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《南京信息工程大学》 2005年
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利用地基GPS资料反演大气可降水量的初步研究

郭志梅  
【摘要】:对水汽及其变化的研究,一直是天气学和气候学研究的重要课题, 然而目前,对水汽观测的不足,严重制约着这些学科的发展,制约着人 们对与水汽相联系的客观规律的认识,GPS探测利用GPS信号穿过大气受 到大气折射而产生的延迟来探测大气中的水汽含量,它探测精度高,全 天候,时间分辩率高,观测稳定,无需校正,这种新型的探测手段,是 常规气象探测手段的有利补充。它所提供的数据源,将会对气象、环境、 水文等学科领域的研究产生深刻的影响。 本文着重研究了利用GAMIT软件处理地基GPS观测资料和反演大气 可降水量的方法,并结合2000年北京GPS/VAPOR试验和2004年香港地 区GPS资料,对GPS反演的水汽资料进行了分析研究,结果表明,利用 GPS反演的水汽,具有较高的反演精度。2000年的试验中,地基GPS反 演的大气可降水量和同时段的探空计算的实际水汽含量相比,其均方根 误差为3mm,偏差为0. 4mm。 对GPS大气可降水量的研究表明:利用GPS反演的大气可降水量资 料,可以分析一个地区水汽的演变和水汽的来源,大气可降水量的时间 变化序列与天气过程,特别是降水过程存在着密切的关系,强的降水过 程对应着大气可降水量的迅速增加和峰值的出现。因此,对GPS大气可 降水量的研究,将会提高人们对大气中水汽在天气预报中的作用的认识。 作为GPS同化入中尺度数值预报模式的前期工作,本文对。MM5中尺 度数值预报模式24小时预报的水汽结果与地基GPS观测进行了比较,对 香港地区2004年7月17日的暴雨天气过程的模拟结果表明:提高模式 分辩率能减小模式初始场对湿度的分析误差,对可降水量的预报能力也 略有改善,但不是特别明显;模式24小时的滚动预报基本能反映可降水 量的日变化趋势,尽管MM5模式积分一开始对可降水量就存在5%-10%的 偏差,但积分前10小时对可降水量表现了较好的预报能力,积分20小 时之后,模式预报偏差明显增大,因此,为了更精确地描述中尺度模式 的水汽分布特征,高时空分辨率的水汽场资料是中尺度模式所必须的。 另外,GPS测量可降水量本身可能存在系统误差,在将GPS资料同化入数 值预报模式时应关注GPS资料本身的可靠性。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P412.2;P457.6

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