利用地基GPS资料分析成都地区大气可降水量

利用成都地区GPS地震监测网的观测资料,通过Bernese软件求解获得CHDU、JYAN、PIXI、QLAI、RENS、ZHJI测站的天顶总延迟和湿延迟,运用湿延迟与大气可降水量之间的转换关系得到各测站大气可降水量,与站点地面实际降雨量及SONDE大气可降水量进行了比较分析。结果表明：地基GPS监测大气可降水量变化与地面实际降雨量有很强的相关性,与SONDE大气可降水量的平均差值为0．43mm,均方偏差为2．56mm。多站点GPS监测大气可降水量联合分析,对于研究区域大气可降水量的变化有一定的意义。     

HNGICS反演大气可降水量的应用前景

本文首先介绍了GPS反演大气可降水量的原理方法,并对GPS反演大气可降水量的流程做了重点介绍。然后介绍了河南省地质信息连续采集运行系统,（HNGICS）,最后重点介绍了如何利用HNGICS进行大气可降水量的反演及其在各个领域的应用前景。      

顾及垂直递减率函数的中国区域大气加权平均温度模型

大气加权平均温度(T_m)是全球导航卫星系统(GNSS)水汽监测的关键参数。针对中国区域地形起伏较大的特点,本文构建了顾及精细季节变化的T_m垂直递减率函数模型,在此基础上,利用2007—2014年的Global Geodetic Observing System (GGOS) atmosphere格网数据建立了中国区域的T_m格网新模型(简称为CT_m模型)。以2015年GGOS格网数据和无线电探空资料为参考值,对CT_m模型进行精度检验,并与常用的Bevis公式和GPT2w模型进行比较分析。结果表明:①以GGOS格网数据为参考值,CT_m模型的年均偏差和均方根误差(RMS)分别为-0.52 K和3.28 K,相比于GPT2w-5和GPT2w-1模型,精度(RMS值)分别提高了27%和13%;②以探空数据为参考值,CT_m模型的年均偏差和RMS误差分别为0.26 K和3.75 K,相对于GPT2w-5和GPT2w-1模型,精度分别提高了21%和1...     

基于GIS技术的我国大气可降水量分布研究

利用分布于全国范围内的125个气象探空测站点(每日8:00和20:00)的探空数据,应用数据库编程与GIS技术,对大气可降水量在全国的分布情况进行了分析,得到了2002年全年以及春夏秋冬4个季节(2001年12月和2002年1,2月作为冬季)的平均大气可降水量在全国的分布状况。对数据进行分析可知:在空间上,我国的大气可降水量总体呈东南多,西北及青藏高原地区少的分布状况。同时,由于地形组合状况的特殊性,导致四川盆地、天山北麓等地区的大气可降水量略高于其周围地区;在时间上,夏季的大气可降水量值较高,可达到62mm左右,冬季较少,而春秋季除局部地区外大气可降水量基本持平。     

基于GPS非差观测值估计大气可降水量

选取Sumi Net网中的8个测站,采用快速精密星历和快速精密钟差,利用TriP软件以较优的处理策略对8个测站2009-09的GPS数据进行天顶对流层解算,并用于反演大气可降水量。结果表明,TriP软件近实时解算的PW系列值与NOAA提供的实时PW系列具有较高的符合度,两者差值的平均偏差小于0.5mm,RMS值优于1.3 mm。     

大气可降水量预测模型的自适应Kalmam滤波改进

针对现有可降水量预报模型存在预报精度不高等问题,该文提出采用方差分量估计自适应卡尔曼滤波对可降水量数据进行预处理,用以提高径向基神经网络预测模型的预测精度,从而形成高精度预报模型。通过比较不同基站不同时间的数据,分析使用方法的预报精度。实验结果表明:将预测模型应用于全国7个测站进行实验,预测相对精度的平均值可达95%以上,预报残差在10-5左右,残差值小于0.001的占90%以上。在影响因素方面,使用较短时间作为模型原始数据进行预测会得到较好的预测结果。实验证明本预测方法在预报大气可降水量值方面具有较高的精度。     

不同星历反演大气可降水量的时间序列分析

针对地基GPS水汽探测过程中星历文件的选取对最终反演结果影响的问题,该文利用探空资料建立了一种新的香港季度加权平均温度计算公式,采用3种不同星历对GPS观测数据进行基线解算。通过MATLAB对反演的大气可降水量进行时间序列分析,3种不同星历反演的大气可降水量与探空数据的结果相似,均方差非常接近,快速星历与最终精密星历反演精度基本一致,超快速星历与最终精密星历的反演精度接近。此结果表明:不同星历的选取能够对最终反演结果产生影响,但影响可以近似忽略;最终精密星历可用于事后的高精度水汽反演,分析水汽的变化规律;快速星历结果可用于时效性快的水汽探测;超快速星历用于实时水汽探测,成为水汽探测的手段之一。     

区域GPS网对夏季降雨过程中大气可降水量的探测

利用GPS网的观测资料,通过GAMIT软件求得5个测站对流层天顶总延迟,进而求出各测站对流层湿延迟;利用湿延迟与大气可降水量之间的转换关系得到各测站的大气可降水量。将所得GPS-PWV值与同时段探空资料所得的大气可降水量以及地表实际降水量进行对比分析,结果表明:GPS-PWV值与探空资料所得的PWV值比较相符;在降水前后,GPS-PWV有比较明显的变化,降水一般出现在GPS-PWV值迅速增加的4-6h内;实际降水量峰值与GPS-PWV增量大小也有较强的相关性。     

地基多波段遥感大气可降水量研究

利用自动观测多波段CE 318太阳分光光度计，首先结合地面资料求出瑞利散射光学厚度，再用870 nm和1 020 nm非吸收通道内插出936 nm通道的气溶胶光学厚度。通过辐射传输模型MODTRAN模拟不同大气模式和观测角下的大气可降水量和透过率关系，利用改进的Langley 法计算出大气可降水量，分析了影响结果的误差源。     

地基GPS资料反演大气可降水量理论进展

概述了地基GPS资料反演大气可降水量的基本原理,简单介绍了数据处理的应用软件和基本流程,系统地分析了国内外研究及应用方面的现状和最新理论进展,最后简述了当前的研究热点。     

Global empirical model for mapping zenith wet delays onto precipitable water

We can map zenith wet delays onto precipitable water with a conversion factor, but in order to calculate the exact conversion factor, we must precisely calculate its key variable $T_\mathrm{m}$ . Yao et al. (J Geod 86:1125–1135, 2012. doi:10.1007/s00190-012-0568-1) established the first generation of global $T_\mathrm{m}$ model (GTm-I) with ground-based radiosonde data, but due to the lack of radiosonde data at sea, the model appears to be abnormal in some areas. Given that sea surface temperature varies less than that on land, and the GPT model and the Bevis $T_\mathrm{m}$ – $T_\mathrm{s}$ relationship are accurate enough to describe the surface temperature and $T_\mathrm{m}$ , this paper capitalizes on the GPT model and the Bevis $T_\mathrm{m}$ – $T_\mathrm{s}$ relationship to provide simulated $T_\mathrm{m}$ at sea, as a compensation for the lack of data. Combined with the $T_\mathrm{m}$ from radiosonde data, we recalculated the GTm model coefficients. The results show that this method not only improves the accuracy of the GTm model significantly at sea but also improves that on land, making the GTm model more stable and practically applicable.     

天顶静力延迟模型对GPS可降水量反演的影响分析及改进

利用地基GPS遥感大气可降水量(PWV,precipitable water vapor)过程中,天顶静力延迟(ZHD,zenith hydrostatic delay)模型精度直接影响PWV反演精度。文中将常用天顶静力延迟模型(Black模型、Hopfield模型和Saastamoinen模型)计算所得ZHD与基于湖南省2016-04-01—2017-03-31高空气象探测秒级数据计算所得探空ZHD进行对比,发现模型存在较明显系统偏差,其中Black模型ZHD平均偏低40mm以上。利用探空实测ZHD对天顶静力延迟模型进行回归建模,订正模型系数后可明显减小模型系统偏差和均方误差。改进后的ZHD模型可明显减小GPSPWV反演的系统偏差,并略微降低均方误差,其中采用改进后SA模型反演所得GPSPWV与探空PWV相比,平均偏低不超过0.230 7mm,反演准确性有较显著改善。     

顾及边界信号及垂直约束的GNSS水汽层析方法

利用GNSS三维水汽层析技术获取大气水汽分布信息,具有全天候、高时空分辨率、高精度和经济实用的优势.但目前只考虑层顶信号的层析模型,存在观测数据利用率低、网格空格率大的问题,此外采用的垂直约束方程与实际水汽分布符合程度也较低.本文基于探空信息拟合的函数建立垂直约束,设计并实现了一种顾及边界信号的层析方法,利用香港CORS网数据和无线电探空产品进行精度验证,详细分析了边界信号对层析结果的改善程度,同时分析了垂直约束方程对层析结果的影响.研究结果表明:边界信号的加入使得观测量提高了51.9％,网格空格率大幅降低,解算结果的平均均方根误差降低了12.1％;相对于基于垂直方向上水汽分布呈指数递减特性建立的传统约束方程,本文采用的垂直约束解算结果的平均均方根误差降低了5.7％.     

基于GPS的MODIS近红外可降水量季节性模型建立

在考虑可降水量季节性变化的基础上,提出利用GPS数据建立MODIS近红外可降水量季节性模型。首先对比分析2014年北京房山(BJFS)站的GPS可降水量和相应时间的MODIS近红外可降水量数据,发现两者之间的变化趋势基本一致,存在显著线性相关性;然后以GPS可降水量为标准值,利用回归分析建立GPS和MODIS可降水量之间的季节和全年校正模型。经检验,GPS可降水量与四个季节模型校正的MODIS近红外可降水量的均方根误差均小于3mm,最大误差不超过6mm,季节校正模型的精度都要高于全年校正模型。     

GNSS水汽层析的自适应非均匀指数分层方法

GNSS水汽层析技术在中小尺度灾害性天气的监测和预警中发挥着重要作用。常见的GNSS水汽层析技术在垂直分层时采用均匀分层,不符合大气水汽在垂直方向上的实际分布情况。本文以大气水汽密度为依据,提出一种自适应非均匀指数分层方法。该方法大大降低了各层之间的水汽密度差异,提高了水汽层析模型分层精度,且能够实现对任意给定层析区域的自适应分层建模。利用2019年8月香港CORS实测数据和探空数据对该方法进行试验与分析,与传统均匀分层相比,自适应非均匀指数分层的均方根误差和平均绝对误差分别降低了0.401 g/m³和0.223 g/m³,在低海拔处和恶劣天气下层析结果的精度和质量显著提高。     

GPS反演的可降水量与降水的对比分析研究

本文以秦皇岛为例,分析GPS可降水量与降水实况的关系。2007年5月~8月期间发生16次降水过程,每次水汽的增加,都对应着一次降水过程和降水峰值的出现;16次降水事件中,GPS可降水量序列峰值超前降水发生时间1h和2h分别各为6次,两者占到总降水次数的75%,也就是说GPS可降水量序列峰值超前降水发生时间约为1~2h;降水出现的时间一般发生在大气可降水量迅速增加之后,在2h或3h的大气可降水量的增幅迅速增加达到5mm后,2h内出现降水占68.75%,3~4h出现降水占18.75%,5~6 h出现降水占6.25%;而大气可降水量迅速增加前2h内出现降水的仅占6.25%,即GPS可降水量迅速增加后4h内出现降水的比率占到87.5%。GPS可降水量可作为降水短期预报的指标之一。     

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...     

First comparisons of precipitable water vapor estimation using GPS and water vapor radiometers at the Royal Observatory of Belgium

We compare precipitable water vapor (PWV) time series measured by water vapor radiometers (WVRs) to PWV time series estimated using global positioning system (GPS) observations in a regional network of stations in western Europe. Inside this network, we focus on the baseline Brussels – Wettzell which presents the advantage to have the collocation of a GPS receiver and a WVR at both endpoints. The comparison between our GPS and WVR estimations of precipitable water vapor shows an agreement at the millimeter level. In addition, we show that the zenith total delay (ZTD) estimations computed with our GPS processing strategy agrees with the GPS estimations of ZTD done by the CODE analysis center at the millimeter level. Electronic Publication