地基GPS水汽数据在暴雨监测中的应用研究

利用我国武汉IGS跟踪站的观测数据及地面降雨资料对武汉地区的一次短时的强降雨过程进行了监视分析,结果表明：在降雨发生前,大气中的水汽含量会出现持续增加的过程,并且在强降雨发生前2～3h大气水汽含量会急剧上升;当降雨发生后水汽含量逐渐降低,大气水汽含量的增减与降水的发生与停止呈现出一致性。     

GPS/VRS对流层延迟误差内插模型研究

在GPS/VRS高精度定位中,对流层延迟误差是影响定位精度的主要因素之一。由于该误差与各参考站间距离相关,目前主要是通过内插模型消除对流层延迟误差影响,实现用户高精度定位。通过总结近十年来主要的几种内插模型,并结合美国CORS网络的六个参考站的数据进行实验分析,发现内插模型误差和卫星高度角以及用户与参考站高程差是相关的,其中LIM模型和LCM模型能够获得较优的效果,可应用于消除对流层延迟误差。     

低高度角卫星信号对提高对流层估计精度的影响分析

分析低高度角卫星信号对解算精度的影响,运用Bernese软件计算了不同卫星高度角下对流层折射偏差及对高程误差的影响,得出结论为5°截止卫星高度角能获得更好的对流层估算精度和高程定位精度。     

西北太平洋风速垂直切变异常对热带气旋活动年际变化的影响

应用中国《台风年鉴》资料、欧洲中心40年月平均再分析资料和NOAA的逐月海温资料,研究了西北太平洋(5°—30°N,110°E—180°)风速垂直切变异常对热带气旋(TC)活动年际变化的影响。研究发现,西北太平洋所有TC、风暴以上级别的TC(TSTY,即达到热带风暴级别及以上的所有TC)和所有台风(WTY,包括台风、强台风和超强台风)年频数与西北太平洋风速垂直切变都显著负相关。西北太平洋风速垂直切变大小对生成源地在南海(5°—30°N,110°—120°E)TC和西北太平洋西部海域(5°—30°N,120°—150°E)TC的影响较小,而对西北太平洋东部海域(5°—30°N,150°E—180°)生成的TC影响最大:即西北太平洋风速垂直切变负异常年,有利于西北太平洋东部海域TC生成发展,使得负异常年较正异常年TC频数偏多和源地平均位置偏东;并且风速垂直切变的变化对TC频数和生成源地影响的显著性,随着TC强度的增加而增加。对TSTY生成环境场的进一步分析表明,西北太平洋风速垂直切变偏小年,季风槽偏强位置偏东,它的东端位于宽阔的太平洋洋面,与弱风速垂直切变区相配合,暖的海温加上低层强烈的正涡度和强烈辐合,且相应的高层有强的气流辐散区,这些环境场都有利于TSTY在主要源地尤其是西北太平洋东部海域生成,这是风速垂直切变偏小年TSTY偏多和生成源地偏东的重要原因。     

青藏高原上空UTLS区域一次地形重力波过程中的物质上传

利用美国航空航天局MERRA(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications)再分析资料和MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星资料以及欧洲气象中心ECMWF-Interim(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)再分析资料,分析了发生于青藏高原北侧上空的一次地形重力波事件,并使用中尺度预报模式WRF-ARW.V3.0(Weather Research and Forecasting model,V3.0)对其进行了数值模拟.在此基础上,诊断分析了此次地形重力波在UTLS(Upper Troposphere and Lower Stratosphere)区域造成的物质和能量垂直传输特征.分析结果表明这一中尺度地形重力波信号的水平波长约为600km,与地形扰动水平尺度接近,重力波在对流层中传播的垂直波长约为3km,在垂直方向上随着高度的增加呈现出由东向西倾斜的结构特征.此次地形重力波上传进入平流层并在150hPa附近破碎,波破碎后动量通量在短时间内发生了强烈的衰减,重力波携带的能量在破碎高度附近释放.重力波破碎的同时垂直方向湍流混合变得异常强烈,湍流交换系数可在短时间内增加到背景值的8倍以上,剧烈湍流混合过程导致了对流层上层的空气进入平流层,使下平流层空气出现了位势涡度和臭氧的低值区,在浮力频率的垂直剖面中也可以看到由于地形重力波过程造成的平流层下层浮力频率异常低值区.     

组合GPS/GLONASS观测数据的三维水汽层析

基于香港卫星定位参考站网（SatRef）15个测站共6 d的数据,联合GPS和GLONASS进行对流层三维水汽层析实验。结果表明,相比GPS单系统,GPS/GLONASS组合系统能显著增加信号穿越的网格数量,提高层析水汽分布的精度,平均改善率为36%。     

一种新的区域对流层拟合模型及其在PPP中的应用

在分析常用的四参数曲面模型等区域对流层延迟模型的基础上,提出了一种新的基于多面函数的对流层拟合模型,并利用自编软件分析了各模型的拟合效果。将对流层拟合模型应用于改进的PPP定位算法,结果表明,所提方法能有效地提高初始历元的解算精度,收敛后定位结果与采用随机游走估计对流层湿延迟方法的结果精度相当。该方法可在一两个历元中使PPP收敛至dm级,但是对PPP收敛至cm级的效率提高并不明显。     

基于GNSS及探空仪数据的大气折射指数反演新方法

提出一种综合GNSS及探空仪数据的对流层折射指数剖面反演模型新方法,利用GNSS观测数据直接采用参数估计计算测站高精度ZTD（zenith troposphere delay）值,结合探空数据构建测站上空折射指数分层剖面反演模型。通过BJFS（北京站）、WUHN（武汉站）、WIND（Windhoek站）和DARW（Darwin站）的实测数据进行相应计算与验证。结果表明,该反演模型与基于探空数据的反演模型精度相当,二者均优于Hopfield模型。同时该方法计算简便,且在模型建立后可以大大减少探空仪观测。     

Prototype FAGE determination of NO2

A low pressure laser-excited-fluorescence technique (FAGE) for the direct determination of atmospheric NO₂ has been developed. Using a frequency-doubled Nd-YAG pump laser and a signal collection time of 20 s (10 s each signal and background) a detection limit of 450 pptv is calculated under laboratory conditions. Improved sensitivities will be possible with a higher repetition rate laser and lower fluorescence cell pressures.     

Analysis of microwave ducting in an inhomogeneous troposphere

Summary Theory for the transmission of electromagnetic waves in a non-uniform troposphere is presented. The atmospheric refractive index is allowed to vary both with height and range. The formulation is facilitated by the fact that the field within a piecewise (laterally) uniform section can be represented by a discrete sum of modes that are orthogonal in the transverse plane. Using the appropriate radial wave functions, mode conversion at a junction between two laterally uniform sections is considered. The analysis is then extended to multi-section structures. A few typical profiles of refractive index are examined numerically for both uniform and non-uniform models. One of the important findings is that the lateral non-uniformities in an elevated duct will enhance the overall transmission for ground-based transmitting and receiving antennas.