计、GPS可降水量与无线电探空资料的比较,进行了GPS气象可靠性检核研究。得出如下结论:GPS可降水量序列与无线电探空的相关性可达0.94;差值均值为-0.24mm;均方根4.0mm。文中对用精密星历及快速预报星历计算所得的GPS湿延迟和水汽辐射计数据进行了比较,在发展趋势上水汽辐射计观测数据与快速预报/精密星历解算出的对流层湿延迟相近,且经过精密星历与快速预报星历反演所得出的的对流层延迟与水汽辐射计数据的差值的均方根分别为1.51cm、1.52cm。     

成都地区地基GPS观测网遥感大气可降水量的初步试验

利用首个成都地区地基GPS观测网2004年7～9月30s间隔的测量数据，通过Bernese GPS SoftwareV4．2解算出30min间隔的天顶总延迟量，结合自动气象站获得的气象资料计算出30min间隔的GPS遥感的大气可降水量。与根据气象探空站探测资料算出的可降水量进行统计对比，确定出本次GPS遥感可降水量试验的精度为3．09mm，两种可降水量时间序列呈现高度的一致性。同时验证了计算对流层加权平均温度的Bevis经验公式在成都地区的适用性。     

区域GPS网对夏季降雨过程中大气可降水量的探测

利用GPS网的观测资料,通过GAMIT软件求得5个测站对流层天顶总延迟,进而求出各测站对流层湿延迟;利用湿延迟与大气可降水量之间的转换关系得到各测站的大气可降水量。将所得GPS-PWV值与同时段探空资料所得的大气可降水量以及地表实际降水量进行对比分析,结果表明:GPS-PWV值与探空资料所得的PWV值比较相符;在降水前后,GPS-PWV有比较明显的变化,降水一般出现在GPS-PWV值迅速增加的4-6h内;实际降水量峰值与GPS-PWV增量大小也有较强的相关性。     

武汉地区GPS气象网应用研究

针对武汉地区GPS气象网进行了3方面的应用研究。首先为利用武汉地区的无线电探空资料推算了适合武汉地区的大气加权平均温度计算模型,该模型与Bevis模型存在一定的区别;其次为武汉地区GPS气象网的可降水量的可靠性研究,将GPS可降水量与无线电探空数据比较,得到两者差值的均方根为3.9 mm,相关系数为0.933。最后为武汉地区GPS气象网的可降水量序列对武汉地区2005年入秋季节的转换进行了监测,得到武汉地区的入秋转换为2005年262日14时开始,263日11时完成。     

地基GPS天顶对流层延迟与暴雨的相关性研究

以香港CORS网提供的GPS测站观测数据,利用GAMIT高精度数据处理软件解算出天顶对流层延迟,通过实验对比分析表明:天顶对流层延迟ZTD与大气可降水量PWV的相关性较高,同时天顶对流层延迟与暴雨之间也存在着较好的相关性,在缺少实测的气象资料的情况下利用天顶对流层延迟可代替PWV进行暴雨监测分析,并且对天顶对流层延迟用于暴雨监测的可行性进行了实验研究,取得了较为理想的结果。     

PLAOD支持下高时间分辨率的可降水量分析

针对短期临近天气和气象业务预报,为了更好地分析和提供实时的可降水量(PWV),获取高时间分辨率的GPS可降水量数据,本文选用PLAOD数据处理软件,可实现30 s采样间隔的对流层延迟近实时解算。以武汉站为例,分别用PLAOD和GAMIT取1 h的时间分辨率对解算出的可降水量数据进行了对比试验,验证了PLAOD软件的可靠性和实用性。     

4种对流层模型在南极地区的适用性分析

GPS信号传播过程中穿过对流层时受到大气折射的影响,其信号发生弯曲和延迟,因此,对流层延迟是GPS测量的主要误差源之一。对流层延迟模型改正算法的选择关系着GPS探测大气水汽的精度。介绍了Saastamoinen、Hopfield、UNB3及EGNOS等4种国际上常用的对流层延迟模型,以南极戴维斯站(DAV1)为例,计算了4种对流层模型在南极地区的天顶总延迟(ZTD)、天顶干延迟(ZHD)和天顶湿延迟(ZWD),与探空数据进行比较,得到了适合南极地区的对流层延迟模型。     

局部地区对流层大气垂直干延迟的模型改正

干延迟的精确确定对GPS气象中解算可降水分含量有很重要的作用。根据武汉和探空站Kingspark的探空资料,计算了这两地的实际干延迟量。在这些资料的基础上,用回归分析的方法对这两地的干延迟算式进行了建模和分析,发现该算式的精度优于其他模型。     

参数设置对高精度GPS数据解算的影响探讨

在高精度GPS数据处理过程中,如何满足解算精度的要求并获取理想的可降水量估值值得研究。文章以GAMIT软件不同参数设置及气象数据的使用为解算方案,并以香港卫星定位参考站数据作为实例分析,结果表明:从基线解算精度角度,对流层天顶延迟参数设置及有无气象数据参与对解算精度影响很小,有利于利用GAMIT软件获取更高时间分辨率气象参数;从气象角度上,在对流层延迟参数估计时间间隔发生变化时,可降水量也会受到一定的影响,且在有实测气象数据参与解算时,其影响对天气变化比较敏感;在正常天气状况下,无气象数据参与解算对可降水量估值影响不大,基本可满足气象业务需求;在天气发生变化(降水)情况下,实测气象数据的使用与否对可降水量解算影响比较显著。     

成都地区大气平均温度建模及其在GPS/PWV计算中的应用研究

地基GPS气象学的关键技术是在于通过垂直方向上GPS信号的湿分量延迟值来确定大气可降水量-PWV,而这两个物理量间进行转换时需要用到一个关键性的参数——大气加权平均温度。本文首先讨论了估算加权平均温度的几种方法,然后利用成都地区2005年全年的大气探空数据,采用回归分析方法,建立了适合成都地区的大气加权平均温度模型,精度为±2.21K。最后将该公式应用到成都地区PWV的计算中,得到了非常理想的效果。     

利用地面气象观测资料确定对流层加权平均温度

地基GPS气象学的核心思想是通过垂直方向上GPS信号的湿分量延时确定出可降水分 ,而这两个物理量之间的转换必须使用对流层加权平均温度。本文首先讨论了上述转换估计中加权平均温度的几种逼近方式及其容许误差 ,然后利用香港地区的地面和高空气象资料 ,采用逐步回归分析方法 ,建立了适合香港地区的对流层加权平均温度计算公式 ,通过数据分析表明 ,这个公式有效地消除了在香港地区使用Bevis经验公式引起的系统误差 ,较好地满足了地基GPS气象应用中实时性和高精度的要求。本研究也充分表明 ,在地基GPS气象研究中 ,应该利用本地区的气象资料来确定适合本地区的估计对流层加权平均温度的经验公式。     

DETERMINATION OF WEIGHTED MEAN TROPOSPHERIC TEMPERATURE USING GROUND METEOROLOGICAL MEASUREMENTS

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎ ｇｒｏｕｎｄ＿ｂａｓｅｄＧＰＳＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ,ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐ ｉｔａｂｌｅｗａｔｅｒｖａｐｏｒｉｓｃｏｎｖｅｒｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｗｅｔｚｅｎｉｔｈｄｅｌａｙｏｆｔｈｅＧＰＳｓｉｇｎａｌ.Ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｙ ,ｔｈｅＰｒｅｃｉｐ ｉｔａｂｌｅＷａｔｅｒＶａｐｏｒ (ＰＷＶ)ｃａｎｂｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅＷｅｔＺｅｎｉｔｈＤｅｌａｙ (ＷＺＤ)ｂｙＰＷＶ =Ｆ·ＷＺＤＦ =1 0 6ρｖ·Ｒｖ· ｋ3Ｔｍ +ｋ2( 1 )ｗｈｅｒｅｔｈｅｍａｐｐｉｎｇｓｃａｌｅｆａｃｔ…     

Determination of weighted mean tropospheric temperature using ground meteorological measurements

The weighted mean tropospheric temperature is a critical parameter in the conversion of wet zenith delay to precipitable water vapor in GPS Meteorology. This parameter can not be calculated from the radiosonde data in real time through the conventional methods. In this study, we first discuss the admissible error of weighted mean temperature to enable the accuracy of the conversion better than 1 mm, then summarize the performance of some of the existing methods. An empirical formula is established that satisfies the real-time requirement in GPS meteorology using Sequential Regression Analysis method. It is shown that this real-time formula as compared with other empirical methods is more accurate for local applications.     

武汉地区GPS气象网试验研究 (英文)

There are three aspects in the study of GPS meteorology network in the Wuhan region. The first is the comparison of the GPS precipitable water vapor between final ephemeris and ultra-rapid ephemeris for which the relative coefficient is 99.97 and the root mean squares is 0.048 mm. It can be concluded that ultra-rapid ephemeris can be used to get the GPS precipitable water vapor for the real-time prediction. The second is the comparison of precipitable water vapor of GPS stations and the distribution of water vapor in the Wuhan region is acquired. The change of GPS precipitable water vapor and rainfall in a rainfall process are compared and analyzed. The change of GPS precipitable water vapor can reflect and predict the process of rainfall.     

GPS-Meteorology network in Wuhan region

There are three aspects in the study of GPS meteorology network in the Wuhan region. The first is the comparison of the GPS precipitable water vapor between final ephemeris and ultra-rapid ephemeris for which the relative coefficient is 99.97 and the root mean squares is 0.048 mm. It can be concluded that ultra-rapid ephemeris can be used to get the GPS precipitable water vapor for the real-time prediction. The second is the comparison of precipitable water vapor of GPS stations and the distribution of water vapor in the Wuhan region is acquired. The change of GPS precipitable water vapor and rainfall in a rainfall process are compared and analyzed. The change of GPS precipitable water vapor can reflect and predict the process of rainfall.     

武汉地区GPS气象网试验研究

将精密星历与快速预报星历GPS可降水量进行比较，两者的相关系数为99．97％，均方根为0．048mm，得出可以利用快速预报星历进行GPS可降水量的准实时预报的结论。通过对武汉地区GPS测站的可降水量的比较，得出武汉地区水汽的分布状况。对一次降雨过程进行了GPS可降水量与实际降雨量的比较，表明GPS可降水量变化可反映和预报降雨发生的过程。