GPS掩星技术低轨卫星计划的现状及进展

主要介绍了几个国际上已经实施的GPS掩星计划（GPS／MET，Φrsted,Sunsat,SAC-C,CHAMP)和在研的（COSMIC，ACE）低轨卫星计划的现状及取得的进展。通过总结可知，下一代GPS掩星接收器应具有体积小、质量轻（几百克）、低功耗的特点；能提供实时的卫星物理状态参数；飞行器上的自主计算和控制；星上数据通信和命令解释；所有跟踪数据应符合厘米级精密定轨的要求；能提供掩星和海洋反射实验的测量。     

边界层参数化方案对暴雨数值模拟的影响

大气边界层(Atmospheric Boundary Layer,ABL)是自由大气和地球表面(陆地和海洋)的连接层,它对于降水的发生发展有重要影响。ABL高度是ABL的一个重要参数,主要应用于大气数值天气(或气候)模式中的ABL过程的参数化,获取准确的ABL高度数据对于提高数值天气预报模式、空气污染物预报模式等的预报精度具有重要作用。概述了利用常规探空资料、卫星遥感资料、气溶胶后向散射资料、全球导航卫星系统GNSS (Global Navigation Satellite System)掩星探测资料等数据估计ABL高度的主要方法及进展情况,提出在同时具有多种观测资料时如何处理ABL高度的三个基本原则,并以目前广泛应用的数值天气预报模式WRF (Weather Research and Forecasting)为例重点介绍ABL高度数据在数值天气(或气候)预报模式中的应用,对相关的发展情况进行了总结展望。

     

GNSS-MR技术用于雪深探测的初步研究

全球导航卫星系统干涉反射测量（global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR）技术能探测浅层地表的土壤湿度。针对多系统组合的土壤湿度反演问题,基于轨迹聚类方法,从全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统（BeiDou satellite navigation system,BDS）、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略（Galileo）导航系统的信噪比观测数据中提取多径干涉相位,利用经验模型求解轨迹聚类后的土壤湿度估计值,以加权平均方式得到系统组合后的估计结果。结果表明,BDS、Galileo反演精度相当且优于GPS、GLONASS,基于轨迹聚类的多系统组合土壤湿度估计方法的均方根误差为0.041 4 cm³/cm³,相比于单系统的综合反演精度提升约16.3%,相比于单系统的最佳频段反演精度提升约5.2%,所提方法能有效监测土壤湿度的变化。

     

Meteorological assessment of the surface temperatures on Titan: constraints on the surface type

The latitudinal profile of near-surface air temperature on Titan retrieved by Voyager 1 has been difficult to understand and raised several speculations about possible exotic processes that might be occurring near Titan's surface, while the thermal properties of the surface itself are unknown. This study systematically investigates the seasonal and spatial variation of the surface temperature and air temperature in the lower troposphere by a 3-dimensional general circulation model for different putative surface types (porous icy regolith, rock-ice mixture, hydrocarbon lakes). For any viable surface type the surface temperature is unlikely to be constant through the year and should more or less vary seasonally and even diurnally, most likely by a few K. Recent observations of tropospheric clouds may be evidence of seasonal variation of the surface temperature and the model predicts in the case of solid surface the development of a convective layer with superadiabatic lapse rates near the surface exactly at those latitudes and seasons where clouds have been identified. The latitudinal profile of the surface temperature retrieved from Voyager 1 infrared spectra can be explained without invoking exotic effects, provided the thermal inertia of the surface is relatively small and/or the surface albedo is low. A dominance of water ice (high thermal inertia and high albedo) at the surface is unfavorable to reproduce the observation. The latitudinal gradient of the surface temperature is particularly large at the hydrocarbon lake surface due to low albedo and small surface drag. Local anomalies of the surface albedo or surface thermal inertia are likely to cause substantial inhomogeneities of the surface temperature. Quasi-permanent accumulation of stratospheric haze at both poles would create a perennial equator-to-pole contrast of the surface temperature, but also a substantially lower global-mean surface temperature due to an enhanced anti-greenhouse effect in summer. The air temperature in the lower troposphere exhibits a tiny latitudinal gradient and a pole-to-pole gradient due to the presence of a pole-to-pole Hadley circulation, indicating that the temperature within the planetary boundary layer may exhibit a vertical profile characteristic of season, location and scenario. There may be a shallow near-surface inversion layer in cold seasons and a shallow convective layer in warm seasons.     

HITRAN数据库对卫星1.6 μm通道CO2辐射传输特性计算的影响

卫星遥感器中的CO21.6μm弱吸收带通道测量信号可以反映CO2的近地层浓度分布,是温室气体卫星反演的重要通道之一。HITRAN数据库是建立卫星遥感CO2浓度算法依赖的重要分子光谱参数数据库,目前已经更新到了2012版,不同版本中大气分子谱线参数存在差异。本文利用逐线积分模式LBLRTM,研究了最近3个版本HITRAN数据库(04、08、12版)在CO2的弱吸收带通道上大气光学厚度、透过率的差异,发现04版计算的气体光学厚度普遍偏高,可对CO2造成约38 ppm的低估;08版本得到的气体光学厚度与12版本接近,反演相差2 ppm以内。在此基础上,分析了不同HITRAN数据库对整层CO2变化和近地层CO2变化的敏感性,结果表明:04版对整层和近地面大气的变化敏感性最强,并且放大了近地层信号;08版与12版对整层或近地层CO2的敏感度接近,两者经过卷积后得到的信号无差异。     

GPS卫星运动状态算法及其软件实现

确定卫星的位置和速度是GPS定位导航的基础,以二体问题为基础,介绍了卫星运动状态的计算方法,建立了计算卫星实时位置、速度的数学模型,并运用C 语言实现了算法,证实了算法的正确性。     

地震电磁卫星精密定轨方法研究

高精度卫星轨道是提高卫星应用水平的基础,卫星精密定轨方法主要基于卫星轨道动力学理论．通过跟踪卫星轨迹的测轨技术,将几何和动力学信息进行融合。地震电磁卫星拟采用星载GPS和综合轨道求解方法进行精密定轨．并辅之以人卫激光测距,其定轨的精度可达厘米级。     

高分辨率卫星影像图在震害快速预估中的应用

随着高分辨率卫星遥感技术的发展,遥感技术在地震灾害预估、评估和地震应急工作中发挥着越来越重要的作用,并成为震害评估和应急工作的重要发展方向之一。通过分析高分辨率遥感影像上建筑物的影像特征,设计了一种自动提取建筑物三维信息的模型;将提取出的建筑物三维信息,结合实验区人工调查的人口、经济数据．利用震害矩阵计算出不同类型建筑物在地震烈度场内的破坏等级和不同破坏等级建筑物的总面积,给出一定地震等级下的人员伤亡和经济损失的实际数据,建立了一套利用高分辨率卫星进行震害预估的技术流程。选取上海市宝山区为试验区．利用该技术进行了震害预估试验研究。预估结果具有较高的精度。     

导航卫星自主定轨的算法研究及模拟结果

讨论了利用卫星卫星间的距离观测值建立导航卫星系统自主定轨的数学方法,并用GPS星座模拟星间观测值,采用滤波算法计算卫星的状态参数。模拟结果表明,在空间测距精度一定的情况下,自主定轨精度能高于GPS广播星历,因而能较精确地维持卫星系统的坐标框架。     

广义球谐函数及其在梯度边值问题中的应用

本文首先指出球谐函数不是球面上唯一的正交函数系,接着证明了体谐函数的一阶、二阶水平导数（称之为广义球函数）也是球面上的正交函数系,最后利用球面上的正交函数系研究了物理大地测量中的一阶、二阶梯度边值问题。