GPS卫星定位误差分析

GPS测量数据中包含有多种误差,按其产生的来源、性质、大小及对测量产生的影响等进行了介绍和初步分析,提出了相应的措施以便消除或削弱它们对测量结果的影响。     

对流层污染测量仪(MOPITT)原理及其应用

1对流层污染测量仪（MOPITT）概况 MOPITT（the Measurement of Pollution in the Troposphere）测量仪搭载在美国地球观测计划（EOS）Terra卫星上,该卫星于1999年12月18日成功发射。Terra卫星采用高度为705km,太阳同步轨道,地方时上午10：30通过赤道,3d对整个地球观测一遍。根据气体相关放射性测量学原理,MOPITT测量对流层的CO浓度（体积混合率）和总柱CO和CH6含量（卫星与地球之间一个大气柱里单位面积分子总数）。     

冬季全国性持续低温事件过程中的平流层—对流层相互作用

利用1959～2017年ERA40/ERA-Interim逐日再分析资料和国家气候中心的逐日站点资料,针对发生在当年11月至次年3月(NDJFM)的全国性持续低温事件(EPECEs),分析了热带外环流的变化特征,以及平流层—对流层相互作用.结果 表明,全国性EPECEs可划分为冷空气在乌拉尔山—西伯利亚关键区堆积和冷空...     

火山活动对热带高空温度变化的影响

本文利用序列回归分析、对比分析和个例分析法分析了火山活动对热带高空大气的温度效应. 主要结论为：火山活动影响最显著的高度是平流层70 hPa约22 km高空,由此高度向上或向下,火山活动的影响都逐渐减小;火山活动将引起平流层大气升温、对流层大气降温,其分界线大致位于对流层顶300 hPa附近;火山活动对于热带70 hPa高空温度距平变化的影响超过了总方差的457%;单独考察几次强火山活动（如阿贡火山、皮纳图博火山和厄尔奇冲火山等）的温度效应表明,在热带地区强火山爆发后的20个月内,对热带高空温度的影响超过了其距平变化的80%！成为该时段高空温度变化的决定性因素.     

全球平流层-对流层之间臭氧通量的时空演变研究

利用1958~2001年的臭氧混合比和ECMWF(European Centre for Medium_range Weather Forecast)资料,采用Wei诊断模型定量计算了穿越全球对流层顶的臭氧质量通量.结果表明:(1)臭氧通量场存在纬向型和经向型的空间波列结构,这些空间波列均未能跨越对流层顶断裂带到达热带对流层顶控制区,其中南北两极的极区、地中海-伊朗高原-青藏高原-日本南部-北太平洋和南半球对流层顶断裂带中沿纬圈完整的空间波列最为显著.海洋上空臭氧通量的性质较为均匀一致,大陆上空的空间结构多变.北半球向下与向上的局地平均最大臭氧通量分别是-4μg.m-2.s-1和2.5μg.m-2.s-1,南半球的对应值为-2.5μg.m-2.s-1和1.5μg.m-2.s-1.(2)纬向平均的臭氧净通量依赖于纬度变化,北半球与南半球具有显著的非对称特性,总效应是平流层臭氧向对流层输运注入.臭氧通量有着显著的季节变化,可随不同季节在地理分布上发生空间转移现象,而且其控制机制不仅受对流层顶的季节运动影响,也随大气环境的季节调整而发生改变.(3)南北半球臭氧净通量的变化趋势相反,南半球为双峰结构,表现为非对称振幅的季节波动结构.全球臭氧通量振幅的年际变化表现出明显的QBO(Quasi_Biennial Oscillation)特性,年代际演变的结构形态(向下的臭氧净通量)可划分为4个阶段:1960年代是平稳变化期,1970年代为增强期,1980年代是又一个相对平稳期,1990年代为剧烈变化期.向下的臭氧净通量主极大值出现在1977、1990年和1998年,极小值在1993年和1996年.     

基于全球气象再分析资料的InSAR对流层延迟改正研究

气压、温度和水汽含量等大气物理参数的时空变化导致的对流层延迟是制约合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)高精度应用的重要因素之一.最新研究显示气象再分析资料在补偿对流层延迟影响方面具有巨大的应用潜力,这促使我们对其有效性和鲁棒性做进一步的研究和探索.本文首先推导了利用气象再分析资料对InSAR进行对流层延迟校正的算法;然后以美国南加州地区的ENVISAT ASAR数据为例,分析了基于两种气象再分析资料(ERA-Interim和North American Regional Reanalysis,NARR)校正InSAR对流层延迟改正的效果;通过与MERIS水汽延迟改正结果比较,验证了该方法的有效性.实验结果表明:(1)不能简单忽略干延迟,可通过气象再分析资料进行有效估计;(2)通过与MERIS水汽产品获得的对流层延迟比较发现,气象再分析资料能够取得接近于MERIS的改善效果;(3)对ERA-Interim和NARR两种气象再分析资料而言,虽然后者具有更高的时间和空间分辨率,但在改正InSAR对流层延迟方面并没有表现出比前者更明显的优势;(4)气象再分析资料可以很好地估计与地形强相关的垂直分层延迟,但对于小尺度的湍流混合延迟的捕捉能力有限.综合分析认为,气象再分析资料的优势在于其数据可随时获得、免费和全球覆盖,它可以显著减弱大尺度的垂直分层延迟对干涉图相位的影响,从而有助于InSAR获取更真实可靠的地形高程和地表形变信息.     

利用COSMIC掩星资料研究对流层/下平流层大气比湿对ONI指数的响应

本文利用2006年6月至2014年6月COSMIC掩星观测的水汽廓线,分析了对流层/下平流层（TLS）比湿信号对ENSO的响应.在数据处理中,将COSMIC掩星水汽廓线计算得到的全球比湿数据内插为1000~30 hPa区间水平分辨率为5°×5°的三维格网,在各等压面上求取各格网点去除年/月际信号后的比湿月异常值.然后在对比湿月异常时间序列低通滤波的基础上,进行经验正交分解（EOF）得到比湿主成分,并对该主成分信号进行二项式平滑;接下来将平滑后的主成分信号与反映ENSO活动的ONI指数进行相关处理,得到各等压面主成分信号相对于ONI指数的相关系数及对应的时间延迟.论文分析了包括Niño-3.4的5个代表性区域的TLS比湿异常主成分信号,结果表明：在各区域,采用本文先低通滤波再EOF分解的处理方法获得的TLS比湿异常主成分信号与ONI指数均有很强相关性,对流层相关系数绝对值达0.8以上,低平流层高于0.7,在300~200 hPa的上对流层达到峰值;各等压面上比湿异常主成分信号相对于ONI指数的时间延迟不尽相同,在对流层中比湿异常主成分信号普遍滞后于ONI指数1~6个月;在各区域,比湿异常主成分与ONI指数相关系数绝对值达到最大的等压面都接近250 hPa,最大相关系数绝对值均达到0.9以上.进一步对全球250 hPa等压面比湿异常主成分与ONI指数相关性的分析表明：两者强相关的区域主要集中在热带;在这些强相关区域,比湿异常主成分相对于ONI主要表现为滞后,且相关系数越大,相应的时间延迟越短.     

基于神经网络模型误差补偿技术的对流层延迟模型研究

针对传统对流层延迟模型精度较低的缺点,基于神经网络模型误差补偿技术,在Hopfield模型基础上建立一个适用于北半球的高精度融合模型。以Wyoming大学提供的2010年全球120多个观测台站的气象探空数据精密解算的天顶对流层延迟(ZTD)作为近似“真值”,分析比较Hopfield模型、传统BP模型和融合模型的计算精度。结果表明,Hopfield模型的均方根误差（RMSE）为35.31 mm,传统BP模型为30.34 mm,融合模型为23.31 mm。     

不同IGS精密产品对BDS评估ZTD差异性分析

分析了ESA、GBM以及WUM 3种精密产品在精密单点定位以及天顶对流层延迟评估中的差异性。实验结果表明,BDS采用3种精密产品解算得到的精密单点定位精度都在cm级,但是采用GBM产品解算精度最优,其次为ESA产品,最低为WUM产品。采用ESA、GBM2种精密产品均能精确评估出ZTD值随历元变化情况,其中静态精密单点定位评估ZTD估值RMS差值均在mm级,而动态精密单点定位GBM产品评估ZTD估值RMS差值在mm级,ESA产品评估ZTD估值RMS差值在cm级,但WUM产品不适合进行ZTD值评估。     

中长基线三频GNSS模糊度的快速算法

通过研究三频最优组合观测值,分析制约中长基线三频模糊度快速解算的主要因素是残留对流层延迟.在此基础上,提出一种中长基线三频模糊度快速解算新方法,该方法先以较高成功率快速固定两个超宽巷模糊度,然后用这两个模糊度固定的超宽巷组合与任一窄巷组合构成无几何误差和无电离层延迟的新组合.由于该组合只受随机噪声的影响,通过对多历元浮点模糊度平均值舍入取整即可准确地固定中长基线的窄巷模糊度.最后基于GPS双频观测数据生成的三频数据,验证了本文观点的正确性和新算法的有效性.