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地基GPS水汽探测及其应用研究

韩艳  
【摘要】:大气水汽是气候变化、天气动力、大气环境变化、水文以及测量等领域的关键性的因子。然而,目前常规大气观测手段对水汽观测的不足,严重制约着这些学科在某些研究的深入发展,限制了我们对水汽的时变特性和空间分布的认识。GPS水汽探测技术的出现,是传统大气观测手段的有力补充,GPS水汽探测技术具有实时连续性、不受天气状况影响、精度高等特点,本文在阐述地基GPS水汽探测的基本原理和GAMIT/GLOBK解算GPS数据资料的处理方法的基础上,做了以下几方面的研究并得出结果: ①采用GAMIT10.40对香港地基GPS气象监测网络连续运行的12个监测站在2007年152-160天的观测数据,对比了GLOBK网平差后的坐标与GAMIT迭代后解算的先验坐标之间的误差,结果表明GLOBK网平差后的各测站平均坐标更接近真实值。 ②通过GLOBK进行网平差之后获得测站初始坐标进行迭代计算获得的可降水量PWV,与GAMIT迭代之后更新的各测站坐标计算获得可降水量PWV比对,结果表明这两种计算结果对PWV解算结果基本一致。 ③地基GPS获取ZTD的误差源,主要对GPS卫星轨道精度、多路径误差、映射函数及映射函数模型误差和大气压变化对GPS接收机垂直位置改变误差的说明。对2011年186-187天BJFS站与URUM,LHAZ,KUNM和BJFS站与WUHN,XIAN,TWTF联测网进行了实验解算,分析了IGS联测站在地基GPS反演PWV的误差,结果表明天顶总延迟(ZTD)变化趋势与PWV一致,说明天顶总延迟(ZTD)变化能反映水汽的变化情况;地基GPS探测可降水量PWV选用基线更长的IGS站联测,可以解算获取更高精度的PWV。 ④具体分析了GPS探测大气水汽在气候中的应用,用GPS资料反演2004年7月10日14-21时PWV进行研究,结果表明用GPS探测PWV在2004年7月10日14-21时水汽变化与毛冬艳等人研究的暴雨降水变化一致,说明地基GPS反演PWV可以对实际中尺度强降水变化有一定的参考作用。 ⑤用GPS资料反演2006年7月10-16日北京房山(BJFS)和乌鲁木齐(URUM)IGS基准站的PWV进行研究,结果表明北京房山(BJFS)和乌鲁木齐(URUM)这两个站与亚湿润地区和干旱地区的年降水量相差倍数一致,说明GPS遥感的PWV值根据降雨量区划气候区有一定的参考作用。 ⑥用地基GPS遥感水汽与WVR获取水汽的进行对比,检验了GPS遥感水汽成为天气预报的另一种可靠工具。


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