华北地区干旱的气候背景及其前兆强信号

将华北地区春、夏季出现异常干旱和多雨典型年份的 5 0 0hPa高度和北太平洋海温的距平进行合成 ,讨论了干旱期和多雨期大气环流和海洋变化的气候背景特征。结果表明 ,华北地区的干旱期和多雨期间的大气环流和海温变化存在趋势性差异。以 3个特旱年为例 ,使用信噪比的方法识别发生特别干旱的前期大气、海洋的强信号。虽然 3个特旱年的前期大气和海洋表现出的强信号的位置和强度并不完全一致 ,但是乌拉尔山脉附近和贝加尔湖附近高度的异常变化及黑潮、暖池及Nino 4区东部附近海温的异常变化是值得注意的前兆信号     

华北地区地基GPS天顶总延迟观测的质量控制和同化应用研究

地基GPS天顶总延迟由于其解算误差来源少于目前广泛应用的可降水量资料,其同化应用将会为数值预报初值场更好地提供大气信息。面向同化应用的天顶总延迟观测质量控制方案的研发将会有效推进该资料在中国数值预报中的广泛应用。基于2013-2014年华北地区天顶总延迟观测资料,发展了一套针对数值预报同化应用的天顶总延迟观测质量控制方案。该方案从测站稳定性和解算精度、离群值、系统偏差及标准差等考察点切入,从不同角度检查和标记出致使观测序列统计特性偏离高斯分布特征的样本。质量控制后序列统计特征量更接近三维变分系统对观测资料的性质假设,表明了所建立质量控制方案的合理性。基于北京市气象局数值预报业务系统BJ-RUC开展了连续11 d的快速更新循环预报试验。评估结果表明：同化质控后天顶总延迟试验的降水预报效果明显优于同化未质控天顶总延迟试验,表明所建立质量控制方案的有效性。同化质控后天顶总延迟试验的降水预报效果优于未同化GPS资料试验,表明天顶总延迟资料的同化应用可以有效提升预报系统的降水预报效果,特别是在无探空资料参加同化的预报时次;同化质控后天顶总延迟资料试验的降水预报效果也优于同化可降水量的试验,表明使用天顶总延迟资料代替可降水量资料在数值预报业务中开展同化应用是可行的。在天顶总延迟观测质量控制方案研发和同化应用得到了一些有意义的结果,有助于推进该观测资料在数值预报科研和业务中的应用,为提升预报性能提供技术支撑。     

海陀山冬奥气象综合观测平台及研究进展

气象保障是历届冬季奥林匹克运动会（冬奥会）成功举办的最重要条件之一。延庆赛区（位于延庆海陀山区）地形复杂、山高坡陡、垂直落差大,因而观测难度大、气象数据稀少,成为影响赛区精细化预报的核心因素,对冬奥气象服务提出了严峻挑战。为此,北京市气象局组织开展了冬奥海陀山综合气象观测,针对该区复杂地形和多尺度气象影响系统构建了包含中、小、微尺度的三维立体实时综合观测平台,观测要素涵盖了三维风场、温湿度场、云和能见度、近地面湍流与辐射等。综合观测将提高对复杂山区高影响天气特征和机理的认知,为改进和提高预报模式提供数据支撑。文中系统介绍了海陀山冬奥气象综合观测平台的科学目标、观测布局、观测内容以及观测平台在降雪过程中的初步应用,最后阐述了基于该观测进一步开展的研究计划。     

地基GPS水汽遥测系统远程通讯与控制系统及其初步应用

地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段，建立科学合理的GPS数据实时采集通讯网，实时下载观测数据，可为地基GPS资料应用开发成果的业务化推广提供必要的技术支撑，是地基GPS大气水汽遥感系统可否推广应用的一项关键指标。介绍了采用Modem、依托公共电话网(PSTN)建立起来的远程数据通讯和控制系统。使用该系统可通过电话拨号的方式，对GPS水汽探测网内指定的GPS接收机的参数进行设置，还可以下载该接收机内存储的数据文件。该通讯系统的应用，增强了整个GPS遥感大气水汽探测网的可维护性，为最终实现GPS水汽探测网的业务化运行奠定了一定的理论和实践基础。针对该系统存在的数据下载速度慢，依赖人工操作等缺陷，提出了解决问题的思路。     

GPS遥感大气可降水量在暴雨天气过程分析中的应用

利用北京市气象局地基GPS监测试验网遥感大气可降水量（PWV）数据，分析2004年汛期暴雨天气过程PWV的变化特征及其与降雨量、降雨强度的关系；通过分析地面、高空的位势高度场、风场，以及比湿外水汽通量Q及水汽通量散度AQ等物理量诊断场分布，研究天气系统与大尺度水汽输送、辐合的关系，大尺度水汽输送、辐合与PWV变化的关系；探讨GPS遥感大气水汽资料在预报强降雨天气过程中的应用。得出：PWV的增长方式受当地天气系统的支配和制约，对于明显降雨过程，当地面、高空天气系统有利于暖湿空气的输送时，在北京附近形成等湿度线密集区，PWV逐渐增长（降雨开始前的13-24h）的趋势；当地面、高空有辐合系统东移或生成，或有中小尺度天气系统影响时，PWV显著增长（降雨开始前的3～4h）；当PWV大于某阈值后出现较强降雨，PWV值及增量的大小与降雨量的大小没有明显的关系。     

BDS/GPS多卫星解译土壤湿度变化研究

针对单颗卫星结果易跳变且无法有效表征土壤湿度时空尺度特征的问题,提出了一种多卫星赋权融合解译土壤湿度变化的算法.该方法无需额外观测值仅使用卫星直射和反射信号强度来确定权值,并通过实测GNSS数据进行了验证.研究结果表明,卫星赋权融合结果有效综合了不同卫星间的信息,提高了土壤湿度解译值与实测值间的一致性,BDS/GPS融合结果的相关系数分别达到了 0.849和0.729,较单颗卫星的结果至少提升了 15.51％和17.01％.因此,多卫星融合解译结果可作为土壤湿度实测值的更优估计,为简便且高效地监测土壤湿度提供了新手段.     

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。