ERA-Interim应用于中国地区地基GPS/PWV计算的精度评估

由于中国绝大多数地基GPS网观测时未作气象观测,致使已积累的大量GPS观测数据无法在气象领域发挥作用。针对这一情况,研究和分析了利用ERA-Interim再分析产品获取中国地区气象资料和计算GPS/PWV的方法。以全国分布的24个气象观测站2006、2007年的气压、温度和相对湿度的实测资料为标准,评估了中国地区ERA-Interim再分析资料提取这三个参数和计算GPS/PWV所能达到的精度,并进行了精度评估。     

利用ECMWF和GPS估计大气可降水量

河南连续运行参考系统(Continuously Operating Reference Stations,CORS)有63个测站,但仅有6个测站安装有气象传感器,而且数据极其不完整,而气象数据对于(Global Positioning System,GPS)反演水汽十分重要.针对这一问题,研究了利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的再分析资料插值河南测站的气象参数和大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV).研究结果表明:插值的气压平均偏差和均方根误差在1 hpa以内,气温平均偏差和均方根误差在5 K左右;针对气温插值结果偏差稍大的问题,对插值温度进行改正,能提高50％左右的精度;将实测气象参数的GPS/PWV和无线电探空的Radio/PWV作为真值,证明了利用插值的气象参数估计河南地区GPS/PWV的精度完全满足需求,进一步提高河南CORS系统在气象方面的应用价值.     

利用ECMWF和GPS估计区域PWV的研究

我国大部分CORS站没有安装气象传感器,这导致利用GPS技术估计PWV有一定的局限性。本文以香港CORS网为例,利用ECMWF的全球格网数据,在平面上进行反距离加权插值得到GPS测站的地表气象数据,在时间域上进行拉格朗日插值得到每小时的气象数据,最后利用插值的气象数据进行PWV的估计。结果表明GPS站地面气压插值的RMSE为1.14 hPa,地面温度插值的RMSE为2.04 K,由插值的气象数据估计PWV的RMSE为2.03 mm。这验证了利用ECMWF数据结合反距离加权插值和拉格朗日插值方法估计GPS站的气象数据和PWV的可行性和可靠性。     

利用GPAS解算不同气象模型反演大气降水精度检验

针对GNSS气象学中大气可降水量在局域不同气象模型的差异,该文选取香港12个CORS站2017—2018年两年的观测数据,借助中国测绘科学研究院自主研发的高精度GNSS数据处理软件(GPAS),分别采用实测气象数据、GPT模型以及标准海平面气象模型进行大气可降水量(PWV)反演,探究各个模型精度。以探空数据为参考,对3种方案解算的GPS/PWV进行年、季度、月综合对比和精度分析。结果表明:香港地区PWV值呈现出夏季大、冬季小的特征;3种方案的GPS/PWV与RAD/PWV具有很好的相关性,相关系数均超过0.97;其中利用实测气象数据精度最高,标准海平面模型精度最低,尤其当天气状况比较复杂时候(PWV60 mm)精度相差较大;GPT模型和实测数据的平均偏差都小于1 mm,均方差均小于1.9 mm,在缺少地面气象数据的时间段或没有地面气象数据的测站上,利用GPT模型数据能够取得较为理想的PWV反演结果。     

区域连续性强降水过程中GPS/PWV的特征分析

针对2015年5月9~11日香港地区的一次连续性强降水,利用GAMIT软件反演了降水过程中各站逐时GPS/PWV资料,详细分析了GPS/PWV的变化特征。结果表明:单CORS站GPS/PWV大小与其局域实际降水量大小无直接的关系;3 h GPS/PWV等值线变化图可以从整体上很好地反映实际降水过程中GPS/PWV的演变过程;区域GPS/PWV分布因其特殊的地理环境而呈现一定的规律性;GPS/PWV在达到峰值以后的下降过程中,当RH值激增至高值稳定区时发生强降水的可能性非常大。     

基于北斗三号的大气水汽探测性能初步分析

对我国刚布署完成的北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的大气水汽探测性能作初步分析可更好地发挥BDS-3的气象探测潜能.采用全球不同位置的台站进行几种手段的对比,探测结果具有代表性和说服力.研究结果表明:将BDS-3/PWV(大气可降水量)与GPS/PWV对比,平均偏差(BIAS)优于1.0 mm,均方根误差(RMSE)...     

综合GPS和NCEP CFSv2的区域PWV估计方法

利用地基GPS估计PWV（precipitable water vapor）时,除GPS观测数据外,GPS测站地表的气温和气压也是必要参数。针对我国多数GPS网并未配备相应的气象传感器的情况,利用美国环境预报中心气候预报系统第2版提供的逐6 h产品,并顾及测站高程转换时的平均海平面高改正,提出一种GPS测站气象参数的插值新方法。以香港卫星定位参考站网实测GPS数据进行试验研究,结果表明,平均海平面高对地表气压的插值结果影响较大,而对地表气温的插值结果影响较小;经平均海平面高改正后,地表气压插值结果的平均均方根误差（RMSE）为1.61 hPa,地表气温插值结果的平均RMSE为1.93 K;由插值气象参数估计的PWV的平均RMSE为2.76 mm,验证了所提方法的有效性。     

GPT／2模型用于 GPS 大气可降水汽反演的精度分析

气象参数(温度T、气压P)是GPS大气可降水汽(PWV)反演中必不可少的数据,也是PWV反演的重要误差源之一。文中主要对GPT/2(GPT、GPT2)模型用于PWV反演的精度进行验证和分析。基于非差精密单点定位(PPP)技术,选取SuomiNet网9个测站的观测数据,借助研制的PPP软件,分别采用GPT模型、改进的GPT2模型以及测站实测气象数据进行大气可降水汽(PWV)反演。以实测气象数据处理结果为参考,对两种模型解算的PWV进行了对比和精度分析。结果表明:改进的GPT2模型优于GPT模型,尤其是当测站的高程较大时,GPT2模型的稳定性更优、适用性更广;采用GPT2模型解算的PWV偏差均值小于±1.0mm,精度(RMS)优于±1.5mm。在缺少实测气象数据的情况下,利用GPT2模型数据仍然能够取得较为理想的PWV反演结果。     

基于最小二乘法无气象要素的PW V反演

提出了一种无需气象数据,直接用对流层天顶总延迟(zenith total delay,ZTD)推导大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)的新方法.该方法从GPS反演大气水汽的反演方程出发,基于最小二乘法建立ZTD推算PWV的模型.结果表明,就BJFS测站而言,模型推算的PWV与GPS反演的PWV的均方根(root mean square,RMS)值为4.5 mm,两者存在一个微小的系统偏差,但相关系数高达0.982.在不研究其数值大小只研究其趋势变化时,可以用模型直接推算PWV,这可为气象学短期预报提供一定参考.     

GPS/PWV在台风"玛莉亚"袭闽期间的变化特征研究

可降水量（PWV）表征大气中的水汽含量,本文利用福建省卫星导航定位基准服务系统（FJCORS）的GPS观测资料反演得到可降水量（GPS/PWV）,通过与实测的高精度探空PWV资料进行对比发现,其相关系数达到0.98,与探空结果具有较好的一致性;平均偏差在1.10 mm以内,表明GPS/PWV资料具有较高的精度。在此基础上分析2018年第8号台风“玛莉亚”登陆福建前后的GPS/PWV变化特征及其与实际降水量的关系,结果表明,GPS/PWV资料能够很好地反映台风期间水汽的时空动态传输过程,并与降水之间具有良好的对应关系。     

基于IGS超级跟踪站的近实时GPS气象研究及应用

目前国内许多城市开始将CORS综合应用网服务于气象部门,为给地基GPS气象研究人员提供一个真实的研究环境,本文基于IGS超级跟踪站网络搭建了一个近实时GPS气象系统,并结合实测数据验证了该系统的有效性。基于该平台可以系统地研究GPS遥感水汽、层析水汽三维分布、数值天气预报同化GPS水汽以及利用电离层分布进行空间天气预报等理论。     

香港实时GPS水汽监测系统的若干关键技术

香港已经建成实时GPS水汽监测系统。主要介绍实时估计可降水分中的几个关键技术问题,如梯度模型、干分量模型的标定、湿分量至可降水分的区域性转换参数计算,以及预报卫星星历中粗差的探测方法等。最后,采用双差网解和非差精密单点定位两种数据处理方法,分别计算可降水份,并进行比较。     

Retrieval of the Change of Precipitable Water Vapor by GPS Technique

The feasibility of GPS precipitable water vapor (PWV) is discussed based on the comparison of Radiosonde and GPS PWV where the correlation coefficient is 0.94 and the RMS is 4.0 mm. PWV change in the C...     

地基GPS准实时反演三峡地区大气可降水量的研究

探讨了利用地基GPS气象学原理反演大气可降水量（precipitable water vapor,PWV）及其变化的可行性。从理论上分析了在缺少地面气象资料时用模型估计气象元素对反演PWV的影响,分析了用IGS超快速星历代替IGS最终精密星历准实时计算PWV的可行性。利用三峡地区13个监测点连续48 h以上的跟踪数据联合国内的几个IGS站,使用GAMIT软件进行了数据处理。     

地基GPS大气可降水分全误差分析

介绍了地基GPS求解大气可降水分的原理及其相关的公式，推导出了其精度评定公式，估计了用GPS观测数据反解GPS信号对流层天顶方向延迟的精度，分析了影响其估计精度的主要因素。     

利用地基GPS PWV序列和相对湿度RH序列研究暴雨过程

针对2004年7月10~13日,北京地区的一次特大暴雨过程,本文利用处于该时期的地基GPS观测数据,根据地基GPS气象学原理反演出大气可降水量PWV(Precipitable Water Vapor)序列,采用最小二乘曲线拟合的方法,结合实测降水量,研究了PWV序列和RH(Relative Humidity)序列在暴雨过程中所反映出的变化规律。     

可降水份的误差分析

分析了由无线电探空数据计算可降水份中逼近误差和观测误差的影响 ,利用香港的无线电探空资料计算出逼近误差和观测误差的影响分别为 0 .5mm和 1 .2mm ,两者的综合影响为 1 .3mm。     

Remote sensing of water vapor content using ground-based GPS data

Spatial and temporal resolution of water vapor content is useful in improving the accuracy of short-term weather prediction. Dense and continuously tracking regional GPS arrays will play an important role in remote sensing atmospheric water vapor content. In this study, a piecewise linear solution method was proposed to estimate the precipitable water vapor (PWV) content from ground-based GPS observations in Hong Kong. To evaluate the solution accuracy of the water vapor content sensed by GPS, the upper air sounding data (radiosonde) that are collected locally was used to calculate the precipitable water vapor during the same period. One-month results of PWV from both ground-based GPS sensing technique and radiosonde method are in agreement within 1–2 mm. This encouraging result will motivate the GPS meteorology application based on the establishment of a dense GPS array in Hong Kong.     

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。     

Remote sensing of water vapor content using ground-based GPS data

Spatial and temporal resolution of water vapor content is useful in improving the accuracy of short-term weather prediction.Dense and continuously tracking regional GPS arrays will play an important role in remote sensing atmospheric water vapor content.In this study,a piecewise linear solution method was proposed to estimate the precipitable water vapor (PWV) content from ground-based GPS observations in Hong Kong.To evaluate the solution accuracy of the water vapor content sensed by GPS,the upper air sounding data (radiosonde) that are collected locally was used to calculate the precipitable water vapor during the same period.One-month results of PWV from both ground-based GPS sensing technique and radiosonde method are in agreement within 1～2 mm.This encouraging result will motivate the GPS meteorology application based on the establishment of a dense GPS array in Hong Kong.