基于超快速星历反演大气可降水量的精度分析

水汽是预报某些灾害性天气的重要依据,因此及时获得高分辨率的水汽产品对精准预报天气具有至关重要的意义．针对最终精密星历更新速度较慢、时延较长,无法满足实时反演大气可降水量的要求,提出一种利用超快速星历代替最终精密星历反演大气可降水量的方法:基于地基GNSS反演大气可降水量的原理,利用GAMIT软件,根据国际GNSS服务(IGS)网站提供的不同精度的星历产品获得大气可降水量,并与气象探空站所获得的大气可降水量对比分析．研究结果表明,利用超快速星历所获得的大气可将水量与最终精密星历一致,二者平均差值优于0.1 mm,且与探空站测得的大气可降水量值非常一致,其精度可以满足天气预报的需求．      

不同星历反演大气可降水量的时间序列分析

针对地基GPS水汽探测过程中星历文件的选取对最终反演结果影响的问题,该文利用探空资料建立了一种新的香港季度加权平均温度计算公式,采用3种不同星历对GPS观测数据进行基线解算。通过MATLAB对反演的大气可降水量进行时间序列分析,3种不同星历反演的大气可降水量与探空数据的结果相似,均方差非常接近,快速星历与最终精密星历反演精度基本一致,超快速星历与最终精密星历的反演精度接近。此结果表明:不同星历的选取能够对最终反演结果产生影响,但影响可以近似忽略;最终精密星历可用于事后的高精度水汽反演,分析水汽的变化规律;快速星历结果可用于时效性快的水汽探测;超快速星历用于实时水汽探测,成为水汽探测的手段之一。     

不同IGS星历产品对地基GPS反演水汽的影响北大核心CSCD

为了研究不同国际GNSS服务(IGS)星历产品对地基GPS反演可降水汽精度的影响,评估超快星历用于实时水汽反演的精度,该文借助Bernese5.2软件获取不同IGS星历产品解算的IGS跟踪站天顶总延迟,结合GPT2模型估算的气象参数反演得到大气可降水,最后与探空站资料计算的大气可降水进行对比分析。结果表明,利用超快速星历预报部分反演大气可降水结果的RMS在±8mm内波动,优于1cm,有助于实时探测大气可降水量的变化,进一步有效促进地基GPS在短临天气预报中的应用。     

基于GPS非差观测值估计大气可降水量

选取Sumi Net网中的8个测站,采用快速精密星历和快速精密钟差,利用TriP软件以较优的处理策略对8个测站2009-09的GPS数据进行天顶对流层解算,并用于反演大气可降水量。结果表明,TriP软件近实时解算的PW系列值与NOAA提供的实时PW系列具有较高的符合度,两者差值的平均偏差小于0.5mm,RMS值优于1.3 mm。     

基于组合超快星历GPS数据的实时可降水量反演

针对静态模式下GPS水汽反演存在的实时性不强、时间分辨率较低、反演代表性较差等问题,利用组合超快星历GPS数据进行实时动态可降水量反演研究。根据组合超快星历,利用假设检验法识别和剔除预报星历中的粗差卫星,采用动态模糊度分解方法基于单历元实时反演获得可降水量;对比实验结果显示,动态模式偏差值约为1.5 mm,精度约下降40%,在反演允许范围内。该方法在恶劣天气短临预报中有一定实际应用价值。     

基于GAMIT软件利用不同星历反演PWV的研究

首先简单介绍了GAMIT软件,然后基于GAMIT利用最终精密星历和预报精密星历分别解算相同的测站数据,得到测站天顶方向的对流层总延迟,再通过SAASTAMOINEN模型计算干延迟,提取出湿延迟后,结合地面气象数据反演大气可降水量。通过比较2种星历反演结果得到,最终精密星历和预报精密星历在解算结果上精度相当,预报精密星历在实时的水汽监测中满足要求,能够为降水的预报、预警提供帮助。     

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。     

利用超快速星历进行数值天气预报的可行性研究

实时获取高时空分辨率的大气水汽是制约数值天气预报准确性的关键问题。基于地基GPS遥感大气水汽原理,结合香港CORS网的实测数据进行处理,对由IGU超快速星历、IGS精密星历和探空资料解算的大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)序列进行比较分析。实验结果表明,利用超快速星历估计PWV用于数值天气预报是切实可行的。     

基于MGEX站多系统GNSS反演大气可降水量精度评估

2020年6月北斗卫星导航系统(BDS)完成全面组网,为分析其解算水汽信息的精度,选用15个MGEX (Multi-GNSS Experiment)测站2021年10月至11月的观测数据进行水汽反演. 利用GAMIT软件分别解算BDS、GPS、Galileo和GLONASS的观测数据,将得到的对流层天顶延迟(ZTD)与国际GNSS服务(IGS)发布的结果进行对比,并将解算的大气可降水量(PWV)分别与探空数据、ERA5数据计算得到的PWV对比. 实验结果表明:截止高度角设置为5°时,4个卫星系统估计的ZTD均方根 (RMS)均小于13 mm,GPS-PWV、BDS-PWV、Galileo-PWV、GLONASS-PWV与无线电探空可降水量(RS-PWV)相比,RMS平均值分别为2.25 mm、2.46 mm、2.52 mm和2.84 mm,RMS均小于3 mm;与ERA5-PWV相比,RMS平均值分别为1.63 mm、1.86 mm、1.76 mm和1.99 mm,RMS均小于2 mm. GPS探测水汽的精度最高,BDS探测水汽的精度低于GPS和Galileo,高于GLONASS,均满足气象学应用需求.      

HNGICS反演大气可降水量的应用前景

本文首先介绍了GPS反演大气可降水量的原理方法,并对GPS反演大气可降水量的流程做了重点介绍。然后介绍了河南省地质信息连续采集运行系统,（HNGICS）,最后重点介绍了如何利用HNGICS进行大气可降水量的反演及其在各个领域的应用前景。      

基于超快速星历进行实时反演大气水汽总量的可行性研究

从GPS气象学实际应用的角度出发,能够实时获取高时空分辨率的大气水汽场是一个十分关键的问题。基于地基GPS遥感水汽的原理,利用香港地区CORS网的实际测量数据进行试验,根据IGS网站提供的不同精度的轨道信息设计了试验方案,并且比较了方案中最终精密星历、超快速星历以及气象探空站探测得到的大气可降水量序列。实验结果表明,利用超快速星历反演算出的大气水汽总量与最终精密星历一致,其精度可以满足气象预报等实时业务的需求。      

利用GPS技术反演中国大陆水汽变化

利用中国地壳运动监测网络2004年的GPS数据,结合测站对应气象要素,计算出大气中的水汽。采用张性样条网格化法绘制中国大陆地区2004年各月份的水汽变化图,得到了水汽含量整体变化趋势与中国年降水量分布趋势相一致的结论。     

利用不同气候类型的GPS可降水量比较研究

利用高精度定位定轨软件GAMIT对2000～2004年的中国地壳运动监测网络数据进行了处理,获得各测站的可降水量时间序列,并以不同气候类型将各测站的可降水量进行了分类比较。在不同气候类型的可降水量的比较中,青藏高原高寒地区的可降水量最低,温带大陆性气候的可降水量次之,温带季风气候的可降水量居中,热带季风气候的可降水量最高,亚热带季风气候的可降水量为次高。在可降水量的图形变化比较中,不同气候类型的可降水量序列的波形变化也不相同,对可降水量峰值时间进行了量化比较。     

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。

     

利用GPS技术遥感哈尔滨地区大气可降水量的分析

利用2004年6月哈尔滨GPS跟踪站的观测资料和气象资料,对哈尔滨地区的大气综合水汽含量进行反演,根据反演结果得出GPS反演的水汽含量与实际降水以及地面气象元素的对应关系。并对利用GPS技术遥感大气综合水汽含量时应注意的事项提出建议。     

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。      

成都地区地基GPS观测网遥感大气可降水量的初步试验

利用首个成都地区地基GPS观测网2004年7~9月30 s间隔的测量数据,通过Bernese GPS Soft-ware V4.2解算出30 min间隔的天顶总延迟量,结合自动气象站获得的气象资料计算出30 min间隔的GPS遥感的大气可降水量。与根据气象探空站探测资料算出的可降水量进行统计对比,确定出本次GPS遥感可降水量试验的精度为3.09 mm,两种可降水量时间序列呈现高度的一致性。同时验证了计算对流层加权平均温度的Bevis经验公式在成都地区的适用性。