地基GPS技术遥感香港地区大气水汽含量

提出了分段多项式方法计算大气水汽含量,并结合无线电高空气象探测资料,分析并评估了地基GPS遥感技术的精度。香港地区的可降水份计算结果表明,地基GPS遥感技术的精度为1 mm~2 mm     

利用GPS资料反演大气水汽含量的研究

本文简要介绍了利用ＧＰＳ资料反演确定大气水汽含量的原理和方法,并结合我国北京,上海和武汉三个ＧＰＳ跟踪站的实际观测资料反演确定了三个测站的大气水汽含量,获得了较为满意的数值解算结果。     

中国低纬度地区水汽转换系数分析研究

大气水汽转换系数K是利用对流层天顶湿延迟反演大气可降水量的关键参数,而大气水汽转换系数K的精度又要取决于加权平均温度Tm的精度。据此,利用中国低纬度地区8个探空站的相关数据,在Bevis公式的基础上加入了测站纬度和测站高程的影响因素,建立了一种与测站地面温度、测站纬度和测站高程有关的新的加权平均温度Tm模型,相比于Bevis模型,其在中国低纬度地区的精度提高了约29.7%,更适用于中国低纬度地区加权平均温度Tm的计算。     

GPS站水汽压与可降水分关系的探讨

利用GPS技术遥感大气可降水分的精度已经达到1-2mm,可以作为检验其他手段获取的可降水分的精度。文中对于南极稀少的GPS站点估计的可降水分,探讨了水汽压与可降水分的关系,得出两者满足的二次曲线拟合模型,使之适合无GPS站点的局部地区,并通过南极应用实例验证了该模型的正确性。     

GPS可降水汽含量在强降雨过程中的特征分析

针对水汽在大气中易于变化,高时空分辨率水汽资料的欠缺,造成强降雨短时临近的预报水平不高的问题,探讨分析了GPS水汽反演的精度。利用香港CORS数据,通过GAMIT软件解算获得各测站1 h大气可降水量时间序列,将其与探空数据获得的液态水含量（PWV）和实际降水量进行比较分析。结果表明,GPS／PWV与Radio／PWV在整体变化趋势上具有很好的一致性,其相关系数大于0.9;GPS／PWV与Radio／PWV精度相当,两者平均偏差小于1 mm,均方根误差小于3 mm;GPS反演的大气可降水量与实际降水量具有较好的对应关系,能够精确地监测到水汽变化的过程,可以用于水汽的监测和预报研究。      

GNSS对流层水汽监测研究进展与展望EI北大核心CSCD

对流层是近地空间环境中与人类活动联系最为密切的大气层,而水汽是低层大气圈中最重要的组成部分之一。尽管水汽在对流层中所占比例较小,但在一系列天气和多种气候变化中都扮演着重要角色。随着全球导航卫星系统(GNSS)的快速发展,GNSS对流层水汽监测成为重要的研究和应用方向。本文系统介绍了GNSS多维水汽监测及其在相关方面应用的研究现状和进展。GNSS水汽监测研究方面,当前主要集中在二维大气可降水量监测和三维湿折射率/水汽密度廓线反演两部分;GNSS水汽应用研究方面,当前主要包括定位、短临降雨及旱涝监测、数值同化预报等。     

水汽加权平均温度回归公式的验证与分析

在中国地区部分无线电探空仪2003~2006年探空资料的基础上,对Bevis回归公式在中国地区的适用性进行了验证和分析。结果表明,利用Bevis回归公式得到的水汽加权平均温度Tm的精度与测站的海拔高度间存在着很强的线性关系。根据这种相关性,对其进行与高度相关的改进,改进后的回归公式可以应用于中国任何地区的水汽加权平均温度的计算。     

MODIS水汽反演用于InSAR大气校正的理论研究

大气效应尤其是大气水汽的影响是InSAR干涉测量中主要的误差源和限制因素之一,因此高精度的InSAR应用迫切需要及时掌握大气水汽含量及其时空变化。本文深入分析了利用MODIS的水汽反演结果进行InSAR干涉测量大气校正的可行性,对MODIS近红外水汽反演结果与地基GPS水汽探测结果进行了比较和分析。同时根据GPS解算结果,利用实例讨论了基于地面气象参数的水汽延迟模拟的效果。     

中国区域940nm带整层大气水汽透过率的参数化模式

用MODTRAN模拟计算了全国34个地点的逐月和全年平均大气模式在940 nm波段的水汽透过率,并拟合出每种大气模式水汽透过率与水汽量经验关系式中的参数a、b。结果表明,参数a、b值与模式的整层大气可降水量有较好的相关性,并建立了a-W、b-W的经验关系式,且该关系式与海拔高度H(地面气压p0)有关。最后分析了a、b值的变化对地基消光反演水汽量精度的影响。     

地基GPS水汽反演中区域大气加权平均温度模型

利用地基GPS反演可降水量,需要准确求得水汽转换参数。为了提高区域GPS大气水汽反演的精度,分析了大气加权平均温度的时空特性及其与地面温度之间的函数关系;利用江苏地区2003—2011年的气象探空数据建立了适用于江苏地区的局地大气加权平均温度计算模型。比较江苏模型、Bevis模型和李建国模型求得的大气加权平均温度值,江苏模型的精度较Bevis模型和李建国模型分别提高33.14%和9.28%。由江苏模型得到的可降水量内符合精度约为11.12 mm,较GAMIT软件结果精度提高约7.91%。     

利用加权平均温度研究探讨GPS大气水汽探测方法

本文基于探空数据,以广东省GPS气象监测网建设项目为基础,研究加权平均温度本地化问题,建立了广东省加权平均温度本地化模型并得出广东地区的加权平均温度本地化模型,确立了模型的相关系数。本文的研究成果已经在广东省GPS气象监测网数据处理中得到应用。     

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。     

基于北斗卫星的水汽探测性能分析

本文利用北斗试验网的数据,结合探空观测,对北斗系统与GPS系统,北斗、GPS与探空系统之间进行详细的比较分析,对北斗水汽探测性能及精度给出初步分析结果。北斗系统与GPS系统及探空系统大气可降水量的探测结果较一致,很好地反映了大气可降水量的变化情况;北斗系统解算出的大气可降水量大于GPS系统,两个系统间存在2~3.3 mm的系统误差,水汽含量较低时,一致性更好;北斗系统与探空的系统误差和标准偏差较大,定位定轨模型有待优化,系统稳定性有待提高。     

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。     

基于GPS和MODIS数据的大气可降水量反演算法研究

基于高精度的PWVGPS与MODIS近红外三通道比值透射率间的关系建立MODIS大气可降水量新反演算法以提高反演精度。利用美国Kansas州和Oklahoma州2009年4月～9月间17期的MODIS数据和对应的SuomiNet网PWVGPS数据进行研究,发现Kaufman和Gao Bo-Cai算法反演的PWVMODIS系统性地偏低于PWVGPS,存在较大的反演误差。以高精度的PWVGPS为标准水汽值,研究PWVGPS与MODIS近红外第19波段的三通道比值透射率间的关系,建立了MODIS大气可降水量新反演算法,并利用研究区数据进行试验验证,结果表明新算法可大幅提高PWVMODIS的反演精度。     

GPT/2模型用于GPS大气可降水汽反演的精度分析

水汽是大气的重要组成成分之一,其时空变化受气温、气压等多种气象因素的影响。因此,研究水汽反演影响因素对获取高精度水汽信息具有重要意义。以中国区域为例,研究利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)和非实测气象数据（气温和气压）探测大气可降水量（precipitable water vapor, PWV）的方法。首先,对欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting, ECMWF)第5代气候再分析数据集(ECMWF reanalysis v5, ERA5)提供的气温、气压和GNSS反演的天顶对流层延迟进行评估;其次,大气加权平均温度T_m是PWV反演的关键参数,对不同的T_m计算模型进行分析,确定中国区域最优T_m计算模型;最后,根据误差传播理论推导PWV的理论误差,利用非实测数据计算小时分辨率的PWV并进行精度评估。结果表明,利用GNSS获取的中国区域PWV与无线电探空/ERA5 PWV均有较好的时空一致性,降雨期间PWV的误差较非降雨期间稍大。所提方法获取的PWV理论误差为2.0 mm,实际误差为2.1 mm。因此,基于GNSS和非实测气象参数反演的PWV具有较高精度,对于研究中国区域水汽时空变化与分布具有重要意义。

     

青岛气温与全球海表温度的相关分析

利用奇异谱算法对国家160站气象资料中的青岛气温数据和ERSST海表温度资料进行了分析,研究了青岛气温的发展趋势和周期性变化规律,并对未来青岛市气温进行了预测,预测结果与原观测数据接近(相关度接近0.95)。同时也研究了青岛气温异常和全球海表温度的相关性,研究表明:青岛气温异常与全球海表温度异常部分地区存在超过0.79的相关性,其中最大正滑动相关系数位于9月份8N、49W点,并且青岛气温异常存在4个单位的滞后时间。     

相关估计显著水平的Monte Carlo模拟检验

相关分析技术是多种研究领域常用的数值处理工具,本文应用蒙特 罗方法,通过大量的数值计算,获得一个容量大,稳定性好的相关系数临界值表。对于数字滤波的情形,蒙特卡罗模拟结果表明,样本自由度降低到滤波前的ｘ分之一。其中,ｘ为奈魁斯特频率与滤波器通频带宽度的比值。文中还给出两个资料分析的应用实便。     

由Saastamoinen和Hopfield模型推算水汽含量的比较与分析

详细介绍利用ＧＰＡ数据推算大气水汽含量的过程。根据Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ和Ｈｏｐｆｉｅｌｄ两种模型利用实测数据对大气水汽含量进行了推算,并对其结果进行了比较和分析,得到了一些有益的结论。     

粗差发现和定位能力与相关系数的关系

根据粗差判断方程中的判断矩阵和两个统计检验量之间相关系数的函数式,论证了两种不同的研究方法所确定的粗差不能定位的数学模型实际上是相等的。通过算例,不仅说明两种研究方法对观测量不能定位粗差的判断是一致的,而且使用判断矩阵研究观测量的粗差发现和定位能力会更加方便简单。