HY-2B卫星雷达高度计对流层路径延迟精度分析

干对流层路径延迟与湿对流层路径延迟是影响HY-2B测高精度的重要因素。本文采用星星交叉分析法和对流层独立模型检验法对HY-2B干对流层与湿对流层路径延迟产品进行对比分析。本文基于大气压强数据和辐射计测量的水汽数据,利用干对流层和湿对流层独立检验模型对HY-2B沿轨数据进行重处理,与HY-2B业务化运行产品差异的标准差分别为1.8和2.6 mm。此外,HY-2B与Jason-3交叉点处干对流层与湿对流层路径延迟差异的标准差分别为1.5和6.1 mm,两年内产品的漂移较少。实验结果表明：HY-2B干对流层与湿对流层路径延迟的精度均达到国际水平。该文对于验证国产海洋卫星HY-2B数据精度,扩展HY-2B卫星数据的应用范围具有重要意义。     

基于非差精密单点定位技术反演大气综合水汽含量

比较了Saastamoinen模型、UNB3模型和改进的Hopfield模型受纬度、高程和时间影响的不同特性。采用SuomiNet提供的数据进行计算验证,给出适合水汽反演的对流层延迟模型。依据估计的对流层天顶湿延迟反演大气综合水汽含量,通过与网解值对比,验证非差精密单点定位技术反演的大气综合水汽含量,能够达到双差网解方式的精度。     

基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法

常规精密单点定位实时反演水汽,存在精度低或稳定性差等问题,因此提出了一种基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法。首先利用参考站的天顶对流层延迟解算观测值改正信息,然后对流动站共视卫星的观测值进行误差改正,利用IGU预报星历和钟差产品,采用PPP算法进行实时水汽反演。以中国香港HKSC为流动站,分别选取中国台湾TWTF和中国香港HKWS作为参考站,开展参考站辅助的PPP实时水汽反演试验。结果表明,分别以无线电探空数据和ECMWF数据为参考,本方法4个时段的平均标准差分别为1.9 mm和2.9 mm;相比基于IGU的常规PPP实时水汽反演方法,精度分别提升60%和51%。本方法参考站的选择不受距离限制,精度与使用IGS事后精密星历的PPP水汽反演基本一致,相比常规PPP和相对定位方式的实时水汽反演具有明显优势。     

全球海洋大气柱水汽含量遥感融合数据产品生成

本研究利用国际在轨SSMIS、WindSat、AMSR-E、ASMR2和国产HY-2A微波辐射计多源遥感大气柱水汽含量观测数据,基于最优插值算法,生成了2003-2015年全球海洋每日0.25°高分辨率的大气柱水汽含量多源遥感融合产品,以及2012-2015年未使用HY-2A微波辐射计数据的全球海洋每日0.25°遥感融合产品。利用无线电探空仪水汽含量观测数据,对生成的全球海洋大气柱水汽含量融合产品进行精度检验。结果表明,总体上,13年间均方根误差和标准差小于3 mm,平均偏差小于0.6 mm,平均绝对偏差小于2 mm,相关系数大于0.98;使用HY-2A微波辐射计数据产品会使融合结果的精度出现微小的降低;AMSR2和HY-2A微波辐射计数据的联合使用对于替代AMSR-E数据具有积极意义。     

基于NCEP数据进行高度计湿对流层校正的探讨

为达到高度计几厘米测高精度,湿对流层校正范围为3~45 cm,精确计算湿对流层校正是至关重要的。本文利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)数据,采用模型法计算高度计湿对流层校正。计算结果与无线电探空仪计算结果比较,偏差为0.01 cm,均方根为2 cm;与Jason-1模型法湿对流层校正产品比较,偏差为0.2 cm,均方根为1.4 cm。因此,利用NCEP数据计算高度计湿对流层校正精度较高,能够满足高度计大气湿对流层校正精度要求。为高度计大气湿对流层校正的计算提供1种新方法。     

重复轨道模式InSAR测高中大气水汽影响研究

对流层大气水汽引起的信号延迟是影响重轨In SAR高程测量精度的主要因素之一。为了研究大气水汽对重轨In SAR测高精度的影响及基线估计的校正作用,仿真不同分布模式的水汽模型,对SAR主、辅数据进行干涉处理,反演受水汽影响高程并统计分析控制点高程误差。实验结果表明:在7km×7km的SAR数据成像范围内,当水汽含量分布均匀时,控制点测量精度与无水汽影响高程精度相当,当水汽含量分布在0.142~0.283cm和0~0.502cm时,控制点高程中误差分别为9.84m,21.01m,即在In SAR测高中,基线估计可以校正均匀水汽等系统噪声,但是当水汽分布不均匀时,基线估计不能很好抵消水汽影响,且水汽变化越大,测高误差越大,需要根据外部水汽数据消除水汽对In SAR测量的影响。     

北斗区域卫星导航系统电离层建模精度分析

北斗卫星导航系统是首个建成的区域导航系统,其在电离层建模中的可行性和作用倍受关注。采用多项式模型构建区域电离层模型,利用IGSjfng和cut0两站观测数据,从穿刺点分布、单系统建模精度和BDS/GPS融合建模精度等方面分析了北斗区域系统对于电离层建模的作用。结果表明,利用北斗建立电离层模型,其残差标准差小于1.2TECU(1TECU=10~(-16)m~2),外符合精度优于4TECU,与利用GPS建模精度相当,但融合北斗和GPS数据相对于采用单系统建模精度无明显提升。     

冷涡背景下一次强对流过程的卫星水汽图像特征

将卫星水汽图像与高层动力场进行叠合分析,可为强对流天气监测预报提供有价值的信息。将卫星水汽图像和大气动力场相结合,对山东省一次冷涡背景下连续强对流过程的环境特征进行分析。结果表明,冷涡云系具有非对称结构特征;冷涡东南侧的暖湿对流与涡后动力干带入侵时爆发的暗区新生对流,这两个阶段的热、动力不稳定增长机制有所不同。与高位涡、急流相伴的水汽暗带是对流层上部的动力活跃区。当涡后具有高位涡特征的动力干带入侵时,高层动力活跃区叠加于低层暖湿平流区上空,促使对流爆发。卫星水汽图像体现了冷涡发展不同阶段高空动力强迫的差异。水汽图像上动力干带色调变暗,干湿边界锐化的特征,与高层位涡和高空急流增强有关。通过卫星水汽图像上连续时次的干湿对比,可以跟踪识别这些高层特征,进而判断高层动力特征的演变,为深厚湿对流环境条件的诊断提供依据。     

济南地区大气可降水量三种观测反演资料的对比分析

大气可降水量在研究大气辐射和吸收,以及全球的热量输送,尤其是暴雨的预报预测等方面都发挥着重要作用。应用2015年章丘站GPS/MET、微波辐射计和L波段探空3种设备反演的大气可降水量数据,比较了三者之间的偏差特征。结果表明:GPS/MET、微波辐射计和L波段探空3种设备反演的大气可降水量变化趋势一致,但也存在明显的系统偏差,量值从大到小分别是GPS/MET、微波辐射计、L波段探空。三者之间的偏差在春夏秋冬四季的差值都较为稳定;GPS/MET比微波辐射计偏大4.5 mm左右,不会因为季节的改变而明显地增大或减小。但标准差最大是夏季,其次是秋季,冬季最小。由于12:00 UTC水汽含量大于00:00 UTC,造成3种探测手段反演的大气可降水量在12:00 UTC的标准差几乎总是大于00:00 UTC,而相对偏差小于等于00:00 UTC。     

基于实测速度的中国大陆地壳运动速度场的应用

采用十几年全国范围的中国大陆构造环境监测网络基准站、区域站等高精度GPS实测数据,获得点位实测速度,运用克里金插值法等技术手段,建立了全国1°×1°高精度速度场模型,精度达到东向±1.12mm/a,北向±1.10mm/a,高程方向±0.05mm/a。     

孟加拉湾夏季季节内振荡的湿静力能分析

夏季期间大气季节内振荡(ISO)活跃于孟加拉湾区域,并存在显著的向北传播。采用1979-2016年ERA-Interim大气再分析资料,通过对典型ISO事件进行位相合成,揭示了夏季期间孟加拉湾湿静力能季节内变化的演变特征和控制机理。结果表明,ISO大气对流在向北传播期间伴随着显著的湿静力能累积(充电)和释放(放电)过程。其中,水汽主导的湿静力能水平平流是充电和放电的关键控制因素。水汽水平平流在对流层中高层和对流层低层的变异机理存在一定差异,在中高层主要取决于ISO扰动纬向风对低频水汽的纬向输送,在低层则主要取决于低频经向风对ISO扰动水汽的经向输送。     

环境场条件对雷暴传播运动影响实例分析

通过对一个明显后向传播雷暴和一个无明显传播特征雷暴的环境场进行对比,分析环境场条件对雷暴传播运动的影响。结果表明:二者高空均受冷涡后部西北气流控制,有中空急流,低层受暖温度脊影响,气温较高,傍晚前后受短波槽影响,在鲁西北地区产生对流天气;后向传播雷暴的环境场水汽条件较好,大气斜压特征明显,近地面层高温高湿,θse锋区位于对流层中层,中层干空气与低层冷空气入侵,二者共同作用是雷暴的产生机制;无明显传播特征雷暴的环境场水汽条件较差,θse锋区位于850 hPa以下,对流层低层干冷空气与暖湿空气交绥是雷暴的产生机制;雷暴易发生在水汽通量散度中心北侧梯度较大的区域,主回波后部大气为不稳定层结且具有辐合中心、相对湿度较大的特征,这是产生新对流单体的关键;若雷暴区有湿平流,雷暴的下游方向有水汽辐合中心,且辐合中心具有斜压特征,有利于雷暴新生,反之,则不利于雷暴新生。     

沿海验潮站GNSS观测网BDS与GPS基线处理精度分析

为了评估北斗卫星导航系统（BDS）用于验潮站沉降监测的可靠性和精度,该文利用北海区沿海8个验潮站2022年全年的GPS和BDS观测数据,从基线解标准均方根误差、基线重复性和GPS与BDS基线互差等方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析。结果表明,BDS基线解的NRMS值在0.17～0.25之间,GPS基线解的NRMS值在0.18～0.23之间,二者基线解的NRMS值基本相当;GPS基线解的长度和各分量基线重复率平均值要小于BDS,从GNSS网固定误差和比例误差看,GPS和BDS的基线长度重复性精度达到10-9～10-8量级,基线东西和南北分量重复性达到10-9量级,基线垂直分量重复性精度达到10-7～10-8量级。在GPS和BDS基线结果互差方面,GPS解算得到的基线长度均要大于BDS,二者平均差值为10.7 mm;东西分量差值最小,其次是南北分量,垂直分量差异最大,南北分量、东西分量和垂直分量差值平均值分别为-8.5 mm、-3.7 mm和10.6 mm。南北分量、东西分量、垂直分量和基线长度差值平均值最大值分别为23.6 mm、20.9 mm、30.4 mm和22.1 mm。总体...     

基于海岛站探空资料的 WindSat海洋大气可降水量产品检验

利用时空匹配的15个海岛站的探空资料对WindSat 2007—2015年的海洋大气可降水量产品(total precipitable water,TPW)进行了检验,并分析了造成两者差异的原因。结果表明:WindSat反演的海洋大气可降水量产品与探空比对的一致性较好,两者平均偏差为-0.43mm,均方根误差为3.14mm,标准偏差为3.11mm,相关系数达到了0.98;WindSat在中高纬度地区反演效果较好,均方根误差在各个站点均小于3mm;在低纬度地区WindSat反演精度较差,均方根误差大于5mm。低风速对WindSat可降水反演精度影响较大;海面温度和云中液态水含量与大气可降水量产品之间无明显相关关系;WindSat反演精度随纬度降低下降明显;利用白天探空释放所得到的水汽数据存在干性偏差。     

基于船载GPS探空数据的黄东海大气边界层高度分析

根据2012年5、11月2次船载GPS探空资料,结合CFSR再分析、OISST海温、沿岸站位L波段雷达数据等,对黄东海海洋大气边界层(MABL)的时空变化特征及影响因子进行了分析。GPS探空数据表明,正的海气温差产生对流边界层,负的为稳定边界层。相比陆地边界层,MABL的日变化很小。5月份,MABL较低,暖区的海气温差大小与MABL高度相关,而冷区风切变的影响较为显著,太阳辐射也能一定程度上影响MABL高度。11月,MABL远高于5月,海气温差、太阳辐射均能影响MABL高度,风切变贡献很小。5月份海洋锋暖水侧的水汽能到达MABL以上,冷水侧水汽则维持在MABL中;11月水汽被限制在MABL以内。通过青岛、洪家站的L波段雷达数据对比,得到沿岸地区的大气边界层具有与MABL相同的季节变化,能够代表黄、东海MABL特征,但日变化更加剧烈,因此在替代研究海上MABL日变化时具有局限性。     

基于星载微波辐射低频双极化通道观测数据的微波辐射传输模型

微波辐射传输方程是海洋-大气微波遥感的理论基础,本文基于晴空条件下AMSR-E 10.7GHz水平与垂直极化亮温数据,将平静海面的亮温观测结果与4种海水相对电容率模型和2种大气水汽吸收模型的计算结果进行比较,确定了海水相对电容率模型与水汽吸收模型,基于上述模型和实测亮温数据反演了风致各项同性海面发射率,其与已有的经验模型结果基本一致,由此建立了星载微波辐射传输模型;利用建立的辐射传输模型计算亮温与AMSR-E观测亮温分别反演了海表面温度与海表面风速,验证了所建微波传输模型的有效性。本文的研究结果可为星载微波辐射计亮温定标、海洋地球物理参数提取奠定基础。     

MART算法在大气水汽层析中的应用研究

以香港连续运行参考站数据为解算实例,对MART算法进行修正,并将其应用于水汽层析方程的解算,并研究了垂直分辨率对层析结果的影响。将层析解算的结果与京士柏探空站资料反演的水汽密度进行对比分析。实验结果表明,采用修正的MART算法能够用于水汽层析的解算,层析结果与探空站资料反演的结果符合得较好,采用垂直分辨为425m更能反映出大气水汽实际分布特性。     

中国沿海GPS站用于潮波系数提取分析

首先给出了基于GNSS-MR技术提取潮波系数的原理与方法,然后利用布设在浙江省石浦港验潮室屋顶的GPS站DSPU实测数据对潮波系数进行了提取,并与验潮站实测潮位调和分析结果进行了对比分析。实验结果表明GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位值吻合较好,相关系数优于0.97;GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位获取的潮波系数基本一致,除M2、S2外其它差异较小。两者获取的潮波系数差异主要因为DSPU测站观测环境极大地影响了GPS-MR提取潮位精度。沿海GNSS站用于潮位监测和潮波系数提取,将进一步拓展沿海GNSS监测站的应用领域,在一定程度上可弥补验潮站的不足。     

基于验潮站资料的HY-2A测高数据质量评定

验潮站资料为评定卫星测高海面高度观测值的精度提供了有效途径。基于数据编辑准则筛选出HY-2A数据,通过引入NCEP实时大气压模型,解决了HY-2A卫星任务后期测高数据产品中部分干对流层延迟项和大气逆压校正项不可用的问题。在此基础上,将HY-2A海面高观测值与验潮站数据进行时空匹配,在选取的9个站点上进行了相关系数和标准差计算。结果表明,两者相关系数平均约为0.676 9,最优可达0.898 7,平均标准差为0.089 5 m。整体验证结果表明,HY-2A卫星测高数据质量符合设计指标,达到预期水平,为海洋重力场反演等应用研究提供了新的可靠数据源。     

暴雨发生的不稳定条件的试验

本文根据Ｈｏｓｋｉｎｓ所提出的惯性重力波不稳定判据：Ｒｉ＜ｆ／ζａ，结合湿斜压大气的特点，对１９９６年６月２９日０２时发生在我国东部的一次降水过程进行了分析，得出了下列特征：西南低空急流是降水得以产生所需水汽的载体；对流层下部深厚不稳定层结是对流性降水所必须的热力层结条件；该地区对流层下部满足Ｒｉｓｅ＜ｆ／ζａ，６ｈ后该地区惯性重力波不稳定增长。在充足水汽条件下，该地区发生暴雨。