中國低緯度地區(qū)地基GPS氣象學若干問題研究.pdf

1、水汽是大氣中一種重要的溫室氣體,在中小尺度災害性天氣的監(jiān)視、預報中占有重要地位。相比于常規(guī)水汽探測手段,GPS探測水汽具有時空分辨率高,無需標定,費用較低,適合大范圍推廣等特點,在大氣探測、氣象監(jiān)測預報系統的優(yōu)化完善、短時臨近氣象系統的優(yōu)化、突發(fā)災害性天氣監(jiān)測預報、洪澇災害性天氣氣候趨勢預測等方面具有著積極的促進作用。目前,地基GPS/MET己經在氣象領域開始得到廣泛研究應用。
　　近幾年,氣候變化以及人類活動使得中國低緯度地區(qū)暴

2、雨和干旱等自然災害頻發(fā),特別是2010年初的西南大旱給該地區(qū)造成了嚴重的影響。因此,研究該地區(qū)地基GPS氣象學的理論具有很大的科學意義和應用價值。
　　本文研究主要內容及結果有:
　　1.詳細闡述了地基GPS反演大氣可降水量(PWV)的理論及各項誤差分析。著重介紹天頂干延遲、加權平均溫度模型和轉換系數K的解算方法。
　　2.建立了適用于廣西地區(qū)的加權平均溫度(Tm)模型。利用廣西地區(qū)四個探空站2011年的探空數據,建立

3、了月和年單站Tm模型、區(qū)域混合Tm模型,并與已有的Tm模型進行對比分析。結果表明,混合模型的精度比已有的經驗模型和Bevis模型的精度更高,可以在任一站點、任一時刻獲得1mm以內精度的GPS PWV。
　　3.研究中國低緯度地區(qū)天頂濕延遲模型在該地區(qū)的適用性以及計算該地區(qū)的大氣可降水量。利用桂林探空站2011年第150~250天的觀測資料計算出該站的ZWD值,將兩種經驗模型與探空資料計算的ZWD值(作為真值)進行比較分析,用于分析

4、和評價Saastamoinen模型和Hopfield模型在該地區(qū)的適用性。在不建立局地加權平均溫度模型的情況下,直接根據ZWD與PWV具有較強的線性關系,通過最小二乘和線性回歸的方法得到基于ZWD的局地PWV線性回歸模型,分別采用Bevis模型和常數模型(K=0.15)將ZWD值轉化為PWV值,并與探空PWV值進行對比分析,得到兩種模型在該地區(qū)的適用性。
　　4.建立了顧及地形起伏的中國低緯度地區(qū)區(qū)域轉換系數K模型。利用20個探空