不同云系降水过程中GPS可降水量的特征--华北地区典型个例分析

利用石家庄、秦皇岛和张家口2005-2006年4～10月地基GPS反演的可降水量资料和常规天气资料，对可降水量与实际降水的关系进行统计，按降水性质，选取单纯积状云产生的对流降水、单纯层状云产生的稳定性降水及层积混合云产生的暴雨三类样本，对可降水量在三类典型降水过程中的演变趋势进行了分析。结果表明：大气中存在高值可降水量是降水产生的必要条件；可降水量呈阶段性、波状变化特点，其变化幅度、极值水平和持续时间与天气影响系统、降水性质等密切相关；降水强度和可降水量极大值出现时间不一定吻合，但强降水通常出现在可降水量的高值阶段，可降水量的高值阶段往往对应着较高的降水概率。另外，可降水量在以上三类性质降水中表现出不同特征，可为降水的短时临近预报提供参考。

乌鲁木齐夏季强降水过程GPS-PWV的演变特征

利用乌鲁木齐GPS观测站数据反演得到1h间隔GPS遥测的大气可降水量(GPS-PWV)和乌鲁木齐自动气象站逐时降水资料,分析了乌鲁木齐地区夏季10次中雨以上降水过程的GPS-PWV演变特征。结果表明,乌鲁木齐地区的强降水过程中GPS-PWV呈现出明显的1～3天增湿过程和1～2次跃变过程,且降水时GPS-PWV几乎约为气候平均值的2倍,跃变过程与降水发生和结束有较好的关系,可为干旱区降水短期预报提供一个明确的水汽演变指标。

GPS-LEO掩星探测现状和展望

20世纪80年代美国科学家提出利用GPS系统探测地球大气,诞生了GPS气象学。GPS气象学分为地基GPS气象学和空基GPS气象学,目前地基GPS气象学在世界许多国家已进入业务组网应用阶段,空基GPS气象学也取得了飞速发展。本文在介绍了空基GPS掩星探测的发展历史和探测原理的基础上,重点分析了国际上GPS-LEO掩星探测数据处理和应用领域的最新研究和进展,对我国的GPS-LEO掩星探测研究进行了回顾和总结,最后对GPS-LEO掩星探测未来的发展进行了展望。

GPS探测与FY-2反演大气可降水量对比分析

为深入了解FY-2卫星大气可降水量(PW)的反演质量,文章选取2012和2015年地基GPS水汽观测数据,与FY-2的PW反演产品进行了对比分析。结果表明:(1)北京、武汉和海口三站GPS/PW(PW_(GPS))与FY-2/PW(PW_(FY-2))在夏季存在显著正相关,三站的相关系数都达到0.67以上,夏季PW的均方根误差值、月平均偏差绝对值均小于冬季。北京与武汉站PW平均偏差和均方根误差在四季均具有明显日变化特征;(2)当PW_(GPS)>20 mm时,北京、武汉、海口和拉萨站FY-2/PW与GPS/PW比较一致,PW偏差均值的绝对值和均方根误差较小,当PW_(GPS)<20 mm时,PW偏差均值绝对值和均方根误差随PW_(GPS)值减小而迅速变大。FY-2的PW产品在夏季可以为大部分区域提供高时空分辨率、高精度的大气可降水量,在大气湿度非常低、冬季和夜间条件,反演结果精度有待提高。

2017-2019年南疆西部和昆仑山北坡GPS大气可降水量变化特征

基于2017—2019年南疆地基GPS大气可降水量(简称“GPS-PWV”)、常规探空水汽廓线计算的大气可降水量(简称“RS-PWV”)和逐时降水资料,统计分析南疆西部和昆仑山北坡GPS-PWV时空变化特征、夏季不同海拔高度不同降水量级下GPS-PWV变化与实际降水的对应关系。结果表明:(1)南疆西部和昆仑山北坡GPS-PWV与RS-PWV,二者具有很高的相关性。(2)不同海拔高度站点GPS-PWV空间分布差异明显,大部分站点GPS-PWV随海拔高度的增加而降低。(3)各站点GPS-PWV逐月变化均呈单峰型,冬季12月或1月最小,夏季7、8月最大;春、夏季各站GPS-PWV距平日变化为单峰型,秋、冬季GPS-PWV距平日变化除秋季乌恰站、若羌站为单峰型外,其他均为三峰或四峰型。(4)各站有、无降水时PWV平均值差异明显,昆仑山北坡差异更大;降水发生前GPS-PWV已开始上升,南疆西部PWV峰值主要出现在降水前0~1 h,昆仑山北坡PWV峰值主要出现在降水前0~3 h和7~9 h。

利用GPS观测反演三峡地区对流层湿延迟的分布及变化

利用三峡地区 8个监测点连续三天的监测数据 ,联合 3个IGS站在此期间的观测 ,反演了各监测点对流层上空的天顶总延迟ZTD ,利用外推的地表气压资料由模型分离出其中的静力学延迟ZHD ,得到天顶湿延迟ZWD含量 ,并对湿延迟变化趋势线进行了分析。通过对该区域短时间内每间隔两小时湿延迟分布图的分析 。

应用地基GPS技术遥感大气柱水汽量的试验研究

从理论上分析了 AN(Aske and Nordius)大气柱总水汽量 (W)计算模型的偏差 ,探空试验结果证实了理论分析的结论 .作者经过推导 ,建立了新的 W计算模型 ,与探空方法获得的 W值具有很好的一致性 .1 998年进行了一次“GPS暴雨观测试验”.试验结果发现 :可降雨量的高值时段与降雨过程高度相关 ;大的降雨过程 ,在降雨前 ,可降雨量一般都有一段递增过程 ,在降雨结束过程中 ,可降雨量一般都有一个递减过程 ,在突发暴雨事件发生前往往发生可降雨量突然大幅度递增现象 ;在大暴雨事件发生前 ,存在一个长时间的十分明显的孕育阶段 .

利用GPS和云图资料监测北京地区中小尺度降水的研究

地基GPS遥感大气总水汽量提供了高时间分辨率的水汽资料, 为分析预报中小尺度系统的变化创造了条件。本文利用北京GPS/VAPOR试验反演了北京2000年6~8 月的大气总水汽量(又称大气可降水量或积分水汽), 分析了北京夏季大气总水汽量的分布特征; 结合气象和云图资料, 对 7 月 3~5日的一次暴雨过程进行了分析, 结果表明: GPS大气总水汽量和云的发展及维持是强降水产生的条件, 降水量的大小与大气可降水量的增加幅度、维持时间和水平有关, 面上的大气可降水量的变化和红外云图资料显示的中小尺度系统的变化是一致的。面上大气可降水量的移动与测站降水关系密切, 当测站大气可降水量迅速增加, 并且面上分布的大气可降水量也同样向测站扩展时, 台站的降水也迅速增加。GPS大气可降水量可作为台站短期降水预报的一个指标。

地基GPS水汽资料在北京“7·10”暴雨过程研究中的应用

利用2004年7月9-11日北京房山地基GPS探测网逐30分钟柱积分水汽总量(PW,Precipitable Water Vapor)资料,通过分析和数值模拟研究了北京2004年7月10日暴雨天气过程。观测分析表明:地基GPS测站上空水汽总量值的时间变化趋势对暴雨的发生、发展以及过程降水量的分析和预报有一定指示意义。利用NCEP全球预报系统GSF分析场资料作为背景场,采用12/4km双向两层嵌套WRF模式及其三维变分系统,通过同化7月9日1200 UTC地基GPS水汽总量等观测资料进行了36小时数值对比试验。数值研究表明:地基GPS水汽总量数据资料的初值同化明显增强模式初始场湿度,明显提高模式对该暴雨过程降水时段、落区和强度的预报水平。

用地基GPS资料分析大气可降水汽总量

利用'中国地壳运动监测网络'和三峡监测网的地基GPS资料,通过Bernese软件以及根据Bevis等和Rocken等水汽解算原理编制的水汽解算软件,获得了武汉、巴东、兴山、泸州等长江流域测站大气可降水汽总量分布和时间间隔为2小时的GPS遥感大气可降水汽序列,并与站点雨量及区域面雨量进行对比分析,结果表明:地基GPS遥感水汽量变化与地面降水有很好的相关性,而且GPS遥感水汽变化序列峰值对应于强降水提前了8～22小时,有助于强降水特别是突发性强降水的预测;多个站点的GPS遥感水汽总量联合分析,对于区域水汽总量变化研究有一定意义.

不同类型降雨过程中GPS可降水量的特征分析

利用成都地基GPS观测网2007年8月21日～2008年11月30日观测数据,结合地面自动气象站网资料反演GPS大气可降水量(PWV)。选取夏季暴雨,秋季绵雨和冬季雨雪天气过程分析GPSPWV在不同类型降雨天气过程中的演变特征及日变化规律。结果表明,发生在不同季节的暴雨对应PWV的演变有所不同,盛夏暴雨发生在PWV由峰值向波谷变化过程中,夏末的暴雨则出现在由波谷向波峰转变阶段,降雨前GPSPWV的增减速率可很好地预示其后的暴雨强度。在秋季绵雨中PWV的连续大幅递增或递减可作为降雨开始或结束的预报依据。GPSPWV在降雨天气分析及预报中具有重要的指示意义。

中国沿海地基GPS水汽反演精度分析

利用无线电探空和地基水汽辐射计的观测数据,对中国沿海GPS观测网9个观测站反演的1h间隔可降水量进行对比分析。与无线电探空结果相比,地基GPS反演可降水量的年相关系数在0.95以上,平均偏差自北向南呈逐渐增大的趋势。除西沙站外,其他站的年平均偏差在2mm之内,均方差在3mm之内,且平均偏差和均方差存在季节性变化。与地基水汽辐射计结果相比,地基GPS反演可降水量同样具有很好的正相关,同步观测期间两者相关系数为0.989,两者的平均偏差为1.84mm,偏差的均方差为2.06mm,且7~9月的月均方差较大。

利用地基GPS PWV序列和相对湿度RH序列研究暴雨过程

针对2004年7月10～13日,北京地区的一次特大暴雨过程,本文利用处于该时期的地基GPS观测数据,根据地基GPS气象学原理反演出大气可降水量PWV（Precipitable Water Vapor）序列,采用最小二乘曲线拟合的方法,结合实测降水量,研究了PWV序列和RH（Relative Humidity）序列在暴雨过程中所反映出的变化规律.

利用GPS技术探测大气中的水汽含量

准确掌握地球大气中的水汽分布,了解水汽变化趋势对天气现象、全球气侯变化、数值预报有重要的理论研究及实用价值.文章系统地论述了利用地基GPS方法观测大气中水汽含量的原理.论述了在地基GPS技术中观测站遥测大气中水汽含量的理论基础,建立了利用GPS观测数据计算大气层水汽含量的理论模型,导出了Tm的计算公式,最后用实例论证了地基GPS测雨的可行性.

地空基GPS探测应用研究进展

GPS大气探测(GPS气象学)目前已成为国际GPS应用的热点问题,可分为地基和空基应用两个方向。目前,地基的研究和应用技术已基本成熟,并从技术研究走向业务应用;在空基探测方面,国际上很多国家和地区都实施并发射了GPS应用气象小卫星,美国国家极轨环境卫星(NPOES)和欧盟极轨气象卫星系列(METOP)也都将搭载星载的GPS接收机,用于对地的掩星探测。GPS气象学已成为卫星气象学的一部分,它所获得的稳定的覆盖全球的对流层和平流层温度、气压、水汽和空间电子浓度的廓线资料,对气象预报、气候变化和空间天气的研究业务应用具有重要的应用价值。

基于GPS资料分析西藏中东部夏季可降水量日变化特征

利用中日JICA项目2010-2013年地基GPS探测的逐时大气可降水量PWV资料以及西藏自治区气象局信息中心提供的2011年自动气象站逐时降水资料,分析了西藏中东部地区4个测站（丁青、那曲、隆子和林芝）夏季PWV日变化特征及有、无降水日的差别,并初步讨论了其与累积降水的关系。结果表明：（1）西藏中东部各站PWV存在明显的日变化特征,通常于02：00（世界时,下同）左右达到最低值,此后迅速上升,高值普遍从08：00持续到19：00。各站PWV日变化幅度普遍随测站的海拔升高而减小;（2）各站PWV日平均值随海拔降低而增加,在有降水日PWV要比无降水日高出10.2%~31.3%,且有、无降水日PWV差值随海拔升高而增大;（3）谐波分析表明,各站PWV日变化主要以日循环为主,同时各站PWV日变化也表现出不同程度的半日循环,这种双峰型变化特征在海拔较高的测站较为明显。与有降水日相比,无降水日PWV半日循环信号普遍有所增强;（4）各站累积降水量和累积降水频次的日变化具有较明显的日循环特征,降水主要出现在当地傍晚以后;（5）各站PWV开始上升的时间普遍超前于降水,并在降水结束后出现明显回落,降水量通常在PWV还处于较高值时达到最大。

云南地基GPS观测大气可降水量变化特征

利用2007年云南地基GPS站点观测资料,分析GPS反演的大气可降水量(PWV)变化特征,并用探空、实际降水量资料和GPS反演结果进行比较。结果表明:GPS/PWV能反映云南降水的季节变化特征,海拔较低的测站普遍比同期海拔较高的测站测得的GPS/PWV值高;GPS/PWV值与探空得到的大气水汽总量随时间演变趋势基本一致,其相关系数均达0.89;GPS/PWV变化周期和实际降水发生的周期基本相同,降水大多为GPS/PWV值连续增加达到峰值(或从峰值开始下降)后开始;GPS/PWV上升幅度较大或位于高位可作为连续性强降水过程出现的预报指标,但使用GPS/PWV峰值作预报指标时,还应考虑季节因素。

北京可降水量变化特征的地基GPS观测与分析

利用GAMIT软件对2004年7月至2005年7月北京GPS观测数据进行解算,结合地面温度及气压观测数据,反演了1 a时间内分辨率为2 h的水汽总量序列,并与探空和微波辐射计的反演结果做了对比,均方根差分别为3.05 mm和3.29 mm,得到了北京地区水汽总量的季节变化特点及水汽与降水的相互关系,这对气象研究和天气预报有很好的作用。

北京地区单双频地基GPS大气水汽遥测试验与研究

该文对北京地区单双频地基GPS大气水汽监测网布网依据、单频与双频地基GPS测量数据解算技术应用、GAMIT和Bernese地基GPS数据分析处理软件应用、远程遥控GPS数据采集与通讯系统、资料分析与数值同化应用等方面的工作进展进行简要介绍,重点讨论了单双频地基GPS大气水汽资料的解算技术及其应用效果。结果表明:在北京天气敏感区通过单双频地基GPS接收机合理组网布局,可构建并利用高分辨率电离层延迟订正技术将单频接收机的大气水汽监测精度提高到实用水平,为强降水天气预报提供有价值的产品。

地基GPS准实时反演三峡地区大气可降水量的研究

探讨了利用地基GPS气象学原理反演大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)及其变化的可行性。从理论上分析了在缺少地面气象资料时用模型估计气象元素对反演PWV的影响,分析了用IGS超快速星历代替IGS最终精密星历准实时计算PWV的可行性。利用三峡地区13个监测点连续48 h以上的跟踪数据联合国内的几个IGS站,使用GAMIT软件进行了数据处理。