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基于GPS的区域水汽反演及其应用研究

刘璟博  
【摘要】:大气中的水汽在很多学科领域都是十分重要的研究对象,然而传统手段对水汽的探测具有很大的局限性,影响了我们对水汽的研究与认识。GPS反演大气水汽技术是从上世纪90年代起发展起来的,能够得到高时空分辨率的高精度水汽信息,是传统水汽探测手段的有力补充。本文针对地基区域GPS网反演水汽的应用做了一系列研究,阐述了地基GPS气象学及与之相关的GPS测量定位的基本原理,探讨了对流层延迟的解算方案的选择,并对GAMIT解算数据所使用的方法和步骤加以研究。在对无线电探空可降水量与GPS可降水量做精度对比的基础上,利用地基GPS数据反演了包括北京“7·21”特大暴雨及长沙暴雨在内的典型暴雨天气下水汽的变化特征,证明水汽与降雨之间有较好的的相关性,并验证了水汽随高度变化的趋势。利用IGS在欧洲地区的26个跟踪站2012年的全年数据,获得测站相应的气象数据,并提出了计算未提供实测气象数据文件的部分站点上空水汽的方法。在对所使用映射函数VMF1的特点进行探讨的基础上,计算出各站上空随时间变化的对流层延迟、水汽以及各月份的平均水汽值。对所得对流层延迟和水汽值分别进行精度分析。在对各站点水汽值的月平均值进行网格化后,绘制出欧洲大陆2012年各月份的水汽分布图,并对其分布与变化规律进行分析,得出的结论是:GPS反演出的水汽的分布及变化规律与欧洲大陆各主要气候类型的分布及气候特征是一致的。


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