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。     

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.     

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。     

青岛CORS站与探空站获取的大气可降水量对比分析

利用青岛市4个CORS站2014年观测资料,借助GPS高精度数据处理软件Bernese,反演大气可降水量(CORS/PWV),并与对应时段的由青岛探空站资料计算得到的大气可降水量(Radio/PWV)进行比较,CORS/PWV与Radio/PWV的精度相当,二者差异的差值(MEAN)均为毫米级,绝对值最大为3.42mm;CORS/PWV与Radio/PWV具有较高的相关性,其相关系数均在0.81以上;通过分析实际降水与PWV的变化,发现PWV的短时急剧变化与降水发生具有较好的对应关系。研究表明,CORS具有全天候、高时空分辨率及连续监测大气中水汽含量变化等优势,可有效弥补高空探测的不足,对水汽监测、气象预测研究等具有重要的参考价值。     

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。     

综合GPS和NCEP在区域降雨预报中的应用研究

利用GPS估计大气可降雨量（Precipitable Water Vapor,PWV）时,除了需要GPS观测数据外,还需要对相应的GPS测站进行气象观测.然而,我国多数GPS网是用于大地测量学的应用与研究,并未配备相应的气象传感器.针对这一情况,本文利用美国环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）联合推出的逐6h再分析资料,提出一种GPS测站附近无气象传感器时估算PWV的新方法.利用此方法对上海地区的GPS数据进行试验,结果证明,即使在GPS测站附近没有气象观测设备时,地基GPS气象学同样能够获得精度较高的PWV,可以用于区域降雨预报.     

青海MODIS可降水量数据校正研究

为了获取高精度且空间连续的水汽数据,利用无线电探空数据对地基GNSS探测反演的PWV数据和MODIS PWV数据进行精度验证和相关性分析;应用地基GNSS PWV数据对MO-DIS PWV数据进行校正,分别建立基于线性回归和BP神经网络的MODIS PWV数据校正模型,并对校正后的MODIS PWV数据进行效果评价.结...     

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GPS数据探测地球大气可降水量的研究

本文首先论述了国内外利用GPS数据反演大气可降水量的研究现状和进展,然后介绍了GPS反演大气水汽的原理与方法和GAMIT软件的基本的批处理过程,并利用GAMIT软件对选取的五个IGS站包括BJFS(北京房山)2010年9月GPS数据进行解算,反演了BJFS 9月份的大气可降水量,并将所得数据分别与IGS站测得数据和实测降水量数据进行比较分析。结果表明,所得数据其趋势基本一致,论证了利用GPS反演大气可降水量的可行性。     

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。     

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。     

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。     

利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验

利用测高仪和GPS观测数据进行了单站电离层电子密度廓线的同化反演实验,实验中设计了一套基于Kalman滤波的电离层数据同化系统,采用了水平和垂直方向可分离的高斯型误差协方差矩阵,利用IRI2000模式作为同化反演的背景场,分别使用了测高仪数据和GPS数据进行了单独同化反演和联合同化反演实验,结果显示：在各类同化参数不改变的情况下,单独利用GPS数据反演结果较好,不仅可以得到较为准确的TEC,电子密度廓线结果也有较好的提升;单独使用测高仪反演的结果较差,在峰高以下电子密度廓线和观测较一致,但峰高以上电子密度廓线和观测比较的结果较差,并且TEC结果和观测也有一定误差;而利用GPS和测高仪数据联合反演的结果最好,无论是反演的电子密度廓线还是TEC值都和观测最为接近.     

利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验

利用测高仪和GPS观测数据进行了单站电离层电子密度廓线的同化反演实验,实验中设计了一套基于Kalman滤波的电离层数据同化系统,采用了水平和垂直方向可分离的高斯型误差协方差矩阵,利用IRI2000模式作为同化反演的背景场,分别使用了测高仪数据和GPS数据进行了单独同化反演和联合同化反演实验,结果显示:在各类同化参数不改变的情况下,单独利用GPS数据反演结果较好,不仅可以得到较为准确的TEC,电子密度廓线结果也有较好的提升;单独使用测高仪反演的结果较差,在峰高以下电子密度廓线和观测较一致,但峰高以上电子密度廓线和观测比较的结果较差,并且TEC结果和观测也有一定误差;而利用GPS和测高仪数据联合反演的结果最好,无论是反演的电子密度廓线还是TEC值都和观测最为接近.     

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。     

有限元大地测量反演影响因素分析

有限元大地测量反演研究地球动力学问题,几何、物理以及地面监测点位均能对反演结果精度造成影响。本文结合以往研究成果,对主要影响因素比如断裂带、弹性模量、泊松比、GPS位移监测点位等进行了深入分析,并得出了明确结论。     

基于支持向量机的地基单站GPS反演大气剖面

提出基于支持向量机的地基单站GPS遥感大气剖面的反演方法,主要包括经典支持向量机、最小二乘支持向量机、相关向量机3种方法,利用青岛地区的历史数据进行了仿真反演对比研究,并与神经网络反演方法进行比较,结果表明支持向量机能够有效地应用于地基单站GPS大气遥感领域.     

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.