GNSS掩星大氣參數(shù)反演中電離層殘差模擬研究.pdf

1、GNSS掩星大氣探測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和全球氣候監(jiān)測中。電離層是掩星大氣探測的主要誤差源之一,雙頻彎曲角線性組合法是目前應(yīng)用最廣泛的電離層誤差改正方法。由于GNSS信號(hào)傳播路徑的彎曲分離和電離層高階項(xiàng)的影響,經(jīng)該方法改正后,反演大氣參數(shù)中仍含有電離層殘余誤差。電離層殘余誤差是GNSS掩星反演中高層大氣參數(shù)的主要誤差。最大限度地降低電離層殘余誤差有利于實(shí)現(xiàn)GNSS掩星中高層大氣高精度觀測。彎曲角電離層殘余誤差的定性和定量研究對(duì)發(fā)

2、展新的電離層誤差改正方法意義重大。
　　用ECMWF大氣模式和COSMIC數(shù)據(jù),對(duì)比分析了太陽活動(dòng)“寧靜”期和太陽活動(dòng)“活躍”期彎曲角誤差特性。結(jié)果表明,太陽活動(dòng)“活躍”期彎曲角標(biāo)準(zhǔn)偏差較大;平均偏差與“寧靜”期相比具有明顯的“負(fù)值趨向性”;電離層殘余誤差對(duì)平流層頂部(35~50km)和中間層底部(50~65km)彎曲角影響顯著。
　　以MSIS90大氣模式和3DNeUoG電離層模式為大氣背景,模擬分析了不同電離層條件下掩星

3、事件的彎曲角電離層殘差。結(jié)果表明:彎曲角電離層殘差是中間層和平流層頂部掩星大氣反演參數(shù)的主要誤差,其大小與太陽活動(dòng)強(qiáng)度、地方時(shí)、掩星平面方位角密切相關(guān)。電離干擾會(huì)使彎曲角電離層殘余誤差增大數(shù)倍至二十多倍。
　　量化研究了平流層底部(15~35km)、平流層頂部(35~50km)、中間層底部(50~65km)和中間層頂部(65~80km)的區(qū)域日平均彎曲角電離層殘余誤差。以MSIS90大氣模式和3DNeUoG電離層模式為大氣背景,用

4、GPS/MetOp-A真實(shí)軌道數(shù)據(jù)仿真模擬了2008年7月15日全天的掩星事件。彎曲角電離層殘余誤差分析過程中,全球被劃分為GLO(global)、NHH(northhemispherehighlatitude)、NHM(northhemispheremiddlelatitude)、EDT(equatorialdaytime)、SHM(southhemispheremiddlelatitude)和SHH(southhemisphereh

5、ighlatitude)六個(gè)統(tǒng)計(jì)區(qū)域。分析了太陽活動(dòng)強(qiáng)度、緯度帶和電離層局部球?qū)ΨQ對(duì)彎曲角電離層殘差的影響。結(jié)果表明:彎曲角電離層平均偏差是一種負(fù)的系統(tǒng)性偏差,且隨太陽活動(dòng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大。六個(gè)統(tǒng)計(jì)區(qū)域中,EDT的彎曲角電離層偏差最大,中間層頂部、中間層底部和平流層頂部的彎曲角電離層殘差平均偏差分別可達(dá)?0.048μrad、?0.041μrad和?0.032μrad;SHH的彎曲角電離層殘差平均偏差最小,其大小幾乎為零。彎曲角電離層殘余