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介绍了2005年11月在海南地区进行的一次地基GPS小网观测试验。试验目的是研究利用组网的GPS倾斜路径观测进行对流层水汽层析反演, 给出站点上空水汽的垂直廓线结构信息。概述了试验中GPS原始数据处理方法以及层析反演的方法。将GPS层析得到的水汽垂直廓线与海口站探空观测的水汽廓线进行了对比, 结果表明:二者一致性较好, 均方根误差在0.5g·m-3左右, 层析结果较好地反映出试验期间水汽减少、大气变干的过程。另外, 采用3种不同的先验信息方案测试分析了GPS层析的结果, 表明GPS观测量对水汽先验信息有明显的调整作用。并对GPS水汽层析中可能存在的问题进行了讨论。试验证明高时间分辨率的GPS观测有能力层析出GPS测站上空水汽的廓线信息。 相似文献
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利用GPS的倾斜路径观测暴雨过程中的水汽空间分布 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍了地基全球定位系统 (GPS) 沿倾斜路径方向观测水汽总量 (SWV) 的原理和方法; 不同时间和不同地点的GPS SWV与微波辐射计反演的SWV符合较好, 误差在3 mm左右, 表明GPS可以较高的精度探测SWV.计算了区域GPS观测网在一次暴雨过程中不同空间方位上的水汽观测结果, 为消除不同路径对SWV的影响, 把SWV转化为天顶方向的值VSWV; 分析了同一GPS站点对不同卫星方向VSWV的变化情况, 以及不同GPS站点对同一个卫星方向VSWV的关系.结果表明, 区域GPS观测网中倾斜路径观测可较好地探测不同方位上水汽的分布和变化; SWV相对于天顶方向的大气水汽总量PW而言, 能更好地代表真实大气水汽分布; 在探空或卫星观测等传统观测手段无法探测的情况下, GPS SWV数据可提供中小尺度暴雨结构中水汽分布和变化状况等有用信息. 相似文献
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基于观测约束的地基犌犘犁三维水汽层析技术研究 总被引：1，自引：0，他引：1
全球定位系统(GPS)卫星信号穿过大气层时发生的偏折和延迟,可以用来反演信号传播路径上的大气水汽总量。为获取区域高精度的大气水汽三维分布,借助分布密集的地基GPS观测网及其斜路径水汽观测,建立新的观测约束层析模型,提出以高斯函数为水平约束,区域逐月多年探空观测为垂直约束,即以平均量为先验值,以标准偏差为权重矩阵的新方法;并在层析算法中引入地面观测,以提高整体尤其是低层反演精度。三维水汽层析网格模型基于长江中游鄂东区域的22站地基GPS加密网搭建,实时解算系统可逐时输出三维水汽产品。三维湿折射度和水汽密度可以分别由斜路径的湿延迟总量和水汽总量观测反演获得。以2010年开展的汛期联合加密探空观测为参照,对三维层析的总体反演精度、低层反演精度、层析区域中心与边缘反演精度进行了对比和分析。结果显示:整体样本检验三维水汽密度平均偏差为-0.63 g/m~3,标准偏差为1.22 g/m~3,与探空相关系数为0.98;水汽密度与探空资料的相关比湿折射度与探空资料的相关好;对于不同层析区域,中心区域观测元数量较为丰富,使得位于中心的层析精度好于整体和边缘;加入低层观测的层析结果与探空的相关比未加低层观测时的好,低层观测的加入提高了层析与探空的相关,减小了低层层析标准差、区域中心和2 km以上层析的均差,有效提高了反演精度;低层观测的加入对整体标准差的影响,可能与加剧观测方程中长度矩阵元素间的量级差异有关。 相似文献
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地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段，建立科学合理的GPS数据实时采集通讯网，实时下载观测数据，可为地基GPS资料应用开发成果的业务化推广提供必要的技术支撑，是地基GPS大气水汽遥感系统可否推广应用的一项关键指标。介绍了采用Modem、依托公共电话网(PSTN)建立起来的远程数据通讯和控制系统。使用该系统可通过电话拨号的方式，对GPS水汽探测网内指定的GPS接收机的参数进行设置，还可以下载该接收机内存储的数据文件。该通讯系统的应用，增强了整个GPS遥感大气水汽探测网的可维护性，为最终实现GPS水汽探测网的业务化运行奠定了一定的理论和实践基础。针对该系统存在的数据下载速度慢，依赖人工操作等缺陷，提出了解决问题的思路。 相似文献
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C. Champollion F. Masson M.-N. Bouin A. Walpersdorf E. Doerflinger O. Bock J. Van Baelen 《Atmospheric Research》2005,74(1-4):253-274
Water vapour plays a major role in atmospheric processes but remains difficult to quantify due to its high variability in time and space and the sparse set of available measurements. The GPS has proved its capacity to measure the integrated water vapour at zenith with the same accuracy as other methods. Recent studies show that it is possible to quantify the integrated water vapour in the line of sight of the GPS satellite. These observations can be used to study the 3D heterogeneity of the troposphere using tomographic techniques. We develop three-dimensional tomographic software to model the three-dimensional distribution of the tropospheric water vapour from GPS data. First, the tomographic software is validated by simulations based on the realistic ESCOMPTE GPS network configuration. Without a priori information, the absolute value of water vapour is less resolved as opposed to relative horizontal variations. During the ESCOMPTE field experiment, a dense network of 17 dual frequency GPS receivers was operated for 2 weeks within a 20×20-km area around Marseille (southern France). The network extends from sea level to the top of the Etoile chain (700 m high). Optimal results have been obtained with time windows of 30-min intervals and input data evaluation every 15 min. The optimal grid for the ESCOMTE geometrical configuration has a horizontal step size of 0.05°×0.05° and 500 m vertical step size. Second, we have compared the results of real data inversions with independent observations. Three inversions have been compared to three successive radiosonde launches and shown to be consistent. A good resolution compared to the a priori information is obtained up to heights of 3000 m. A humidity spike at 4000-m altitude remains unresolved. The reason is probably that the signal is spread homogeneously over the whole network and that such a feature is not resolvable by tomographic techniques. The results of our pure GPS inversion show a correlation with meteorological phenomena. Our measurements could be related to the land–sea breeze. Undoubtedly, tomography has some interesting potential for the water vapour cycle studies at small temporal and spatial scales. 相似文献
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获取高精度的GPS信号斜路径方向的水汽含量（SWV）数据,是获得测站周围水汽三维空间分布信息（水汽层析）的基础。目前计算SWV的方法有多种,但都不同程度地存在解算实时性差、解算精度不高、转换方程复杂不利于系统维护等缺点。本文计算SWV方法综合Bernese 5.0软件的双差处理流程和非差处理流程,分别获得相关站点的湿延迟梯度值和非差残差值,能近实时、高精度地反演SWV。使用该方法重新处理2007年微波辐射计和GPS对比观测试验数据,均方根误差小于4 mm。证明应用该方法,地基GPS可较精确地反演三维水汽信息。 相似文献
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地基GPS在暴雨预报中的应用进展 总被引：16，自引：5，他引：11
加密的地基GPS全球定位系统网具备监测中小尺度天气水汽变化的功能.利用对流层延迟与水汽之间的关系,可以建立地基GPS水汽反演方法以获取大气可降水汽总量PWV和斜路径水汽含量SWV,并通过层析算法得到三维水汽分布.PWV的时间变率、PWV水平梯度变率和区域PWV水汽辐合辐散量定量反映了水汽输送以及区域水汽增减,PWV时间序列的初始峰值在暴雨临近预报中有重要的指示意义,地基GPS网的PWV可以作为数值天气预报模式的重要资料.不同指向的SWV可以表征测站周围水汽的非均匀性质,SWV和三维水汽层析可有效用于中小尺度天气的湿度分析和降水的定量预测.结合掩星GPS和其他探测信息,GPS/MET可以在暴雨监测预报中发挥更重要的作用. 相似文献
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黄河水文变化复杂,现有水位监测方法费时费力且不能很好满足时间分辨率和空间分辨率两个方面的需求.地基GPS-IR技术的出现为水位监测提供了新的手段,但目前大多数地基GPS-IR技术采用的接收机为高精度大地测量型接收机,成本高、时效性差,不适合大范围推广.首先介绍了普适型GPS接收机的组成,并对GPS数据观测质量进行了分析;其次给出了地基GPS-IR技术用于水位监测的基本原理;最后利用黄河盐锅峡GPS实测数据进行GPS-IR水位提取,以兰州水文站水位监测数据为参考分析了普适型GPS接收机反演水位的精度,得到了最佳RMSE为0.21 m的精度.实验结果表明,普适型GPS接收机可用于长时间水位监测. 相似文献
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两种垂直分层方法对GPS水汽层析结果的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
利用北京房山地区9个全球定位系统测站组成的实验站网,研究GPS水汽层析网格的划分方法,采取垂直均匀和垂直非均匀两种分层方法,分析GPS层析网格垂直分层对水汽层析结果的影响。结果表明：均匀和非均匀垂直分层方法得到的GPS水汽层析结果是可靠的,均可以与探空水汽结果进行比较。但垂直非均匀分层更符合大气水汽的实际分布特征,层析解算精度更高,尤其对测站高度差较小的GPS站网,尽量选择垂直非均匀分层方法。垂直均匀和垂直非均匀分层方法均可以为北京地区GPS层析网格垂直划分提供参考。 相似文献
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MP-3000A微波辐射计探测原理及误差分析 总被引：1，自引：1，他引：0
MP-3000A微波辐射计是一种新型35通道微波辐射计。相对于探空和GPS水汽探测,它可以连续得到从地面到10km高度上高分辨率的温度、相对湿度和水汽廓线以及较低分辨率的液态水廓线。廓线从0m～10km共58个数据层,利用探测区域的历史探空资料和神经网络算法正向模拟微波辐射量,从而得出温湿廓线。本文介绍了MP-3000A微波辐射计的主要功能、工作原理和误差来源。 相似文献
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GPS气象学（GPS/MET）是20世纪90年代兴起的一种大气遥感技术。经过近10多年的发展,GPS/MET技术正逐步从科研走向业务应用。介绍了地基GPS/MET遥感大气水汽含量的基本原理,简单回顾了地基GPS/MET的发展历程,并根据其发展现状,对地基GPS/MET应用前景和发展趋势进行了展望。认为,未来地基GPS/MET的发展主要体现在加强中尺度站网建设、发展和完善斜路径基础上的层析技术,以及资料产品在天气预报（尤其是临近预报）、气候监测和评估、中尺度数值模式等方面的应用。 相似文献
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GPS遥感区域大气水汽总量研究回顾与展望 总被引：16，自引：3，他引：16
20世纪90年代以来，GPS气象学迅速发展成为一个前沿性、多学科交叉的研究领域，利用GPS技术探测大气水汽含量的研究取得了很大进展，有望在未来大气探测、天气预报和气候变化的研究和业务工作中发挥重要作用。文章论述了利用GPS遥感大气水汽总量的气象学意义，比较了该技术相对于其它探测方法的特点和优势，简介了GPS遥感大气水汽总量的类型以及地基GPS气象学的基本原理，对国内外近10年来在应用地基GPS技术遥感大气水汽总量方面取得的主要成果、应用现状及未来发展趋势做了综合性评述。最后，分析了该技术目前存在的主要问题。 相似文献
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Local tomography troposphere model over mountains area 总被引：1，自引：0，他引：1
The term GNSS meteorology refers to the utilization of the Global Navigation Satellite System's (GNSS) radio signals to derive information about the state of the troposphere. GNSS tomography allows to resolve the spatial structure and temporal behavior of the tropospheric water vapor. This paper presents the verification of GNSS tomography over dense local GNSS network. The paper addresses the problem of obtaining a stable tomographic solution from an ill-conditioned system of linear equations. The main interests are in suitable horizontal and vertical resolution in given conditions. Here the Moore–Penrose pseudo inverse of variance–covariance matrix is used. The minimum constraints solution is obtained with no additional assumptions. The results are validated with the help of simulated weather conditions. Three various scenarios are tested. As general output of this paper the optimal model construction scheme is presented with possible further improvements. The verification of the tomography model based on the local GPS KARKONOSZE, situated in the Karkonosze mountains area in Poland. 相似文献
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利用成都地区地基GPS遥感的大气水汽总量资料 (GPS-PWV)、NCEP再分析资料、自动站降水量资料和探空站比湿资料,对2010年7月15—18日发生在四川盆地东北部的一次持续性暴雨的水汽变化特征进行综合分析,重点探究这次大暴雨的影响系统 (西南涡) 发生、发展前后GPS-PWV的演变特征及其与降水的关系。结果表明:降水发生时,GPS-PWV通常在短时间内有急剧的上升,并在西南涡形成前达到最大值;西南涡完全形成时,GPS-PWV急升结束;西南涡东移,GPS-PWV继续下降到最低,降水趋于结束。与水汽通量散度相比较,水汽散度垂直通量能更好地描述暴雨过程中的强上升、辐合辐散运动以及水汽输送情况,它与GPS-PWV变化趋势基本一致。因此,GPS-PWV的急升与陡降对大暴雨的形成与减弱有一定指示意义。 相似文献
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利用成都地区地基GPS观测网2007年9-11月的观测数据, 结合自动气象站资料计算出30 min间隔GPS遥感的大气水汽总量(GPS-PWV)。将成都地区秋季降雨分为阵性降雨和连续性降雨(秋绵雨), 结合其他气象要素资料, 分析了GPS-PWV变化与成都秋雨之间的关系。结果表明:高值的水汽总量是产生降水的必要条件; 不同的降水过程, GPS-PWV的变化幅度、极值水平和持续时间存在明显差异。水汽的增长、上升运动的增强和温度的减少是造成阵性降水的主要原因; 而秋绵雨过程中, 水汽的增长和地面露点温度差与降水过程有较好的对应关系。 相似文献
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Houaria NAMAOUI Salem KAHLOUCHE Ahmed Hafid BELBACHIR Roeland Van MALDEREN Hugues BRENOT Eric POTTIAUX 《大气科学进展》2017,34(5):623-634
Remote sensing of atmospheric water vapor using global positioning system(GPS) data has become an effective tool in meteorology,weather forecasting and climate research. This paper presents the estimation of precipitable water(PW)from GPS observations and meteorological data in Algeria,over three stations located at Algiers,Bechar and Tamanrasset.The objective of this study is to analyze the sensitivity of the GPS PW estimates for the three sites to the weighted mean temperature(T_m),obtained separately from two types of T_m–T_s regression [one general,and one developed specifically for Algeria(T_s stands for surface temperature)],and calculated directly from ERA-Interim data. The results show that the differences in T_m are of the order of 18 K,producing differences of 2.01 mm in the final evaluation of PW. A good agreement is found between GPS-PW and PW calculated from radiosondes,with a small mean difference with Vaisala radiosondes.A comparison between GPS and ERA-Interim shows a large difference(4 mm) in the highlands region. This difference is possibly due to the topography. These first results are encouraging,in particular for meteorological applications in this region,with good hope to extend our dataset analysis to a more complete,nationwide coverage over Algeria. 相似文献
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在分析GAMIT水汽解算方案特点的基础上,利用云南6站地基GPS水汽探测资料,进行了不同解算方案计算结果的分析,并与GPS探空资料的PWV值进行比较,结果显示:不同解算方案对云南地基GPS水汽反演结果有显著的影响;在进行本地化后,GAMIT软件包对云南GPS水汽反演的精度有显著提高;不同季节的云南地基GPS反演水汽值与高精度探空水汽值的数值和变化趋势极为一致,二者的均方根差小于2 mm,说明该解算方案的地基GPS水汽反演结果可用. 相似文献
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bbGPS/PWV资料三维变分同化改进MM5降水预报连续试验的评估 总被引：5，自引：0，他引：5
利用区域地基GPS网反演的高时空密度的大气垂直方向水汽总量，也称为可降水量（PWV），可大大弥补常规探空探测水汽资料的不足。为了全面评估区域GPS网PWV资料同化对业务数值天气预报改进程度的目的，在个例研究分析的基础上，进行了连续38天的GPS/PWV资料三维同化（3D-Var）改进数值业务预报的试验。研究方法是根据长江三角洲地区GPS气象网在2002年梅雨和盛夏季节观测的刖资料，通过三维变分同化建立中尺度数值预报模式MM5的初始场，逐日作出长江三角洲地区24小时的降水量预报。以6小时累积雨量为对象，与未同化GPS／刖资料的MM5的相应预报比较，通过多种评分方法，评估了GPS／PWV资料改进MM5降水预报的效果。结果表明GPS／PWV资料同化后的MM5降水预报能力在大部分时间和大部分地区都有所提高，主要是伪击率有较明显的下降，对小范围降水预报的改进更为明显。预报明显改进的区域恰好位于GPS站填补常规探空站间距较大的地区。 相似文献
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地基GPS和微波辐射计倾斜路径水汽对比观测试验方案设计 总被引：3，自引：3，他引：0
为开展地基GPS接收机和微波辐射计斜路径水汽总量的对比观测试验,设计实现一套控制微波辐射计全自动追踪可视范围内某颗GPS卫星,以获取微波辐射计与该GPS卫星之间斜路径水汽总量的外场试验方案.根据观测设备的特点,在软件控制层面上,该试验方案集成GPS接收机和微波辐射计的I/O数据和控制文件,实现各种天气条件下的自动连续观测,获取的观测数据样本具有代表性.该试验方案的实施全程由计算机控制,既可避免可能的人为操作失误,又能节约人员劳务开支.初步的观测结果表明,试验方案能够满足倾斜路径水汽总量对比试验对微波辐射计定位精度的要求. 相似文献
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大气加权平均温度Tm是地基GPS水汽遥感的关键参数,决定了水汽反演的精度。利用2008—2011年全国123个探空站点资料,分析了Tm与其影响要素纬度、海拔、地面气温、水汽压及大气压之间的关系,结果表明:Tm与纬度和海拔随季节变化呈周期性负相关,与地面温度和水汽压的自然对数呈正相关,与大气压呈负相关;Tm的空间变化具有纬度地带性和明显的气候分布特征,其变异程度在空间分布上有显著差别,不同地理位置的Tm受季节性影响程度不一,Tm也具有明显的年际周期性变化,年内Tm的每日变化符合二次函数分布规律。按照全国、气候分区和季节分区方法,分别建立了Tm单因子和多因子回归模型,并利用2012年1—5月数据对所建模型进行验证,Tm的估算误差能满足GPS水汽遥感2%的精度,模型普遍适用于我国地基GPS水汽遥感中Tm的估算。 相似文献