上海GPS网层析水汽三维分布改善数值预报湿度场

水汽三维分布信息是数值天气预报模式的初始条件之一,大气中的水汽具有较强的时空变化特性,传统观测手段受时空分辨率的限制,对模式初始水汽场的描述远远不够.利用地基GPS信号斜路径观测值探测水汽垂直剖面信息是目前国际上的研究前沿,利用上海GPS综合应用网GPS信号斜路径水汽观测值,在国内首次层析了上海地区水汽三维分布.层析中采用高斯加权函数进行水平约束,利用数值预报结果做先验值,考虑了边界条件.针对无法准确给出各类观测信息先验权的问题,在层析水汽三维分布问题中首次采用了方差分量估计,进行验后定权;为了降低观测噪声对参数估计的影响,采用了抗差估计;针对水汽密度随高度减小的特点,垂直方向上采用随高度变化的非等权约束方法.层析结果与MM5数值预报结果比较,GPS信号斜路径水汽观测值对数值模式的预报湿度场有明显改善,利用GPS信号斜路径水汽观测值准实时地探测水汽的三维分布,应用于短期数值预报中,可改善短期预报的初始湿度场,提高数值预报的准确度.