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地基GPS水汽反演方法及影响因素研究

申建华  
【摘要】:地基GPS水汽反演过程中利用加权平均温度以及最终精密星历解算得到的数据精度,已经可以在数值气象预报中应用,但是最终精密星历的时延无法满足气象预报的实时性要求。基于通用大气加权平均温度模型获取大气加权平均温度不能在每个地区获得相同精度,会对水汽反演精度产生影响。我国水汽解算网络已经初步建立,但是基于历史原因很多站点无法获取站点地面气象要素,如若使用GPS定位中的温压模型,虽能获得相同的水汽变化趋势但是精度差异较大。本文将基于香港卫星参考站网、国家气象局布设的全国水汽站网及探空观测数据,对地基GPS水汽反演方法及影响的相关因素进行研究分析。主要研究内容如下:对GPS气象学的研究背景以及发展现状进行了阐述,对GPS系统应用于水汽探测原理进行了介绍,重点对利用水汽反演数据精度的可靠性进行论证分析。基于实时水汽反演的现实需求,利用超快速预报星历,实现了水汽反演,并对其可靠性进行了研究,结果说明利用超快速预报星历反演到的水汽反演精度与精密星历得到的结果精度相当。分析大气加权平均温度对水汽反演结果的影响,利用香港探空站10年探空数据资料,建立了香港地区加权平均温度模型,同常用的Bevis模型以及王晓英回归得到的经验模型进行比较分析,证明本文拟合的模型精度要明显优于上述两种模型精度,并结合GPS实测数据验证了该模型可提高香港地区的水汽反演精度。基于全国气象观测站网数据,建立了增加高度订正的反距离加权法内插获得实验站点的气象观测数据的方法,对分布在全国的25个内插区域中实验站点气象数据进行内插处理,并与实验站点的实测值进行比较,验证了此种方法可用水气数据反演。将本文建立的气象数据内插方法应用于香港地区,分析论证了该方法得到的气象数据参与解算的水汽值反演精度优于GPT2模型。


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