长江三角洲地区地面GPS探测大气的研究进展

简述利用GPS探测数据反演得到大气可降水量(PWV)的月平均分布情况,单站PWV时序图与1小时降水量的对应关系。GPS/PWV月平均分布具有一定的季节变化特征,PWV的变化与降水过程有很好的对应关系,利用GPS/PWV可以很好的为大暴雨、台风、梅雨期等的监测和预报服务。     

长江三角洲地区地面GPS探测大气的研究进展

简述利用GPS探测数据反演得到大气可降水量(PWV)的月平均分布情况,单站PWV时序图与1小时降水量的对应关系。GPS/PWV月平均分布具有一定的季节变化特征,PWV的变化与降水过程有很好的对应关系,利用GPS/PWV可以很好的为大暴雨、台风、梅雨期等的监测和预报服务。     

基于单站CORS的台风麦德姆造成的降水量分析

对2014年7月台风麦德姆(Matmo)影响青岛市并造成的一次暴雨发生过程的单站CORS观测数据处理以获取对流层延迟量,利用对流层延迟中的湿延迟量计算大气可降水量(PWV),将其变化与实际降水的发生时间和降水量进行对比分析,得到了PWV变化与降水发生过程之间的关系,即在暴雨发生前3~6hPWV会有明显下降,进一步得出单站CORS获取的PWV值能够用于暴雨等强降水预报。     

鄱阳湖区域空中水资源开发初步研究

利用地基全球导航定位系统(global positioning system,GPS)遥感大气技术,使用高密度日降水格点资料、NCEP/NCAR再分析资料和常规气象资料,研究2011年6月鄱阳湖区一次降雨过程中大气水汽的变化特征,为研究开发鄱阳湖区空中水资源提出了一些启发性的结论。结果表明:水汽变化趋势与降雨过程相符合;降雨发生前,GPS大气可降水量(GPS precipitable water vapor,GPS/PWV)会出现持续增大,尤其临近降雨时,水汽会出现剧烈增大现象,可以为人工影响天气作业时机提供指示;GPS/PWV持续下降,通常预示着降雨的结束,由此可以为人工影响天气作业效果检验提供依据。     

基于超快速星历的数值天气预报可行性研究

为实时获取高时空分辨率的大气水汽场,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,根据大气可降水量(PWV)解算过程中超快速星历预报部分的时间跨度不同,设计了3个方案,并比较了各方案中最终精密星历、超快速星历和探空资料解算得到的PWV序列。结果表明,利用超快速星历估计PWV与最终精密星历结果一致,其精度满足气象预报等实时业务的要求。     

利用GAMIT解算珠海GPS/MET的大气可降水量

GPS探测水汽具有高精度、高分辨率、易于维护以及可全天侯观测等优点.介绍利用地基GPS资料反演大气可降水量(PWV)的原理及方法.以珠海GPS/MET为例,探讨GAMIT在ubuntu上的安装、参数表文件的设置、天顶总延迟的解算以及PWV的反演等步骤.     

1970-2012年华北平原大气可降水量时空变化及其影响因素

基于1970-2012年华北平原探空站和地面站气象资料,分析了大气可降水量的时空变化特征及其影响因素.结果表明:(1)1970-2012年,华北平原年均大气可降水量呈不显著下降趋势,速率为-0.10mm/10a.其中,秋季大气可降水量减少速率最高,为-0.18mm/10a.在空间上,华北平原东南部年均大气可降水量降低速率明显大于西北部.(2)近40多年来,华北平原年均降水效率基本稳定,速率为-0.01%/10a.(3)在年和季节尺度上,华北平原大气可降水量变化与降水量仅在冬季相关性不显著.在空间上,仅华北平原南部年均大气可降水量与降水量呈显著正相关性;而降水效率与降水量在各尺度上均呈极显著相关性.(4)北半球极涡面积和亚洲区极涡强度分别对春季和夏季大气可降水量的变化影响较大.而秋、冬季,大气可降水量与西伯利亚高压和亚洲经向环流关系密切.     

两次不同类型降水中GPS水汽特征对比分析

通过对2008年7月14-15日的稳定性区域暴雨天气过程以及2008年6月25-26日的对流性强降水中GPS水汽体现出的特征进行分析,结果表明：GPS水汽在稳定性降水中对实际预报具有较好的指示性能,可以用来区分潮湿气团与干燥气团.当大气达到高湿条件,可降水量增长到顶点,即预示未来4-5h会有降水出现;当可降水量（PWV）≥50 mm的持续时间越长,实况降水量越大.在6月25-26日的雷暴降水中,受中小尺度天气系统影响,PWV曲线起伏剧烈,局地性特征明显,但与降水量级以及降水起止时间并无明显联系,对未来降水预报所起意义不大.     

基于地基GPS的暴雨水汽输送分析研究

利用地基GPS大气可降水量资料、常规气象资料和美国国家环境预报中心(National Cholesterol Education Program.NCEP)资料分析了2005年8月22-24日云南一次暴雨期间的水汽输送过程,分析了云南地基GPS立体布局的重要性.结果表明,GPS遥感的大气可降水量与探空观测结果有高度的一致性;地基GPS探测可以获得大气可降水量高频变化的信息;暴雨期间水汽输送主要集中在850～600 hPa之间的各层;立体布局的地基GPS网是监测西南水汽通道的有力手段.     

海上动态GPS大气可降水量信息反演

基于精密单点定位(PPP)技术,对海洋上空大气可降水量(PWV)信息反演方法进行研究。采用随机游走过程估计方法,动态模拟船载GPS接收机天顶对流层湿延迟(ZWD)在时间和空间尺度上的随机变化。利用渤海湾船载动态GPS测量数据和同步气象观测数据,结合海洋动态环境,以渤海湾MM5模式积分水汽为参考值,详细分析不同随机过程噪声约束和卫星截至高度角等因素对PWV提取精度的影响。结果表明,选取槡2～5mm/h的随机过程噪声约束以及7°～10°的卫星截至高度角,海上船载动态PWV反演结果与MM5模式积分水汽基本一致,其偏差的绝对值均小于3 mm,均方根误差优于1.2 mm。     

青海典型地区地基GPS大气可降水量反演及精度分析

青海地区海拔差异大、区域气候背景不同,具有显著的区域差异性.为在青海地区开展GPS(全球定位系统,Global Position System)气象应用研究,获取不同地区中尺度、高时间分辨率的水汽信息,本文以青海省三江源区(达日)、西宁市为研究区域,利用2010～2017年的探空数据回归得出两地本地化大气加权平均温度(Weighted Average Temperature,T_m)模型,对比分析发现两地本地化回归模型的精度要优于最早建立的Bevis模型和全国范围精度较高的龚绍琦模型;同时,对比分析三江源区(达日)、西宁两地利用GPT2(全球气温和气压经验模型,Global Pressure and Temperature)对流层模型与实测气象数据进行GPS大气可降水量(Precipitation Water Vapor,PWV)反演的差异,发现在研究区可利用GPT2对流层模型作为无实测气象数据PWV反演的补充,且精度相当.最后,利用研究区2016年GPS观测数据,使用本地化T_m模型,并以GPT2对流层模型为补充进行PWV反演,利用探空数据计算得到的PWV作为参考值,发现GPS反演PWV与参考值的相关系数达到0.9以上,且GPS-PWV略大于基于无线电探空观测(Radio Sounding,RS)获得的RS-PWV.本文研究为在青海地区开展GPS水汽遥感工作奠定了基础.     

区域大气可降水量变化的地基GPS探测研究

利用南京市地基全球定位系统(GPS)网的观测资料,分析比较不同的卫星星历、不同数量的国际GPS服务(IGS)参考站、不同的截止高度角,以及不同的映射函数模型对GPS探测大气可降水量(PWV)的影响。结果表明:使用快速预报星历,选择3个IGS参考站,采用10°以下截止高度角和VMF1映射函数模型进行区域大气可降水量解算是最优的解算策略。最后根据此解算策略,对2009年南京地区某次降雪预报的误报进行分析解释,进一步证明了利用区域GPS网监测大气可降水量可较准确地分析区域大气的天气变化,提高中小尺度天气预报精度。     

利用卫星资料对青藏高原地区空中云水资源的研究

利用青藏高原地区39个站的地面站逐日观测资料,采用泰森多边形法计算了青藏高原地区2007-2011年多年平均月降水量.利用美国环境预报中心逐月再分析资料,计算了2007-2011年各季节的高原季风指数,借助相关分析法分析了影响青藏高原地区降水量的环流因素.利用MOD08大气可降水量和云产品,用奇异值分解法分析了青藏高原地区可降水量与云参数的关系.将地面降水与量资料和MOD08大气可降水量资料结合,计算了青藏高原地区的降水效率.结果表明:西太平洋副热带高压面积指数、亚洲经向环流指数、亚洲纬向环流指数和高原季风指数均与降水量具有显著的相关关系;可降水量与云顶温度、云量、云顶气压和云光学厚度都有很显著的关系,通过奇异值分解,发现每对奇异向量场之间的相关系数,第一模态均达到5%显著性水平,方差贡献均超过989%,每组对应的可降水量的第一模态的异性相关系数在整个青藏高原地区都为正值,且都通过了95%的显著性水平检验,说明可降水量对各云参数的影响在整个研究区域都很大.青藏高原地区上空的云水资源具有较大的开发潜力,年降水效率为32.2%.     

上甸子区域大气本底站酸雨变化特征

利用1992—2018年上甸子区域大气本底站酸雨观测资料,基于统计分析方法研究该站酸雨月、季、年变化特征,研究酸雨与气象因素的关系。结果表明:20世纪90年代酸雨污染呈现改善趋势,21世纪初酸雨恶化,2010年后酸雨又呈现改善趋势;历年平均降水pH值、酸雨频率、平均降水K值均在2009年发生突变。酸雨月、季节变化明显,8月平均降水pH值最低,酸雨频率最高,处于酸雨频发期;7月平均降水K值最小,3月最大;各季平均降水pH值变化规律均为:秋季夏季冬季春季;各季酸雨频率秋季最高,平均降水K值为冬季最大。小雨量级平均降水pH值最小、K值最大,大雨量级出现酸雨频率最高;日平均风速小于1.5 m/s的降水过程中酸雨出现频率最高,日平均风速1.6 m/s～3.3 m/s的降水过程中出现酸雨的次数最多,随着风速的增大酸雨出现频率降低;酸雨主要出现在NE、SW(或偏NE、SW)的风向中;平均降水pH值与当日平均风速、降水量显著相关。     

基于GPS可降水量反演的武汉市大雾生消研究

介绍了地基GPS大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)反演原理。利用GAMIT软件解算IGS站数据得到PWV,用逐时分析PWV的方法研究了武汉市一月份大雾生成和消散各个阶段能见度的变化。通过分析大雾过程中PWV的变化,确定大雾所处的阶段;同时对比了一月份雾天和晴天、雨天的PWV数据,分析了雨天和雾天的湿度、温度、露点的变化特点。研究结果表明武汉地区大雾的形成是多种因素综合作用的结果。     

东江下游大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

大气降水是水循环系统的主要输入源,其氢、氧稳定同位素组成(δD、δ~(18)O)受区域气象、地理等因素变化影响较大,可以对环境变化做出快速、及时的响应,是研究全球和局地水循环特征的重要技术手段。东江流域地处我国珠江三角洲,季风环流通过影响水汽输送场的分布控制降水的时空分配。为研究区域降水成因及机理,本文采集并测定东江流域下游地区2017年逐日降水样品中δD、δ~(18)O,以月为研究时间尺度,分析其与气温、降水量之间的关系;利用HYSPLIT后向轨迹模式追踪降水气团的传输路径,进一步探讨区域降水的水汽来源及输送状况。结果表明,研究期间降水样品中δD的变化范围为-105.10‰～+9.98‰,雨量加权平均值为-57.88‰;δ~(18)O的变化范围为-14.80‰～-0.55‰,雨量加权平均值为-8.61‰,局地大气降水线为δD=8.60δ~(18)O+16.15(R~2=0.99)。月尺度下δ~(18)O最高值出现在1月份,为-3.47‰,最低值出现在8月份,为-10.17‰。δ~(18)O与气温、降水量均呈显著负相关关系,表现"反温度效应"和"降水量效应"。太平洋水汽带来的降水δ~(18)O、δD偏高,印度洋水汽带来的降水δ~(18)O、δD偏低,而南海降水气团中δ~(18)O、δD则随季节的不同而改变,表现为夏、秋两季明显较春季贫化,存在明显"降水同位素环流效应"。     

西北地区空中水汽输送时变特征及其与降水的关系

利用西北地区25个气象观测站1964～1998年的降水量等多个气象要素资料以及1980～1998年西北地区高空风场资料,分析了西北地区空中水汽分布及其输送的年代际变化特征,并探讨了与降水量变化的关系.结果表明:西北地区上空对流层内的水汽含量具有区域差异,在西北地区东部和西部水汽较丰富,而西北地区中部水汽含量极少,这与西北地区降水的地理分布基本一致;西北地区对流层整层的水汽含量从20世纪60～80年代初有下降趋势,而在20世纪80年代中期以后又开始出现显著增加的趋势.在年际变化上,降水的变化趋势与水汽的变化趋势在部分年份里存在一定差异,这主要因为降水是由多种因素决定的;西北地区水汽输送主要以纬向为主,且水汽输送两个大的通道对应降水的极大值中心;全球变暖对西北地区空中水汽分布有一定影响.     

基于NCEP资料新疆降水转化率的研究

大气可降水量是降水形成的基础,二者空间上的差异特征是水资源研究的焦点之一。本文针对新疆降水时空差异大的特点,以降水转化率为切入点,基于2001-2010年NCEP/NCAR再分析资料和同期新疆52个气象站的月降水量资料,采用整层大气可降水量计算公式计算了新疆大气可降水量和降水转化率,对新疆降水转化率的空间分布特征进行了分析。分析结果表明,新疆的大气可降水量沿盆地向山区递减,与降水转化率的分布大致相反。降水转化率的高值区主要位于天山山区中段至西段、昆仑山山区西段,低值区主要位于准葛尔盆地和塔里木盆地。大气可降水量及降水转化率值年内变化明显,夏季转化率最大,春秋季次之,冬季最小。研究结果可为分析新疆地形对降水的影响机制提供参考。     

新立城水库站年降水量变化特性分析

本文利用新立城水库站50年(1959～2009年)降水资料,对本站区域降水量年内分配、年际变化、降水量特征值及周期性进行了分析计算。     

山东省春季旱年与涝年对应的大气环流

利用美国国家环境预报中心与美国国家大气研究中心(NCEP／NCAR)再分析资料及山东省1961—1998年16个代表站的3～5月降水实测资料，对山东春季旱年与涝年进行划分并对其对应的大气环流形势进行了分析。结果表明，山东春季涝年与旱年的大气环流形势存在明显的差异，东亚大槽的异常减弱、乌拉尔地区高度场的明显降低是造成山东春季降水异常偏多的主要原因；孟加拉湾的水汽输送是山东地区春季降水的重要水汽条件。