求解GPS/MET观测算子的经济算法

全球定位系统(GPS)“射线打靶法”是GPS/MET(气象)资料变分同化中联系GPS原始观测与大气状况的一种自成一体的观测算子,但其计算量非常巨大而难以在资料同化和业务预报中使用,为了减少该观测算子的计算量,针对GPS射线轨迹方程为一可分Hamilton系统的特点,采用二阶经济辛格式求解,取得很好的效果,与经典的四阶Runge-Kutta法相比,不仅计算准确度没有降低甚至有所改善,而且计算时间仅为经典方法的1/4。

GPS掩星资料的一维变分同化与观测算子

在应用掩星观测资料反演温度和水汽的过程中,存在一个模糊度问题。合理利用背景场和观测量的误差特性,变分同化反演技术可以克服这个困难,并改进反演剖面的质量。采用一维变分同化反演技术,可以从弯曲角或折射率剖面直接反演大气层的压强、温度、和水汽的剖面,并使结果更加合理。变分同化反演是地基和天基GPS技术服务大气科学的主要途径,如何选择合适的观测算子直接进入气象预报的3-维或4-维同化模式成为GPS气象学最重要的环节之一。本文介绍一维变分同化反演技术、各类观测算子,这些基本方法也可以应用到3-维或4-维同化模式中。

基于分钟级地面观测数据的GPS/MET资料匹配系统开发

中国气象局要求使用国家地面自动气象站观测数据与缺少气象文件的GPS资料匹配,生成对应的GPS气象文件;同时由于GPS观测设备存在版本差异,需要进行基于分钟级地面观测数据的GPS/MET资料匹配系统开发。GPS/MET资料匹配系统是一套以CIMISS为数据来源、对台站上传的GPS数据进行检查、匹配、监控的系统。从GPS/MET资料匹配系统的功能结构、数据流向、系统流程等方面对系统架构进行阐述,并重点介绍文件匹配模块与资料处理模块的设计实现。

日全食对地基GPS和微波辐射计气象观测影响分析

利用2009年7月22日日全食前后地基GPS/MET水汽监测和微波辐射计观测的资料,分析日全食对温度、相对湿度、液态水含量、水汽密度廓线、地面温度、气压、水汽总量、液态水总量、云底高度、以及GPS探测的大气可降水汽总量等气象观测量的影响.同一站点日全食发生前后资料对比、以及位于日全食带和非全食带不同站点的同时资料对比分析显示:在两种设备的气象观测中,日食最为直接影响的是200 m以下近地层的温度和相对湿度,并对1 000 m以下区间温度和相对湿度形成明显的扰动;对于气压、水汽和液态水总量的影响较弱,对云底高度的影响不明显.

湖南省GPS／MET与探空水汽资料对比分析

GPS／MET探测具有建设维护成本低、探测精度高、不受云雨影响、全天候等特点，已成为获取大气水汽资料的重要探测手段。该文对比分析了湖南省4月（春季）和7月（夏季）长沙、怀化、郴州GTSl探空仪与GPS／MET获取的水汽资料。分析结果表明：在可比较时刻点上，GPS／MET与探空对水汽总量变化趋势描述是一致的，二者测得值呈显著相关性，相关系数在0．9390～0．9683之间，残差标准误差在3．339—4．547之间，GPS／MET水汽值比探空平均偏高3．1211—5．1436mm，相对平均误差为9．4073％。

基于Trimble NetRS GPS接收机的水汽观测网简介及通讯参数维护方法

在基于Trimble NetRS接收机的GPS/MET观测网中,接收机的IP地址起着重要的通信枢纽作用。文章介绍了基于Trimble NetRS接收机的GPS水汽观测网的组成,并在此基础上详细阐述了该网络中接收机IP地址及相关软件设置的修改方法。

通过影响高度多路径质量控制改进热带对流层低层GPS掩星资料同化效果

与观测气象、电离层和气候的GPS卫星计划COSMIC-1相比,COSMIC-2有更大功率的GPS接收天线,高2倍的采样率(100 Hz),小3倍的轨道倾角(24°)。因此,COSMIC-2和未来小卫星将为热带地区提供前所未有的大量无线电掩星观测资料。因为热带对流层低层水汽含量高,折射率有局地大梯度,违背大气球对称性假定,造成影响多路径现象,所以热带地区的掩星资料同化具有较大挑战性。本文首先利用之前研究中提出的影响参数多路径质量控制方法,去除热带对流层低层弯角模拟中出现影响参数多路径现象的资料,然后使用有限射线长度二维(2D)路径追踪观测算子和一维(1D)Abel变换观测算子,进行GPS弯角资料同化。结果表明,如果射线路径限制在离近地面点±300~400 km的水平距离以内,有限射线长度2D路径追踪观测算子得到的弯角模拟与2D射线追踪观测算子得到的弯角廓线之差不仅无偏,而且其标准差远比1D Abel的弯角模拟精度高。此外,无论采用1D Abel变换还是有限射线长度2D路径追踪观测算子来模拟弯角,影响参数多路径质量控制方案都能进一步改进GPS掩星弯角资料同化和预报精度。

无线电掩星和激光雷达观测结果比较

简要阐述了激光雷达和ＧＰＳ掩星探测大气的基本原理，并利用１９９６年１０月１４日１６２５ ＵＴ时 Ｂ本 ＴＭＵ钠和瑞利散射激光雷Ｂ（３９．２３°Ｅ、 ３５．３７°Ｎ）资＃，反演得到 ３０－５５ ｋｍ高度范围内大气密度和温度的观测结果，与此同时通过激光雷达上空的 ＧＰＳ掩星观测到的掩星切点处的观测结果进行了比较．结果表明：两种方法获得测出的密度廓线符合得很好；温度廓线的变化趋势也基本一致，但在某些高度上有较大的偏离．文中最后对比较结果作了简要分析，讨论了重力波对大气密度和温度廓线的影响．

山东省两次暴雪天气的对比分析

应用常规天气图资料、探空资料、加密自动站观测资料、地基GPS/MET遥感大气水汽观测资料、卫星云图、多普勒雷达观测资料和NCEP/NCAR 1。×1。再分析资料,采用诊断分析和对比分析方法,对山东省2009年11月11 12日和2010年2月28日两次暴雪天气的水汽、热力、动力条件和中尺度特征进行对比分析。结果表明,(1)两次暴雪都是受高空槽影响产生的,700hPa附近有较强的偏南气流向暴雪区输送暖湿空气,整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温,整层温度≤0 C;暴雪产生在700～500 hPa槽前西南气流前部、850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都为东北风。(2)不同点是,前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,然后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层锲入,低层形成低涡,地面形成气旋,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。(3)暴雪期间GPS/MET水汽监测的可降水量在20 mm左右,对降雪量有一定的指示性。加密自动站观测中温度0C线是雨、雪的分界线,有助于判别降水的形态。