阳江国际探空试验的GPS、探空、微波辐射计水汽资料对比分析

GPS/MET水汽资料因其建设维护成本低、时间分辨率高、可全天候、无人、自动观测等优点,已经成为获取大气水汽资料新的重要手段。以阳江第八届国际探空比对试验资料为基础,对比分析了GPS/MET与4种探空仪和微波辐射计获取的水汽资料。探空与GPS/MET测量的水汽值有较强的相关性,相关系数在0.57~0.74之间,但探空水汽值比GPS/MET偏高0.71~1.47mm,方差在3.48~3.96之间。其中RS92探空仪测量的水汽变幅与GPS/MET基本相当,但国内探空仪水汽测量值的变幅明显高于GPS/MET,偏高近1.6~1.8倍。微波辐射计在天气较好时,测量精度较高,基本上以3个国产探空仪数据相当;但微波辐射计在雨天受罩子上的雨水影响,误差较大,与GPS/MET的测量值不相关。     

江西省GPS/MET水汽监测系统设计

GPS/MET水汽监测是20世纪90年代后兴起的一种大气水汽含量遥感方法。在介绍了GPS测量水汽的原理的基础上,对江西省GPS/MET水汽监测站网布局的原则及其结构功能进行了探讨。探测系统主要包括GPS基准站子系统、数据通信子系统、控制中心子系统、数据中心子系统。     

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。     

湖南省GPS/MET与探空水汽资料对比分析

GPS/MET探测具有建设维护成本低、探测精度高、不受云雨影响、全天候等特点,已成为获取大气水汽资料的重要探测手段。该文对比分析了湖南省4月(春季)和7月(夏季)长沙、怀化、郴州GTS1探空仪与GPS/MET获取的水汽资料。分析结果表明:在可比较时刻点上,GPS/MET与探空对水汽总量变化趋势描述是一致的,二者测得值呈显著相关性,相关系数在0.939 0~0.968 3之间,残差标准误差在3.339~4.547之间,GPS/MET水汽值比探空平均偏高3.121 1~5.143 6 mm,相对平均误差为9.407 3%。     

利用地基GPS/MET反演内蒙古中部地区大气水汽含量

利用内蒙古中部地区地基GPS/MET水汽监测网（三部双频GPS/MET)资料，用水汽解算原理和GAMIT数据解算程序，分析研究内蒙古中部地区大气水汽含量，结合气象探空和双通道微波辐射计资料进行对比分析。     

地基GPS/MET探测设备维护及产品应用

介绍了GPS/MET探测设备及其维护,对该系统日常运行中出现的故障及解决办法进行简单总结,简要阐述了GPS/MET水汽产品在业务系统中的应用。     

GPS探测气象参数的技术进展

回顾了全球定位系统(GPS)探测气象参数(GPS/MET)的技术进展.全球定位系统探测气象参数利用GPS信号穿过大气受到大气折射而产生的延迟来探测大气中的温度、气压、水汽含量或湿度及电离层的电子浓度.就地基GPS/MET来看,GPS对中性大气层水汽的探测研究,主要集中在大气可降水量反演、水汽层析及GPS资料在数值预报模式中的应用等领域; GPS对电离层探测,主要应用于电离层变化的分析和研究,监测和预报电离层的危害方面.天基GPS/MET技术利用了导航卫星GPS星座和LEO小卫星在地球地平线边缘的上下相对运动,获取大气参数的垂直分布.GPS气象小卫星在太空飞行,探测范围大、频率高.两颗天基低轨GPS气象小卫星系统的高空资料收集能力就超过了现行全球高空气象探测能力的总和.天基GPS/MET掩星探测技术的业务实现将是全球高空大气探测技术发展的一次飞跃.GPS/MET的探测精度高、全天候、时间分辩率高、观测稳定、无需校正.可以预期, 这种新型的探测手段将是未来大气探测系统中重要的组成部分,随着GPS探测站网的建设和业务化,它所提供的数据源,将会对气象、环境、水文和空间天气等学科领域的研究产生深刻的影响.     

地基GPS/MET建设浅谈

简要介绍了GPS/MET的观测原理和国内外发展状况,并从GPS/MET站点布设、设备选型以及基础设施建设等几个方面介绍了地基GPS/MET建设过程中应该注意的问题,对台站建设GPS/MET具有指导意义。     

地基GPS/MET研究回顾与展望

GPS气象学（GPS/MET）是20世纪90年代兴起的一种大气遥感技术。经过近10多年的发展,GPS/MET技术正逐步从科研走向业务应用。介绍了地基GPS/MET遥感大气水汽含量的基本原理,简单回顾了地基GPS/MET的发展历程,并根据其发展现状,对地基GPS/MET应用前景和发展趋势进行了展望。认为,未来地基GPS/MET的发展主要体现在加强中尺度站网建设、发展和完善斜路径基础上的层析技术,以及资料产品在天气预报（尤其是临近预报）、气候监测和评估、中尺度数值模式等方面的应用。     

地基GPS／MET水汽遥感探测站站址勘选工作探讨

随着气象业务现代化建设的不断发展,GPS/MET水汽遥感探测仪陆续在青海省气象台站布设,为了做好地基GPS/MET水汽遥感探测站站址勘选工作,确定视野相对开阔、地基稳定、电磁环境良好、通信条件畅通、维护便利、安全有保障的站点,确保现代化项目建设发挥最大的效益,本文为GPS基础建设设计工作提供科学依据为出发点,结合个人的工作经验就如何做好GPS/MET站址勘选工作提出了自己的观点和看法,供同行们参考。     

简讯

本刊讯：12月5日,内蒙古气象科学研究所承担完成的内蒙古气象局科技创新项目“Gps／Met在人工影响天气中的应用研究”通过了专家的评审验收。该项目首次将GPS／MET资料应用于人工影响天气领域,将3套GPS／MET设备分别放在二连浩特、呼和浩特白塔增雨基地、内蒙古气象科研所3个地点进行水汽观测实验,对资料进行了数据质量分析;分析了观测点2008年1—10月的降水情况和影响降水的天气系统情况;     

浙江GPS/MET反演大气可降水量产品的误差分析

基于2010—2013年浙江省3个探空站和GPS/MET资料反演的大气可降水量分析得出,大气可降水量与地面水汽压之间存在很好的相关性,可以利用回归方程和地面水汽资料来推算大气可降水量,但存在一定的误差。"GPS法"相对"地面法"与"探空法"结果的相关性更高,标准差更小,也更能反映实际情况。浙江省GPS/MET资料反演出的GPS-PWV产品误差接近正常水平,可以应用于降水的监测、预报以及数值模式中。     

地基微波辐射计与GPS无线电探空和GPS/MET的观测对比分析

利用同址GPS无线电探空和GPS气象学(GPS/MET)的观测数据,对微波辐射计反演的气象要素进行了对比分析。与GPS无线电探空结果对比,微波辐射计的温度和水汽密度廓线具有很好的正相关,而微波辐射计相对湿度廓线的正相关系数受到天气的明显影响。微波辐射计和GPS无线电探空的观测结果之间具有系统偏差,该偏差在无降水时较小,而在有降水时较大。这个系统偏差可能与两种探测设备采样方法的差异、微波辐射计反演算法以及降水影响等有关。尤其是降水时,天线罩上形成的液态水将会导致亮温测值的偏高,进而会给反演结果带来较大的系统偏差。降水的影响同样会体现在微波辐射计反演大气整层可降水量上。与GPS无线电探空结果相比,在无降水时,微波辐射计的可降水量偏小,两者的系统偏差在4 mm以内,而在有降水时,微波辐射计的可降水量明显偏大,两者的系统偏差也较大。与GPS/MET的结果相比,微波辐射计的可降水量总体上偏大,在无降水时,微波辐射计的可降水量与GPS/MET的结果具有很好的正相关,两者的系统偏差小于2 mm,而在有降水时,随着雨强的增加,微波辐射计与GPS/MET可降水量之间的相关系数会减小,同时两者的系统偏差会增大。     

2012年初春一次强降雪天气过程分析

应用MICAPS常规天气图资料结合加密自动站观测资料、垂直螺旋度及GPS／MET遥感大气水汽监测资料,对2012年3月5日一7日吉林省出现的区域性暴雪天气过程的形成从大气环流特点、动力与水汽条件以及物理量场等方面进行了分析、结果表明：稳定深厚的极地冷涡在高中低层垂直叠置,冷涡后部不断分裂冷空气南下,促使高空槽发展加强,高空槽和地面倒槽暖锋锋生是这次降水的主要影响系统,冷空气是造成强降雪的另一个主要条件。暴雪在吉林省的落区与系统来向、水汽与动力大值中心重合区域、湿舌以及0se高能舌等都具有一定关系。垂直螺旋度及GPS／MET水汽监测资料对降雪的强度与落区有较好的对应     

2016年1月赣北地区两次暴雪天气过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、GPS/MET水汽资料和天气雷达资料,对江西省2016年1月22日和31日两次暴雪过程的动力条件、水汽条件和温度垂直结构等进行了对比分析。结果表明： 1） 500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa的切变线和西南急流是强降雪直接影响系统。整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温。暴雪产生在700—500 hPa槽前西南气流的前部,850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都是东北风。2） 两次暴雪过程水汽输送条件、冷空气的强度以及南下的方式都有差异。前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,而后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层楔入,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。3） 两次暴雪期间GPS/MET可降水量均在20 mm以上,降雪开始前和暴雪出现前GPS/MET可降水量都出现连续增长的峰值,对降雪预报有一定的指示性。另外,雷达速度图上零速度线的形态变化对降雪持续时间有很好的指示意义。     

“海高斯”登陆后重新加强并导致深圳暴雨的分析

运用实况资料、NCEP再分析资料和深圳市气象局GPS/MET大气水汽资料,对2008年10月4～6日登陆热带气旋"海高斯"环流的演变和深圳暴雨水汽条件进行了分析。结果表明:(1)5日08:00～20:00"海高斯"环流加强,水平涡度和风场有所增大。(2)由于弱冷空气的扩散南下,"海高斯"变性加强,其东部不稳定能量增加,西部不稳定能量减少。(3)GPS/MET大气水汽含量变化和强降水具有一定的对应关系,在强对流天气发生前有一个快速增加过程,对天气预报有一定的指示意义。     

地基GPS在暴雨预报中的应用进展

加密的地基GPS全球定位系统网具备监测中小尺度天气水汽变化的功能.利用对流层延迟与水汽之间的关系,可以建立地基GPS水汽反演方法以获取大气可降水汽总量PWV和斜路径水汽含量SWV,并通过层析算法得到三维水汽分布.PWV的时间变率、PWV水平梯度变率和区域PWV水汽辐合辐散量定量反映了水汽输送以及区域水汽增减,PWV时间序列的初始峰值在暴雨临近预报中有重要的指示意义,地基GPS网的PWV可以作为数值天气预报模式的重要资料.不同指向的SWV可以表征测站周围水汽的非均匀性质,SWV和三维水汽层析可有效用于中小尺度天气的湿度分析和降水的定量预测.结合掩星GPS和其他探测信息,GPS/MET可以在暴雨监测预报中发挥更重要的作用.     

GPS水汽资料在江西强对流天气预报中的初步应用

利用GPS/MET 水汽监测资料,对2009-2011 年江西省8 次具有代表性的强天气过程的GPS 可降水量变化进行分析和研究,并重点对2011 年6 月10-15 日的降水过程进行分析.结果表明,在每次强天气的发展过程中,水汽含量其增长率均表现为不均匀,但均呈现剧烈增长;6 次强天气过程的初始GPS 可降水量高于6...     

应用全球定位系统、太阳光度计和探空仪探测大气水汽总量的对比分析

介绍了应用全球定位系统(GPS)和太阳光度计估算大气水汽总量的方法。大气中的水汽会对GPS信号的传播造成显著的影响,故可以利用GPS观测估算水汽总量或可降水量(PW);在近红外940 nm波段,水汽对太阳直射辐射的吸收作用会直接影响到太阳光度计观测的信号,利用水汽吸收透过率与水汽量的关系,应用太阳光度计的辐射观测资料也可以反演出无云情况下的水汽总量。将锡林浩特观象台2008年5—7月的GPS、CE-318型太阳光度计和探空仪3种观测的水汽量进行了比较,三者对水汽量的变化趋势描述较为吻合,相关系数在0.88以上,说明GPS和太阳光度计都能捕捉到大气中的水汽变化信息;但在水汽量的具体数值上存在差异。统计分析表明:相对于探空来说,GPS-PW稍高于探空值约0.18 g/cm2,太阳光度计PW值则低于探空。太阳光度计便于携带,观测简便;GPS可全天观测无需标定,利用GPS-PW对太阳光度计反演中的模拟参数进行校正是一种可行的方法。     

基于微波辐射计测量呼和浩特地区水汽特征的初步分析

对比分析多通道微波辐射计、GNSS/MET(GPS)与常规探空观测资料,利用微波辐射计观测资料分析呼和浩特地区水汽分布特征。结果表明:微波辐射计的温度廓线在3km以下比较准确,相对湿度和水汽密度在2km以下具有参考价值。微波辐射计、GPS与探空测量水汽的绝对误差分别为0.38cm与1.0cm,且均高于探空值。呼和浩特地区水汽具有明显的季节变化与日变化特征,夏季水汽平均值最大,为2.59cm,秋季其次,为1.52cm,春季和冬季分别为0.96cm和0.54cm。四个季节的水汽日较差夏季(0.20cm)>秋季(0.17cm)>冬季(0.14cm)春季(0.09cm),水汽的日变化率冬季(26.63%)>秋季(12.01%)>春季(9.63%)>夏季(8.53%)。水汽最大值、最小值出现频率具有一定特征,不同季节水汽最大值出现在23:00—23:59的概率最大,最小值在00:00—00:59出现的概率最大。