利用COSMIC掩星资料分析南极地区对流层顶变化

利用2011年全年的南极地区的COSMIC掩星资料,反演了大气温度剖面,进而提取对流层顶参数(温度和高度),定量分析了南极地区对流层顶的时空变化特征。在南极地区,温度递减率对流层顶比最冷点对流层顶更准确,且掩星反演法与臭氧、无线电探空仪等结果基本一致。南极对流层顶整体表现为位相相反的一波结构,温度变化范围为200~230K,高度变化范围为9~11km。南极地区对流层顶在冬季和春季"消失",在夏季和秋季出现逆温层。南极地区对流层顶温度在冬季和春季表现出明显的梯度特征,纬度方向上,极点附近低,四周较高;经度方向上,西南极地区较低。     

GPS掩星大气探测中弯曲角电离层残差仿真研究

介绍GPS掩星技术在气候监测和数值天气预报中的应用及其电离层误差改正的研究现状。弯曲角双频线性组合电离层改正法是目前应用最广泛的掩星电离层误差改正方法,而对弯曲角电离层残余误差鲜有研究。本文用MSIS90大气模式和3DNeUoG电离层模式模拟背景大气,用射线追踪法初步仿真研究了弯曲角电离层残差。研究表明:弯曲角电离层残差随太阳活动强度增加而增大;北半球中纬度夏天午后掩星事件的弯曲角电离层残差可达到1.8 urad。     

电离层干扰对GPS掩星弯曲角和温度精度的影响

以MSIS90大气模式和3DNeUoG电离层模式为背景大气,仿真模拟了电离层暴、电离层行扰和电离层槽对GPS掩星弯曲角电离层残差及温度精度的影响。结果表明,在太阳活动活跃期,弯曲角电离层残差在35~50km高度范围内可达1.5μrad,其标准差可达0.9μrad;在15~35km高度范围内可达4μrad,其标准差可达1.4μrad。电离层暴和电离层槽可使弯曲角电离层残差标准差增大20多倍;电离层行扰可使弯曲角电离层残差标准差增大数倍。电离层干扰引起的电离层残差可使15~35km高度范围内温度反演误差高达8K,这样的温度误差会对掩星观测的日平均温度和月平均温度产生显著影响。因此,需要发展新的电离层修正方法;在掩星气候监测中,需加强电离层监测,并结合监测结果剔除电离层干扰误差。     

利用COSMIC掩星折射率数据研究中国陆地区域对流层顶高度的时空特征

利用折射率协方差变换法采用2007—2014年COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate)掩星观测数据研究了中国陆地区域对流层顶高度的时空变化特征。实验结果表明:中国陆地区域的对流层顶高度随纬度变化,呈现出"南高北低"的格局;而对流层顶处的温度和压强分布与高度分布相反。同时,中国陆地区域内对流层顶高度表现出较强的季节相关性,中国大部分陆地地区通常夏季对流层顶最高,冬季对流层顶最低;但在低纬地区(16°N～26°N)表现相反。在30°N～40°N之间的亚热带区域四季的变化较为显著,且存在明显的等值线。采用中位数斜率回归法分析了2007—2014年中国陆地区域对流层顶高度的年际变化,发现中国陆地区域对流层顶高度平均每年升高6.3 m,温度平均每年下降0.002 K,压强平均每年下降0.15 hPa。     

利用COSMIC/GPS掩星干温及干压资料探测对流层顶的高度

从COSMIC/GPS无线掩星的折射率产品中分离出大气干温度和干压强。通过计算干温度随干压强变化的递减率(DTLR)来探测对流层顶的高度。选取2013年第346 d中58次掩星事件进行试算,并将DTLR试验结果同CPT(Cold Point Temperature)法和WMO(World Meteorological Organization)法确定的对流层顶以及无线探空产品和Era-Interim产品估算的对流层顶进行了比较和统计。验证结果表明,利用COSMIC(Constellation Observation System of Meteorology,Ionosphere and Climate)掩星干温度产品递减率变化探测对流层顶是可行的。     

GNSS掩星廓线分析火山喷发中对流层顶动态变化

针对2022年初汤加洪阿哈阿帕伊(HTHH)海底火山喷发引起对流层顶动态变化现象,该文提出基于GNSS掩星大气廓线快速产品分析汤加火山喷发期间的对流层顶动态变化。采用温度递减率法(LRT)确定的对流层顶,较好地反映火山喷发期间对流层顶空间结构,能够为火山喷发规模的量级提供数据支撑。本轮火山喷发记录对比表明,火山喷发引起对流层顶上升效应显著,且火山喷发强度与对流层顶维持高位的时长呈正相关,同时相应的对流层顶温度在较低水平维持。GNSS掩星技术可为火山喷发研究提供一种全新的且高效可靠的观测资料,可为类似地质灾害事件的影响量级评估提供参考。     

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。     

山基GPS掩星反演大气对流层折射率系统组成及其程序实现

山基GPS掩星技术因具有较强的实用功能成为目前反演大气研究的热点。结合雾灵山山基GPS掩星试验数据,研究了山基反演大气折射率的主要组成部分,并详细介绍了几个模块的实现过程,最后用程序解算了一段掩星数据。     

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。     

无线电掩星反演大气温度的电离层影响

利用掩星的附加相位延迟数据,对标准的几何光学大气反演算法进行了研究。探究电离层的电子密度对温度反演的影响,按照标准的几何光学反演算法得到的干温度与无线电探空仪数据的平均相对误差小于5%。将经过两种方法电离层修正后反演得到的温度与CDAAC的数据进行了对比,实验证明电离层残差对温度反演的影响随着高度的增加而增大,在25km以上是造成温度反演误差的主要因素,弯曲角电离层修正法要优于相位电离层修正法。     

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。     

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。     

GPS无线电掩星技术监测地球大气关键技术

介绍了国内外GPS无线电掩星技术研究进展。针对国内无线电掩星研究现状,从工程化角度出发,分析了国内实施该技术可能面临的多方面制约因素,包括：GPS接收机;星上存储介质和高速数据传输;星载接收机精密定轨;数据同化;星座卫星组网等。     

利用COSMIC掩星资料分析大气重力波参数的全球分布特征

本文介绍了从单一温度廓线提取重力波的水平波长、垂直波长、势能和动量通量的方法,利用2007~2008年COSMIC干温廓线数据计算得到了可以表征中尺度重力波活动特征的相关参数值在各年夏季和冬季的全球分布。结果与国内外已有的相关结果在形态分布上符合较好。结果表明,在20~30 km大气层,重力波在北半球处于冬季时的活动明显强于夏季,重力波的活动呈现纬向分布特征,夏半球高纬地区的重力波活动有明显的季节性变化,重力波的活动主要受地形和对流作用影响。COSMIC数据计算的动量通量分布大致与势能分布趋于一致。