雾灵山山基掩星观测反演误差分析

运用山基GPS掩星探测技术对2005年8月河北雾灵山山基GPS掩星观测试验数据进行了处理,获得了接收机高度以下的大气折射率廓线;分析了掩星反演结果的内部符合情况,并利用同时进行的联合探空观测数据,将探空结果与掩星反演结果进行了比对分析。分析结果表明,山基GPS掩星反演大气折射率的内部符合精度优于1%,与常规探空结果的平均偏差为5.9%。反演结果偏小,标准偏差为5.6%。     

三差法和Vondrak法联合探测与修复周跳在山基GPS掩星观测中的应用

针对山基GPS掩星观测值历元多、采用常规周跳探测方法不能快速探测周跳值的情况,提出首先利用三差法探测与修复大周跳,再利用Vondrak法探测与修复小周跳。试验证明,将两种方法相结合可以增加探测与修复周跳的效率。     

利用GPS掩星资料反演大气重力波势能的方法

介绍了利用GPS掩星资料反演大气重力波势能的方法,给出了从COSMIC(constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)干温廓线出发,扰动温度廓线提取及势能廓线反演的具体流程,进而对2011年夏季和冬季20～30 km重力波势能的全球分布及季节变化特征进行了分析,结果与国内外已有文献基本一致。     

GPS掩星技术反演气象要素的误差分析

利用GPS掩星技术反演气象要素会包含一些误差,误差源有：热噪声、卫星轨道误差、多路径误差、折射率常数误差、气体状态模型误差、电离层改正残差、大气边界条件误差、大气球对称假设误差、几何光学近似误差等。分析表明,通过采取适当措施,可以降低误差源的负面影响,提高反演气象要素的精度。     

利用GPS掩星资料反演地球中性大气参数折射角方法研究

对利用GPS掩星资料反演地球中性大气参数的原理作了简要介绍,在此基础上对消除电离层影响的改正方法、Abel反演积分上限的确定、上边界测量折射角的优化方法进行了探讨。针对UCAR的Level2数据,在数据预处理工作的基础上,利用特定掩星事件的数据进行了反演计算,并对计算结果进行了分析。     

利用GPS掩星弯曲角确定对流层顶高度

利用COSMIC提供的GPS无线电掩星观测数据,从掩星弯曲角廓线出发确定对流层顶高度,并分别与对应的掩星温度廓线确定的温度最低点对流层顶(cold point tropopause,CPT)和温度递减率对流层顶(lapse rate tropopause,LRT)、无线电探空(距离掩星事件300km以内、观测时间差异3h以内)温度廓线确定的CPT和LRT进行了对比。     

澳大利亚上空COSMIC掩星廓线的反演

基于几何光学反演方法,由附加相住延迟序列出发,对2007年6月6日发生在澳大利亚上空的一次COSMIC掩星事件进行了反演.将反演得到的折射角、折射率、干温与湿度廓线分别与COSMIC数据分析与管理中心(COSMIC data analysis and archive center,CDAAC)的相应产品进行了比较.结果表明,两者在低对流层存在较显著的差异.以距离该掩星地点300 km以内、观测时间差异2 h以内的无线电探空资料为参照,反演的折射率廓线与CDAAC的折射率廓线在低对流层都存在一定的误差.对于该掩星事件,CDAAC通过变分法反演的湿度廓线并不比本文的反演结果更接近探空廓线;在1 km以下,其变化趋势甚至与探空结果相矛盾.     

GNSS大气掩星电离层修正方法研究

对四种主要的电离层修正方法的修正效果进行了对比分析,理论及模拟分析结果表明：由于对伪距的测量精度较低,简单的单频电离层修正法误差较大,一般只对单频接收机或者载波L2的观测数据缺失或质量较差时应用;在双频电离层修正方法中,相位线性组合法由于没有考虑电离层色散引起的电波路径差别,修正效果不如另外几种双频修正方法,多在地面导航中进行高仰角观测时应用。弯曲角线性组合法的修正效果最好,优于其他电离层修正方法。     

利用GPS无线电掩星技术探测大气的探讨

介绍了GPS无线电掩星技术探测大气的原理,分析了GPS无线电掩星技术在监测全球气候变化和提高数值天气预报精度等方面的潜在贡献,最后对其应用前景进行了展望。     

FY-3C无线电掩星折射率廓线的反演及验证

2013年,中国发射了首颗进行全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)无线电掩星观测的气象卫星FY-3C,其掩星数据产品已由国家卫星气象中心(national satellite meteorological center,NSMC)发布。基于FY-3C附加相位数据,通过几何光学反演和全谱反演相结合的方法自主反演获取大气折射率廓线,并利用NSMC提供的折射率产品和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)的气候再分析数据集(ECMWF reanalysis-interim,ERA-Interim)对反演结果进行验证。2017年全年FY-3C掩星折射率自主反演的成功率为82%,与NSMC 83.5%的反演成功率基本一致。以ERA-Interim再分析资料为参考,自主反演折射率相对偏差绝对值在25 km以下,小于1.5%,略优于NSMC产品,但偏差标准差比NSMC产品略大,达到了3.6%。自主反演和NSMC的折射率廓线在高纬地区的相对偏差...     

利用FY-3C折射率对大气边界层高度的反演与分析

2013年中国发射了首颗进行全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)掩星观测的气象卫星风云3号C星(Fengyun-3C,FY-3C),且已发布自2014年6月以来的FY-3C掩星大气产品,但目前还未见将其应用于大气边界层的相关研究.首次尝试利用FY-3C折射率...     

不同季节GPS掩星廓线精度的比较研究

以1a的探空资料为参照,对南半球4个不同季节COSMIC掩星观测的折射指数、温度及气压廓线在0～30km高度区间的精度进行了分析。结果表明,虽然就整个高度区间平均而言,春季掩星廓线的精度最差,但不同高度区间掩星廓线的精度差别较大。无论折射指数、气压还是温度,掩星廓线在5～25km区间的精度都优于0～5km与25～30km区间。在0～5km的低对流层,由于水汽的影响,夏季的折射指数廓线精度最低;冬季则最高。在5km以上,夏季气压廓线的精度比其他季节高。不同季节各高度层掩星温度廓线的精度则无显著差异。     

GPS掩星与探空观测统计比较中配对标准的比较研究

建立了直线道路和曲线道路的约束条件方程,给出了附有道路轨迹约束条件的卡尔曼滤波公式,提出了约束条件下的模糊度分解算法。本文算法中模糊度的浮点解由约束卡尔曼滤波器获得,而模糊度整数解由LAMBDA算法完成。车载GPS试验结果表明,附加轨迹信息约束的卡尔曼滤波方法可以有效地提高模糊度浮点解的精度,使得运动中整周模糊度的分解速度和成功率得到显著提高。     

Correction on Effect of Earth''s Oblateness in Inversion of GPS Occultation Data

By using observed CHAMP orbit ephemeredes and MSISE-90 dry air model and regarding the earth as a sphere and an ellipsoid respectively, phase delays are simulated and the simulated data are retrieved under different schemes. The comparison between the inverted temperature profiles and the model temperature profiles shows that by inverting observed data, we will get temperature results with large errors if the effect of Earth's oblateness is omitted. The correction method is proved to be effective because the temperature errors decreased obviously with this method.     

利用星载GPS无线电掩星数据分析全球水汽分布

水汽是大气成分中重要的组成部分,了解全球水汽分布规律及其形成机制对于未来全球气候至关重要。并且,GPS无线电掩星技术用于GPS气象学,为研究者提供了高精度、全球性、连续性的数据资料,特别是海洋及无人区的数据。本研究主要利用GPS无线电掩星数据反演全球水汽所对应的绝对湿度值,从而得到较为精确和全面的全球水汽分布情况,为进一步提升气象预报、未来气候分析的准确性及未来的大气研究提供精确的参考数据。     

LEO星座参数对GPS掩星数量和时空分布影响的模拟研究

利用低地球轨道LEO(Low Earth Orbit)卫星上的星载接收机对GPS卫星进行掩星观测反演地球的大气性质,对于气象学和大气研究具有重要意义.与单颗LEO卫星相比,由多个卫星组成的LEO星座观测到的掩星事件在时空分辨率和数量上都有很大的提高.考虑特定的区域,采用数值模拟方法,对不同卫星数和不同星座参数k的玫瑰型星座在一天内所观测的掩星事件的数量和分布进行比较分析,得到相应结论.研究成果对实际发射LEO星座时相关参数的选取具有参考价值.