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.     

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。     

GPS遥感水汽含量的检测与解的可靠性分析

本文通过统计大气水汽含量与高度的关系,确定了单站GPS给出的水汽廓线。证明GPS遥感水汽含量的检测具有较高的定位精度,其可靠性分析结果对于预报、观测和科学研究具有重要参考意义,合理应用GPS系统能在较短时间间隔内对较小区域内的水汽进行探测,经过分析应用于天气数值预报能提高预报中小尺度灾害性天气的能力。     

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.     

日全食对地基GPS和微波辐射计气象观测影响分析

利用2009年7月22日日全食前后地基GPS/MET水汽监测和微波辐射计观测的资料,分析日全食对温度、相对湿度、液态水含量、水汽密度廓线、地面温度、气压、水汽总量、液态水总量、云底高度、以及GPS探测的大气可降水汽总量等气象观测量的影响.同一站点日全食发生前后资料对比、以及位于日全食带和非全食带不同站点的同时资料对比分析显示:在两种设备的气象观测中,日食最为直接影响的是200 m以下近地层的温度和相对湿度,并对1 000 m以下区间温度和相对湿度形成明显的扰动;对于气压、水汽和液态水总量的影响较弱,对云底高度的影响不明显.     

基于MATLAB的对流层加权平均温度模型的研究

地基GPS气象学遥感水汽的方法是通过天顶湿延迟量确定大气可降水量。两个物理量之间转换时,需要一个转换系数,而转换系数又是大气加权平均温度的函数。为了提高水汽反演精度,利用内蒙古呼和浩特市2007年6月—2008年6月一年的地面和高空资料,编写MATLAB程序拟合适合于当地的加权平均温度(Tm)模型,为其它地区地基GPS水汽反演中加权平均温度模型的研究提供参考。     

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。     

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。     

微波辐射计在人工影响天气研究中的应用

本文介绍了在人工增雨作业中，利用１．３５ｃｍ（２２．２３５ＧＨｚ）和８ｍｍ（３５．３ＧＨｚ）双频道微波辐射计连续监测大气中总水汽含量及云中积分液态水含量变化的原理和方法。对微波辐射计在人工增雨的野外观测实验中的应用进行了初步的研究。     

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。     

一次暴雨过程中GPS三维层析水汽场的变化特征

利用小尺度GPS网络, 使用蒙特卡罗GPS水汽层析算法获取高时空分辨率的水汽场, 并通过与探空资料对比验证层析水汽场具有理想的精度。结合GPS三维层析水汽场与天津气象雷达资料, 分析2011年7月29日大暴雨过程, 首次给出小尺度水汽场在强对流过程中连续的变化过程以及精细结构。对于局地的对流过程, 三维层析水汽场能够在降水发生前约20分钟捕捉水汽在空中的富集现象并给出相应位置, 对降水预报具有指示作用。对于大范围强降水过程, 水汽场能够明确地给出水汽输送来源的位置和强度, 与天气形势分析和雷达气象分析的结论一致。     

利用太阳辐射计反演合肥地区的水汽含量

介绍了利用太阳辐射计-CE318近红外940nm水汽吸收通道反演水汽含量的两种方法-改进的Langley法和比值法.用改进的Langley法反演了2003年10月中旬合肥地区的水汽含量,并与气象预报的数值进行对比,其误差在10%以内.研究表明太阳辐射计是一种便携有效的水汽测量仪器.     

3D water-vapor tomography with Shanghai GPS network to improve forecasted moisture field

THE VERTICAL PROFILE OF WATER VAPOR IS VERY IMPORTANT FOR REVISING AND IMPROVING THE INITIAL MOISTURE FIELD OF MID-SCALE NUMERICAL WEATHER MODEL. AT PRESENT, THE THREE-DIMENSIONAL (3D) INFORMATION OF WATER VAPOR IS PROVIDED MAINLY BY RADIOSONDE. HOWEVER, …     

GPS radio occultation: A potential new data source for improvement of antarctic pressure field

Radio occultation technique, first demonstrated by the GPS/MET experiment in 1995[1], has the potential to provide improved spatial and temporal resolution in the probing of the Earth's neutral atmosphere, including pressure,temperature and water vapor profiles, in addition to traditional measurements (e.g.,radiosonde, spaceborne radiometers) and ground-based GPS networks for precipitable water vapor (PWV) measurements. This paper provides an overview of the radio occultation concept and retrieval procedure and current technical limitations including lower troposphere inhomogeneities, signal penetration, multipath, and water vapor ambiguity. The current limitations using atmospheric model pressure fields (ECMWF and NCEP) for the modeling of atmospheric mass load over Antarctica, for its separation from climate sensitive signals observed by gravity mapping satellite,GRACE, are quantified. Atmospheric pressure fields over Antarctica are poorly known and higher temporal variability of pressure causes an "aliasing" error in GRACE-observed climate-sensitive signals such as hydrology, mass balance and oceanic mass variations. In particular, comparison of ECMWF 6-hour data with the Automatic Weather Station (AWS) in Antarctica indicates mean differences of 5 hPa,and rms of 1.7 hPa, exceeding the accuracy requirement for GRACE. Aliasing effec tmanifests as high-frequency errors in GRACE-observed gravity signals and are more pronounced over Antarctica. The possibility of using current operating satellite(SAC-C, CHAMP and GRACE) occultation data to improve Antarctic surface pressure fields is proposed. Preliminary results indicate that in the absence of water vapor over Antarctica, retrieved CHAMP pressure profile agrees well with radiosonde data from Neumayer station, and that occultation signals reach near the surface.     

GPS探空和飞机探测在2009年春季张家口地区一次降水过程分析中的应用

利用Vaisala RS-92型GPS探空仪加密探测和飞机云物理探测资料, 对2009年春季张家口地区一次层积云降水过程进行了研究。从准饱和区、位势不稳定区以及风场的演变等方面探讨了降水的宏观天气学特征; 从水汽输送、水汽总含量变化, 各高度水汽分布等方面分析了降水的水汽变化特征。同时, 对GPS探空和飞机探测结果进行了对比分析。     

GPS与InSAR数据融合的研究现状与展望

GPS与InSAR数据融合研究是一个极具潜力的研究方向。本文在详细论述其研究现状的基础上,探讨了它的研究特点、应用优势。针对其研究现状,讨论了其在基本概念、相位解缠算法、水汽模型和大气层延迟改正模型、时间域与空间域的融合模型和算法、精度评定和质量控制等研究方面的问题．为GPS与InSAR数据融合提出了基本的研究框架。     

基于GPS掩星技术反演大气参数模型的优化

准确掌握地球大气中的水气分布，了解水气变化趋势对天气现象、全球气侯变化、数值预报有重的理论价值和实用价值.以无线电掩星技术为基础，利用掩星数据反演大气参数剖面，论证了原反演模型的不足，并给出了反演个例.引入ECMWF先验温度T，再通过线性迭代的方法反演对流层下部水汽廓线原理，给出了优化后模型反演个例，并对模型优化后反演廓线中存在的问题进行了分析，提出了下一步优化方向.     

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%。