GPS-LEO掩星探测现状和展望

20世纪80年代美国科学家提出利用GPS系统探测地球大气,诞生了GPS气象学。GPS气象学分为地基GPS气象学和空基GPS气象学,目前地基GPS气象学在世界许多国家已进入业务组网应用阶段,空基GPS气象学也取得了飞速发展。本文在介绍了空基GPS掩星探测的发展历史和探测原理的基础上,重点分析了国际上GPS-LEO掩星探测数据处理和应用领域的最新研究和进展,对我国的GPS-LEO掩星探测研究进行了回顾和总结,最后对GPS-LEO掩星探测未来的发展进行了展望。     

GPS气象观测应用的研究进展与展望

GPS(Global Position System)是美国第二代卫星导航系统。它的出现带来了当今世界上军事、民用导航技术的全面革新,在许多科学研究领域得到了极为重要的应用。同样地,在气象科学研究和业务应用方面也展示了广阔的前景。地基和空基的GPS气象探测已被看成为支持21世纪WMO计划的一种新的全球综合高空观测系统。美国气象学会第78届年会有不少相关研究报告,集中反映了欧美GPS气象应用的开发研究最新进展,可概括为以下3方面:(1)由UCAR(University Corporation for Atmospheric Research)主持的GPS/气象学(GPS/MET)计划已经取得了成功。1995年4月3日发射了一颗低轨卫星(ML-1),利用低轨卫星对GPS卫星进行掩星观测,可以获得5～45km高度范围内高分辨率的温度廓线(误差1～2℃)以及在5km高度以下大气层的温度分布已知的条件下(精确到2℃),确定这一层中水汽压垂直分布。更具吸引力的应用是将大气折射率或射线偏转角这些基本物理量直接同化到高分辨率的全球或中尺度天气预报模式中去,以提高预报的准确性。只要发射8颗低轨卫星,总费用约1亿美元,便可以为天气业务预报？     

GPS遥感区域大气水汽总量研究回顾与展望

20世纪90年代以来，GPS气象学迅速发展成为一个前沿性、多学科交叉的研究领域，利用GPS技术探测大气水汽含量的研究取得了很大进展，有望在未来大气探测、天气预报和气候变化的研究和业务工作中发挥重要作用。文章论述了利用GPS遥感大气水汽总量的气象学意义，比较了该技术相对于其它探测方法的特点和优势，简介了GPS遥感大气水汽总量的类型以及地基GPS气象学的基本原理，对国内外近10年来在应用地基GPS技术遥感大气水汽总量方面取得的主要成果、应用现状及未来发展趋势做了综合性评述。最后，分析了该技术目前存在的主要问题。     

GPS水汽探测原理及应用

随着地基GPS技术日益完善以及GPS气象学研究的迅速发展,地基GPS探测技术已经成为一种有效的大气水汽探测手段,可提供高精度、高容量、快速变化的水汽信息。介绍地基GPS遥感大气可降水量的基本原理,分析国内地基GPS水汽探测取得的主要成果及应用现状,展望GPS水汽探测的发展及潜在应用。     

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.     

未来20年国际极轨气象卫星系统发展计划

一、引言极轨气象卫星与静止气象卫星相比,其优势是可以获取全球资料,为数值天气预报模式提供初始场,提高预报准确率,同时在全球自然灾害和环境监测以及气候研究中发挥重要作用。因此,对于极轨气象卫星来说,不会改变长期维持双星业务系统,而且星载仪器的探测能力(探测精度、分辨率和多功能等)将不断提高和加强。卫星将由自由飞行体(目前的NOAA系列)向平台结构方向发展。1991年初国际极轨气象卫星(IPOMS)的技术工作组(TWG)给出了未来20年国际极轨气象卫星系统发展计划等方面的最新研究结果。本文将简要介绍该项研究涉及的主要     

利用地基GPS反演积雪深度

利用全球导航卫星系统反射信号研究测站周边地表环境参数是近年来遥感领域的研究热点之一。利用测量型全球导航卫星信号接收机数据,实时获取其周边的积雪深度,是对现有降雪监测方法的有效补充。该文基于GPS信噪比与信号振幅的变化特征,研究了使用GPS信噪比观测值进行雪深探测的算法,并首次使用国家气象观测站的业务观测数据对地基GPS反演雪深算法进行了验证。对比试验使用近两个月的人工积雪深度测量值与GPS信号反演的积雪深度值进行了逐日比较,二者的吻合度较好,标准偏差为2.04cm,相关系数为0.94。该对比试验表明,利用常规测量型地基GPS接收机观测数据进行雪深探测是可行的。应用地基GPS反演雪深技术,气象部门基于现有的地基GPS水汽监测网可进一步开展积雪环境监测研究。     

以科技进步为建设和谐广东服务——广东省“文明单位”广州气象卫星地面站

拥有我国极轨、静止气象卫星地面接收应用系统，美国地球观测卫星EOS／MODIS资料接收系统，广州市气象观象台等大气探测手段的广州气象卫星地面站，重视人才的培养和引进，业务质量在国家卫星中心和广东省气象局一直名列前茅，在重大天气变化和重大灾害监测中发挥了积极作用。长期以来从事卫星遥感资料在国民经济各领域的应用研究，     

美国宇航局的强风暴研究计划

研究计划的目的是改善强风暴的探测和预报技术。将着重应用地球同步卫星,同时也应用低高度的极轨卫星、飞机和雷达等。一、目前的地球同步气象卫星(SMS)的时空分辨率对强风暴的研究是有用的。进一步的发展将放在温度与湿度的反算方面(红外技术与微波技术)和大大提高时空分辨率与辐射仪的灵敏度。预定1979年发射的对地球静止业务环境卫星Ⅳ(GOES-D)将载有取代可见光和红外自旋扫描辐射仪(VISSR)的大气探测器(VAS),它除了摄像外还可给出温度与湿度垂直廓线。还预定1980年发射风暴卫星(Stormsat),它着重探测强风暴与     

我国气象卫星的现状及未来

1960年4月1日美国第一颗气象卫星TIROS-1的发射升空,标志着大气探测科学技术进入了现代化空间遥感阶段。40多年来已有美国、日本、前苏联、中国、欧洲空间局、印度等国家研制或发射了极轨和静止气象卫星。目前,中国气象卫星已经成为世界气象卫星网络中的重要成员。1969年初,周恩来总理首次提出:“一要接收利用国外卫星发送的资料,二要搞我们自己的气象卫星”。遵照周总理的指示,中国气象科技工作者在短短的30多年里,使中国的卫星气象事业从无到有,从小到大。至今,已发展成为世界上第二个同时拥有极轨和静止气象卫星的国家。我国现有两颗极…     

基于内容的气象影视检索方法

GPS系统在气象中的应用,为探测大气有关气象要素提供了一个新的技术方法。山西省观象台正在建设中的GPS/MET、GPS控空将使山西省气象探测技术提高到一个新水平。GPS/MET、GPS探空项目的建设,将为拓宽气象服务领域创造一个良好的条件。     

GPS掩星观测的发展及其在气象业务中的应用现状

GPS无线电掩星探测技术已经发展成为一种强有力的、相对经济的观测全球大气的方法.多年对GPS/MET概念卫星、CHAMP和SAC-C等GPS掩星观测的研究表明,GPS掩星观测资料与其他卫星资料相比具有很高的观测精度和垂直分辨率等优点,并且GPS掩星观测不受天气状况的影响,因此对其在天气预报及气候的应用有独特的优势.GP...     

中国地基GPS气象应用站网建设展望

地基GPS探测大气具有探测精度高、时间分辨率高、不需要标定、设备可综合利用等诸多优点，随着中国GPS地面基准站网的建设，在将来的基准站网的气象应用方面，可分为两个层次：覆盖全国的、站间距离约100km的国家级GPS大气探测网，主要监测天气尺度的水汽分布和变化，以及电离层电子密度分布；在一些经济发达的地区，建立站间距约10-40km的中尺度GPS大气探测网，主要任务是监测中尺度水汽场及变化，并利用层析技术获取中尺度水汽廓线。在将来的站网建设时，将主要把国家、地方各部门的基准站网和气象部门的站网相结合，来满足气象部门的业务需要。气象部门的建设，将依赖于中国气象局的业务技术体制，特别是通讯和业务运行体制，面向应用，以期利用该项技术提高气象预报的精度和时效，进行空间天气的监测和气候的监测预测。     

边界层微型火箭气象探空系统研制与应用

首次介绍了国内自主研制的边界层微型火箭气象探空系统,系统包括火箭发射装置、探空仪、降落伞、地基接收设备和数据接收处理软件,其温度、湿度和气压测量采用数字式传感器,风速和风向由北斗/GPS全球定位信息获得。火箭升空至顶点后,将探空仪和降落伞从仪器舱弹出,在下降过程中测量大气的温度、湿度、气压和风速、风向等参数,通过无线发射机传送至地面接收机,由处理软件实现数据存储和参数分析。不同地区、不同气象条件下多次外场比较试验和实际应用结果表明,该系统性能稳定,探测技术指标和功能满足使用单位的设备研制要求,可应用于气象保障、大气探测、环境监测及海洋气象要素廓线的观测。     

Review and Development on the Studies of Chinese Meteorological Satellite and Satellite Meteorology

Meteorological satellite and satellite meteorology are the fastest developing new branches in the atmospheric sciences. Today the meteorological satellite has become a key element in the global atmospheric sounding system while the satellite meteorology is covering the main components of earth's system science. This article describes the major achievements that China has made in these fields in the past 30 years. The following contents are involved: (1) History and present status of China's meteorological satellites. It covers the development, launch, operation, technical parameters of China's polar and geostationary meteorological satellites. (2) Major achievements on remote sensing principle and method. It describes the retrieval of atmospheric temperature and humidity profiles, cloud character retrieval, aerosol character retrieval, precipitation retrieval as well as the generation of cloud wind. (3) Achievement on the studies of meteorological satellite data application. This part covers the applications of meteorological satellite data to weather analysis and forecast, numerical forecast, climate monitoring, and prediction of short-term climate change. Besides, the new results on data assimilation, climate monitoring, and forecast are also included.     

国产GPS探空系统探测能力分析

实验室测试和外场比对试验表明,我国研制的GPS探空系统采用卫星导航测风体制进行测风,GPS高度反算气压取代气压传感器,较之雷达探空体制要更为准确和精确。其在电气性能和稳定性、可靠性方面满足CIMO的探空要求。实验室测试表明,在采用新型温、湿、压传感器和测试条件情况下,准确性误差分别在±0.1℃、±2%、±1hPa之内,满足WMO对常规高空探测要求。与RS92型探空系统相比,国产GPS探空仪的动态测量性能除相对湿度准确性方面由于技术和工艺水平仍有一定差距外,其余要素已接近RS92的水平,尤其与GPS定位相关的气压、位势高度、风向和风速,其一致性标准差已与RS92相当,达到了较高的水平。与我国现有高空探测业务使用的L波段探空系统相比,测量准确性方面已优于L波段探空系统。     

我国天基GPS掩星探测现状及发展趋势

简述了天基GPS掩星探测的发展历史和发展现状,指出了天基掩星探测的优势以及不同掩星反演方法的优缺点,并对我国的GPS山基掩星探测研究的进展和取得的成果进行了详细介绍,最后对GPS掩星探测未来的研究重点和发展趋势进行了展望,指出GPS掩星探测将向着星座化、综合化应用方向发展,我国也必将积极参与到GPS掩星探测的行列。     

大气遥感与卫星气象学研究的进展与回顾

大气遥感作为大气科学中的重要基础与技术支柱,是20世纪60年代以来迅速发展的一门年轻学科.中国大气科学工作者在这方面也紧密结合国家需求与国际学术前沿,从20世纪60年代开始在理论研究,技术发展与实验研究,以及在气象、环境和国防应用等多方面开展了活跃的研究与发展工作.作者主要对中国科学界在大气遥感与卫星气象学发展方面作简要回顾,并着重介绍中国科学院大气物理研究所在大气遥感的基础与方法研究方面的一些进展,以及对大气遥感发展中的作用.主要内容包括:中国大气遥感的简要发展过程、卫星气象的早期发展、卫星红外遥感的基     

国际卫星红外大气探测器发展新特点

为了深入了解国际卫星红外大气探测仪器的新特点,推动其资料应用,以美国NASA Aqua卫星装载的高光谱红外大气探测仪器AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)为例,介绍卫星红外探测仪研发背景、仪器特征、研制技术、数据产品处理和应用。研究表明,AIRS开辟了卫星大气探测的新时代,它为其他未升空的高光谱仪器提供了不可或缺的研究资料,对将装载于我国风云卫星的高光谱红外大气垂直探测仪器的研制具有重大的参考价值。