中國低緯度地區(qū)地基GPS氣象學(xué)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(zāi)害性天氣的監(jiān)視、預(yù)報(bào)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(shí)空分辨率高,無需標(biāo)定,費(fèi)用較低,適合大范圍推廣等特點(diǎn),在大氣探測、氣象監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的優(yōu)化完善、短時(shí)臨近氣象系統(tǒng)的優(yōu)化、突發(fā)災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)報(bào)、洪澇災(zāi)害性天氣氣候趨勢預(yù)測等方面具有著積極的促進(jìn)作用。目前,地基GPS/MET己經(jīng)在氣象領(lǐng)域開始得到廣泛研究應(yīng)用。
　　近幾年,氣候變化以及人類活動(dòng)使得中國低緯度地區(qū)暴

2、雨和干旱等自然災(zāi)害頻發(fā),特別是2010年初的西南大旱給該地區(qū)造成了嚴(yán)重的影響。因此,研究該地區(qū)地基GPS氣象學(xué)的理論具有很大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文研究主要內(nèi)容及結(jié)果有:
　　1.詳細(xì)闡述了地基GPS反演大氣可降水量(PWV)的理論及各項(xiàng)誤差分析。著重介紹天頂干延遲、加權(quán)平均溫度模型和轉(zhuǎn)換系數(shù)K的解算方法。
　　2.建立了適用于廣西地區(qū)的加權(quán)平均溫度(Tm)模型。利用廣西地區(qū)四個(gè)探空站2011年的探空數(shù)據(jù),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(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,混合模型的精度比已有的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃虰evis模型的精度更高,可以在任一站點(diǎn)、任一時(shí)刻獲得1mm以內(nèi)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(jì)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(jì)算出該站的ZWD值,將兩種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c探空資料計(jì)算的ZWD值(作為真值)進(jìn)行比較分析,用于分析

4、和評(píng)價(jià)Saastamoinen模型和Hopfield模型在該地區(qū)的適用性。在不建立局地加權(quán)平均溫度模型的情況下,直接根據(jù)ZWD與PWV具有較強(qiáng)的線性關(guān)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(shù)模型(K=0.15)將ZWD值轉(zhuǎn)化為PWV值,并與探空PWV值進(jìn)行對(duì)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(zhuǎn)換系數(shù)K模型。利用20個(gè)探空