广西地区大气加权平均温度模型

地基GPS反演大气水汽中,加权平均温度(T_m)是一个非常重要的参数。分析了广西地区T_m的时空变化特性及其与地面温度之间的关系,利用2012~2015年的探空数据,建立了适用于广西地区的T_m模型。通过对比广西模型、Bevis模型、李建国模型求得的加权平均温度发现:广西模型的中误差为1.05 K,其精度比Bevis模型提高42%,比李建国模型提高62%;广西模型的大气水汽中误差为2.7 mm,其精度比GAMIT解算结果提高11%。     

地基12通道微波辐射计反演大气温湿廓线及估算雷达路径积分衰减

利用TP/WVP-3000型地基微波辐射计12通道亮温观测资料,发展了一套大气温湿及液态水廓线反演算法.首先对近20年历史探空数据进行数据转换、插值等处理后,分无云和有云两种类型,运用MWMOD微波辐射传输模式,计算无云情况下的微波亮温集,根据相对湿度廓线,利用模式的绝热液水含量分析方法,模拟计算出液态水廓线及对应的微波亮温数据集,利用改进BP神经网络计算模型,通过神经网络学习训练,获取代表该地区的神经网络系数,用于反演计算大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线.与GPS探空数据对比,反演的大气温度廓线在7 km以下误差均在3 K以内,水汽密度廓线在6 km以下误差均在3 g/m2以内,部分底层廓线的反演值与GPS探空观测接近,获得了较好的反演结果.同时,通过模式分析出云水廓线,弥补GPS探空不足,利用微波辐射计观测进行验证,估算雷达路径积分衰减,用于试验降水雷达反演分析.     

GPS水汽监测的研究进展

随着地基GPS技术日益完善以及GPS气象学研究的迅速发展,地基GPS探测技术已经成为一种有效的大气水汽探测手段,可提供高精度、高容量、快速变化的水汽信息。因此,GPS水汽监测技术在国内气象部门得到极大重视,通过多种方式建立起不少局域地基GPS观测网。本文介绍了地基GPS水汽反演原理,分析了国内地基GPS水汽监测的应用,展望了GPS水汽监测的发展及潜在应用。     

南京地区地基GPS水汽反演中加权平均温度模型研究

地基GPS气象学的核心思想是通过垂直方向上GPS信号的湿分量延时确定出可降水量,而这两个物理量之间的转换必须使用加权平均温度。本文利用南京地区高空大气探测资料,采用回归分析方法,建立了适合该地区对流层加权平均温度计算公式。研究结果表明,该公式有效的消除了在南京地区使用常规公式引起的系统误差,较好地满足了地基GPS气象应用中对温度实时性和高精度的要求。     

广西地区加权平均温度模型建立及其精度评估

加权平均温度(Tm)是GNSS反演大气水汽中一个非常重要的转换参数.利用广西地区百色、桂林、梧州、南宁4个探空站连续15 a(2003-2017年)的实测数据,以数值积分法计算的Tm作为参考值,分析Tm与地面温度Ts、水气压es、纬度φ以及海拔高H之间的相关性,并基于最小二乘原理建立广西地区加权平均模型GXTm.结果表...     

广西区域大气水汽转换系数的算法研究

为了确保大气可降水量反演精确度得以大幅度提高,现以“广西区域”为研究对象,提出一种大气水汽转换系数新算法。该文将结合广西4个探空站相关探空资料,完成对广西区域大气水汽转换系数计算模型的构建,并将该模型与广西高程模型、中国低纬度模型进行全面地分析和对比。结果表明：该文所提出的转换系数新算法,有效地提高了内外大气可降水量反演精确度,使4个站点的精度平均绝对误差最小值为0.001 3,最大值为0.001 8,均方跟误差最小值为0.001 6,最大值为0.002 2,外符合精度平均绝对误差、均方根误差分别为0.001 7、0.002 1,这为后期广西高程模型构建提出重要的依据和参考。     

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.     

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.     

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.     

GPS技术在气象学上的应用

介绍了GPS气象学的基本概念,地基GPS遥感大气水汽含量、空基GPS反演温(湿)廓线的原理、方法。对国内外GPS气象学的研究以及在数值天气预报、气候变化、人工影响天气、空间天气监测预警、干旱监测、高空探测等方面的业务应用情况进行了较为详细的介绍,指出GPS气象探测在21世纪大气探测系统中将占有重要位置。     

MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响,实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式,并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明,反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2,相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示,反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的,且更为合理。     

基于IDL与ENVI的MODIS遥感影像镶嵌

MODIS遥感图像镶嵌时,在图像接缝处出现黑色条带,且该处数据为无效值。在ENVI环境下利用IDL编程语言,消除黑色条带,并找回了丢失的数据,该程序运行速度快,操作简便,在MODIS遥感数据反演的大气水汽含量图像和地表温度图像的镶嵌图中得到了充分的应用。     

微波遥感大气水的研究

在地面测量大气本身的微波辐射, 可以推算大气温度, 含水量, 臭氧和其他一些气体的浓度。采用大气中水汽吸收波段1.35cm和微波窗区8mm波段的辐射测量,可以遥感大气中汽态水含量和云中液态水的含量。本文通过对4个微波频段在大气中辐射传输的计算,可以看出在地面利用3mm波段遥感大气中的汽态水和云中液态水,尤其是遥感晴空汽态水含量将具有更高的灵敏度。开展3mm波段的辐射测量,将有利于连续精确地监测大气水的研究,这对中尺度天气预报和气候热平衡将起重要作用。     

利用ETM+和MODIS数据反演陆地表面温度

Landsat 7 ETM+数据是一种常用的中分辨率卫星遥感数据,它的热红外波段的空间分辨率为60m,是目前星载遥感数据中分辨率最高的。然而由于Landsat 7 ETM+只有一个热红外波段,给ETM+陆地表面温度反演造成了困难。本文在前人研究的基础上开展ETM+数据陆地表面温度反演研究,首先利用MODIS数据反演总大气水蒸汽含量,然后利用普适性单通道算法从ETM+数据得到陆地表面温度,试验结果表明该方法能够取得较好的反演结果。     

利用ETM+和MODIS数据反演陆地表面温度

Landsat 7 ETM +数据是一种常用的中分辨率卫星遥感数据,它的热红外波段的空间分辨率为60 m,是目前星载遥感数据中分辨率最高的.然而由于Landsat 7 ETM +只有一个热红外波段,给ETM +陆地表面温度反演造成了困难.在前人研究的基础上开展ETM +数据陆地表面温度反演研究,首先利用MODIS数据反演总大气水蒸汽含量,然后利用普适性单通道算法从ETM +数据得到陆地表面温度,试验结果表明该方法能够取得较好的反演结果.     

利用GPS技术探测大气中的水汽含量

准确掌握地球大气中的水汽分布，了解水汽变化趋势对天气现象、全球气侯变化、数值预报有重要的理论研究及实用价值．文章系统地论述了利用地基GPS方法观测大气中水汽含量的原理．论述了在地基GPS技术中观测站遥测大气中水汽含量的理论基础，建立了利用GPS观测数据计算大气层水汽含量的理论模型，导出了Tm的计算公式，最后用实例论证了地基GPS测雨的可行性．     

Spring upper warm water of the Nansha Islands sea area in the South China Sea and the numerical study on its dynamic mechanism

According to the satellite remote sensing monthly mean sea surface temperature data and in situ observational Conductivity-Temperature-Depth data, it is shown that in spring, at the upper layer to the west of Palawan Island, there exists a relatively weak warm water tongue which is distinctly different from the cold water southeast of the Balabac Strait. The relative temperature difference between the warm and cold water reduces gradually from winter to spring. P-vector method is employed to calculate the current field based on the in situ observational data, which shows that the warm water is within an anticyclonic meander. Based on the remote sensing wind stress during the observational period, a coupled single-layer/two-layer model is employed to study the dynamic mechanism of this anticyclonic meander current field corresponding to the warm water tongue. According to the numerical results, it is suggested that this anticyclonic meander could be mainly the residue of the winter anticyclonic eddy, rather than formed by the inflow water from the Sulu Sea via the Balabac Strait.     

大气程辐射遥感图像技术

大气程辐射遥感图像是遥感图像中各点大气程辐射遥感值按顺序排列所形成的、与地面状况无关的、仅与大气状况有关的、无法在自然条件下直接获取的遥感图像.就对地探测而言,大气程辐射是需消除的干扰因素,对于大气传输特性的研究、遥感图像的大气修正、区域大气遥感探测和大气环境质量遥感监测等则是宝贵的信息源.研究利用遥感数字图像和对应地面反射率、逐点分离、提取像元大气程辐射遥感值从而生成大气程辐射遥感数字图像有重要理论和应用价值.     

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。     

3mm波段地面遥感大气水的研究

测量大气本身的微波辐射,可以推算大气要素,如大气温度、含水量、臭氧和其他一些气体的浓度。利用8mm和1.35cm波段的双通道微波辐射计可以遥感大气中汽态水和液态水的含量。本文通过对3个微波波段在大气中的辐射传输的计算和结果比较,发现可以在地面利用3mm波段遥感大气水,尤其是遥感晴空汽态水含量将具有更高的灵敏度。开展3mm波段的辐射测量,将有利于精确地监测大气水的含量和变化,这对中尺度天气预报,气候热平衡和微波通讯将起重要作用。