地基GPS技术在广东区域水汽分布研究中的应用

利用广东省连续运行卫星定位服务系统（GDCORS）观测资料,采用地基GPS／MET技术线路,用Bemese软件平台求解各参考站上的对流层天顶总延迟和湿延迟。通过推导湿延迟与大气可降水汽含量之间的转换关系得到GPS各测站大气水汽含量。试验结果表明,GPS／MET技术可获得覆盖广东省范围的高时空分辨率的大气水汽总含量分布图。     

北京地区单双频地基GPS大气水汽遥测试验与研究

该文对北京地区单双频地基GPS大气水汽监测网布网依据、单频与双频地基GPS测量数据解算技术应用、GAMIT和Bernese地基GPS数据分析处理软件应用、远程遥控GPS数据采集与通讯系统、资料分析与数值同化应用等方面的工作进展进行简要介绍,重点讨论了单双频地基GPS大气水汽资料的解算技术及其应用效果。结果表明:在北京天气敏感区通过单双频地基GPS接收机合理组网布局,可构建并利用高分辨率电离层延迟订正技术将单频接收机的大气水汽监测精度提高到实用水平,为强降水天气预报提供有价值的产品。     

获取GPS斜路径方向水汽含量算法

获取高精度的GPS信号斜路径方向的水汽含量（SWV）数据,是获得测站周围水汽三维空间分布信息（水汽层析）的基础。目前计算SWV的方法有多种,但都不同程度地存在解算实时性差、解算精度不高、转换方程复杂不利于系统维护等缺点。本文计算SWV方法综合Bernese 5.0软件的双差处理流程和非差处理流程,分别获得相关站点的湿延迟梯度值和非差残差值,能近实时、高精度地反演SWV。使用该方法重新处理2007年微波辐射计和GPS对比观测试验数据,均方根误差小于4 mm。证明应用该方法,地基GPS可较精确地反演三维水汽信息。     

准实时地基GPS可降水量的解算方案与可靠性研究

对准实时地基GPS可降水量的解算方案与可靠性的探讨,围绕三个方面展开:准实时GPS对流层延迟解算的最佳方案的确定;GPS可降水量与无线电探空资料的比较;GPS可降水量与水汽辐射计数据的比较。为了实时应用于气象领域,准实时对流层延迟的最佳方案为快速预报星历松弛解。在快速预报星历松弛解GPS可降水量与无线电探空数据的比较中,两者的相关性为0.88,绝对值均值为5.4 mm。GPS可降水量与水汽辐射计资料比较得到两者差值的均方根为1.68 mm。最后得到了最佳的准实时地基GPS可降水量的解算方案和在气象领域可降水量的反演的可行性的结论。     

GPS地基遥感大气水汽总量分析

概述了利用地基GPS接收机遥感大气水汽总量的一般方案,分析了各种因素导致的误差以及相应的消除或降低办法,总结了由湿项延迟计算水汽总量的方法。介绍了GPS/STORM试验和两种解算方案。最后提出试验研究方案和在我国进行业务应用要解决的问题。     

GPS气象应用：水汽总量绝对值的直接解算

文章说明了利用ＧＰＳ接收机的布风观测结果来解算积水分叫量的简单方法，采用标准的空间测地方法了对流层大气（电中怀）的中性天顶延迟，通过地面气压的观测量来计算其中的静力延迟。从中性天顶延迟中减去静力延迟得到湿项延迟，用其来估算水汽一。通过将远距离的ＧＰＳ全球跟踪观测站 ＧＰＳ观测网来一同分析，解算出天顶中性延迟的绝对值。这一方法去了观测网内水汽微波辐射计观测的必要性，提出了一套“纯ＧＰＳ”测水汽的Ｇ     

地基GPS遥感大气水汽含量及在气象上的应用

简单介绍了地基GPS遥感大气水汽含量的原理以及GPS反演水汽信息的种类,比较了两种GPS数据解算水汽策略,分析了在解算过程中影响GPS水汽精度的因子。最后简述了GPS水汽在气象上应用的进展,并提出了以后需努力的方向。     

云南地基GPS水汽解算方案及精度检验

在分析GAMIT水汽解算方案特点的基础上,利用云南6站地基GPS水汽探测资料,进行了不同解算方案计算结果的分析,并与GPS探空资料的PWV值进行比较,结果显示:不同解算方案对云南地基GPS水汽反演结果有显著的影响;在进行本地化后,GAMIT软件包对云南GPS水汽反演的精度有显著提高;不同季节的云南地基GPS反演水汽值与高精度探空水汽值的数值和变化趋势极为一致,二者的均方根差小于2 mm,说明该解算方案的地基GPS水汽反演结果可用.     

西藏地区水汽GPS遥感分析

文章对2000年10月至2001年4月西藏改则、拉萨两站GPS预测数据,利用GAMIT软件进行了解算,通过对两站GPS观测数据的解算,结合相应的地面温度,气压观测数据,给出了长达7个月的时间间隔为30分钟的水汽总量分布。水汽解算结果由GPS解算软件分析达到毫米量级的精度。通过对这两个观点GPS观测资料的分析,指出西藏地区水汽日变化较大,春秋两季比冬季的日变化大;长期的水汽变化具有5～10天左右的周期性,青藏高原水汽自西向东输送。     

西安地基ＧＰＳ水汽解算系统及初步应用

介绍全球定位系统(GPS)地基遥感水汽的基本原理和方法;水汽解算的三类基本资料条件,即GPS原始观测资料、匹配的气象观测资料、GPS水汽解算参数资料;西安地基GPS水汽解算系统技术基础和架构。系统由资料传输转换前处理、水汽解算核心、后处理产品显示三大模块组成。利用GPS水汽反演资料,分析西安2010年降水天气过程,归纳出峰点前置、喇叭口、锥形、大值区相近等特征,可应用于天气分析与预报业务中。     

一种求解区域平均值的权重面积设计及其应用

针对求解物理量在一定区域内的平均值问题，设计了一种权重面积方法。并以求解西北区域年平均降水量、1月份和7月份的平均空中水汽含量为例，将该方法与算术平均法、泰森多边形法、网格插值法进行了对比试验。结果发现该方法在站点较多、但不均匀的大范围区域内计算气象场的平均分布是可行的，其优点是计算量小、受缺测站点影响较小。     

Precipitable water vapor estimation in India from GPS-derived zenith delays using radiosonde data

One of the most recent applications of global positioning system (GPS) is the estimation of precipitable water vapor (PWV). It requires proper modeling to extract PWV from zenith wet delay (ZWD). The existing global models take no account of latitudinal and seasonal variation of meteorological parameters in the atmosphere. In fact, they ignore the atmospheric conditions at a specific location. Therefore, site-specific PWV models have been developed for five stations spread over the Indian subcontinent, using 3-year (2006–2008) radiosonde data from each of these stations. Furthermore, a similar regional PWV model is also developed for the Indian region. The purpose of the developed site-specific as well as regional model was to convert ZWDs into PWV without using surface meteorological parameters. It has been found that the developed regional and site-specific PWV models show about mm-level accuracy in estimating PWV using derived ZWD from radiosonde as input. The developed site-specific, regional models were also used to extract PWV from GPS-derived ZWD at Bangalore and New Delhi. The accuracy of the developed site-specific and regional model is of the same level. The PWV accuracy obtained with the developed regional model is about 6.28, 6.6 mm in comparison to radiosonde PWV at Bangalore and New Delhi, respectively.     

区域GPS网对流层延迟直接推算可降水量研究

针对武汉地区GPS气象网资料进行GPS对流层延迟直接推算可降水量的研究。推导了对流层延迟直接推算可降水量的模型,并对模型结果进行检验。从武汉东湖站GPS对流层延迟与无线电探空可降水量的比较中可知,两者具有很好的相关性,相关系数达到0.931;由该站对流层延迟转换的可降水量与无线电探空可降水量的比较可得,均方根为4.45 mm,相关系数为0.905,对流层延迟转换的可降水量与GPS可降水量的均方根为2.23 mm,相关系数为0.988。说明在没有气象数据的地区,对流层延迟直接推算的可降水量可以作为气象短期预报的参考依据。     

数值模式预报延迟量与GPS测量的比较研究

利用长江三角洲地区GPS观测网中4个站点的资料，研究了2002年梅雨期静力延迟和湿延迟的时、空变化，以上海宝山站为例用探空资料对GPS资料进行了验证，并将MM5模式24h的预报结果与GPS测量资料进行比较，以检验MM5模式对静力延迟和湿延迟的预报能力，在此基础上提出了订正模式预报静力延迟误差的方法。研究结果表明：GPS是一种与探空观测有可比性的大气静力延迟和湿延迟测量手段。GPS站点测得的静力延迟和湿延迟呈现出不同特征，静力延迟有明显的周期变化，湿延迟的变化与天气过程相关联。模式初始场对静力延迟有很好的描述能力，而对湿延迟却存在低估现象。MM5模式24h滚动预报基本能反映出静力延迟的日变化趋势，而模式在预报静力延迟的逐时次变化方面还存在一定的偏差。模式对湿延迟变化有一定的预报能力，但也存在低估现象。模式对总延迟的预报总体偏低，偏差主要集中在-3cm附近。可以通过订正地面气压的方法减小模式对静力延迟的预报误差。     

利用探空资料计算水汽压

利用L波段探空资料的相对湿度值及温度值计算水汽压时,由于探空测量的是相对于水面的相对湿度,只能用相对于水面的饱和水汽压公式来计算,低温时用相对于冰面的饱和水汽压公式计算水汽压可能不正确.对水相和冰相的不同处理所带来的偏差进行了分析和讨论.以CIMO规定的温度-45℃和0℃为界,分别计算了用相对于冰面的饱和水汽压公式和相对于水面的饱和水汽压公式得到的水汽压值,并进行了比较.结果表明,在计算实际水汽压的过程中,用不同的饱和水汽压公式所产生的绝对偏差虽然不大,但相对偏差最大可能达到50％,不容忽视,对确定对流层上部的气候效应可能产生影响.     

城市表面粗糙度长度的确定

讨论了动量粗糙度长度与热量和水汽等标量粗糙度长度在形式上和物理本质上的不同，以及造成这些不同的原因和条件，分析了决定动量粗糙度的几种因素，并给出了确定动量粗糙度长度的简化关系式，并且根据城市冠层与其上惯性次层能量和动量守衡的原因，建立了热量和水汽粗糙度与动量粗糙度之间的联系，得到了确定热量和水汽粗糙度长度的简化关系式，最后，通过数值试验，表明了动量粗糙度和标量粗糙度变化特征以及对一些主要参数的敏感程度，以及动量粗糙度与标量粗糙度的动态关系。     

利用GPS的倾斜路径观测暴雨过程中的水汽空间分布

介绍了地基全球定位系统 (GPS) 沿倾斜路径方向观测水汽总量 (SWV) 的原理和方法; 不同时间和不同地点的GPS SWV与微波辐射计反演的SWV符合较好, 误差在3 mm左右, 表明GPS可以较高的精度探测SWV.计算了区域GPS观测网在一次暴雨过程中不同空间方位上的水汽观测结果, 为消除不同路径对SWV的影响, 把SWV转化为天顶方向的值VSWV; 分析了同一GPS站点对不同卫星方向VSWV的变化情况, 以及不同GPS站点对同一个卫星方向VSWV的关系.结果表明, 区域GPS观测网中倾斜路径观测可较好地探测不同方位上水汽的分布和变化; SWV相对于天顶方向的大气水汽总量PW而言, 能更好地代表真实大气水汽分布; 在探空或卫星观测等传统观测手段无法探测的情况下, GPS SWV数据可提供中小尺度暴雨结构中水汽分布和变化状况等有用信息.     

自动气象站温湿度传感器更换的影响评估

选取湖北省自动观测记录较长的38个站作为被检站,每个被检站选取3个邻近站,统计相对湿度、水汽压序列与邻近站的相关系数、平均值及方差变化情况,分析由人工观测改变为自动气象站观测后,两者存在的差异,并对其中4个国家基准气候站2003—2011年自动观测和同期人工观测进行对比,得到这4个站9年内每次更换温湿度传感器对相对湿度、水汽压记录的影响情况。结果表明:对比自动观测与人工观测两个序列,被检站与对应邻近站的相对湿度、水汽压的相关系数呈减小趋势,两种观测差值的平均值和方差差异显著;温湿度传感器的更换易产生相对湿度和水汽压记录的跳变;温湿度传感器的检定示值误差是加剧自动观测与人工观测序列显著差异的重要因素;改进观测方法,完善自动气象站检定规程,是自动观测与人工观测序列均一性的重要保证。     

利用地面GPS技术绝对测定湿大气含量的可能性

从理论和实测资料处理两方面对单基线模式下利用地面GPS技术绝对测定湿大气含量的可能性进行了探讨。由于短基线模式下测定湿大气含量之间的相关性很强,其测定的湿大气含量值必然有较大的相关误差,当用具有相同测段的不同资料组处理时表现为测定参数的不稳定性。在假设卫星的分布是连续而且均匀的情况下,可以从理论上研究相关系数随基线长度和截止高度角的变化,理论的结果和实际情况一致性较好。