GPS新技术课程作业解析PPT课件

地基GPS探测水汽的发展及气象应用,2,目录,3,水汽影响大气辐射和太阳辐射，影响气候系统的能量和水循环水汽辐合的突然增加与对流的发展关系密切，直接影响灾害性天气的垂直稳定性、结构和演变对水汽情况的了解决定短时预报的成败，湿度场的分析质量影响预报的准确性，大气水汽动态变化是云水资源考察的关键因素目前水汽探测手段存在着许多限制：1.无线电探空观测站点稀疏、观测时次少2.星载辐射计和卫星红外辐射计往往受到云和雪盖的限制3.水汽辐射仪的设备费用太高；4.激光雷达不能全天候观测，难以实现观测业务化等,1.背景及意义,4,GPS定位时大气中的水汽是影响精密大地测量的不易解决的主要因素之一，由此人们开始研究水汽对信号传播的影响并从消除测量学噪声转变为提取气象学信号，发展出一门新型学科GPS气象学(GPS/MET)。GPS探测水汽的优势：精度高，时间分辨率高；时效性强；观测方式不受天气条件和时间限制，能自动、连续地进行水汽测量；仪器性能可靠，维护简单。对改进数值天气预报和气候模式模拟均具有极为重要的意义。,1.背景及意义,5,2.GPS-PWV用于灾害性天气监测分析预报,台风、暴雨等强对流天气演变过程中，水汽变化十分迅速，高时效、高空间分辨率地获取大气水汽场是准确地分析天气系统的演变、进行监测和预报的关键环节之一。国家卫星气象中心利用地基高精度双频GPS接收机信号反演大气积分水汽含量，得到精度为2mm左右的GPS大气可降水量反；比常规探空技术误差小10%。上海中心气象台等开展了GPS气象学试验，得到了精度为12mm的可降水量，与探空可降水量的结果基本符合，试验结果初步验证了地基GPS水汽观测为气象服务的可行性和可靠性。,6,2.GPS-PWV用于灾害性天气监测分析预报,在灾害性天气中应用的可行性研究中，毛节泰等反演了东亚地区两个月台风和强风暴通过时可降水量（PWV）随时间的变化曲线，证明了GPS测量大气可降水量PWV方法的可行性和应用价值，也指出了提高其精度的途径。以上试验证明，地基GPS探测的大气可降水量具有与无线电探空和水汽微波辐射计相同的精度，其误差小于2mm,满足了任何时间、任何地区的短时天气预报，特别是高分辨率的连续的GPS-PWV序列和分布的变化在提高灾害性天气监测预报中具有显著的优势。,7,2.GPS-PWV用于灾害性天气监测分析预报,8,3.GPS-PWV用于全球气候变化的监测和分析,在全球气候系统中，水汽扮演了重要的角色，影响地面和大气中水分循环及能量平衡；因而GPS水汽观测被广泛地应用于全球水分循环的分析研究、水资源的研究分析和利用、水分收支计算及气候区划等研究中。利用全球地基GPS水汽探测技术，可以获得全球范围的水汽分布信息，在现有资料的基础上极大地丰富了气候研究的资料源，促进全球气候和气候变化的研究。,9,3.GPS-PWV用于全球气候变化的监测和分析,Yuan等模拟大气数据测试了GPS用于探测全球和区域性气候变化的可行性，考察了湿延迟和可降水量等是如何随CO2含量作倍增变化的，这些研究为地基GPS探测气候变化奠定了坚定的基础。上海市气象局根据PWV变化分析长江三角洲地区的区域气候变化，发现大气中水汽全年有明显的周期性变化以及宋淑丽等人利用GPS-PWV时间序列变化，从水汽的季节性变化诊断长江三角洲地区的入梅，成为监测长江三角洲地区入梅过程的有效指标。中国与日本在对青藏高原的研究，指出西藏地区水汽变化具有日变化较大，春秋两季比冬季的日变化大；青藏高原水汽自西向东输送3大特点。这对于研究水汽输送的气候变化都有重要的价值。,10,4.GPS-SWV用于确定水汽三维分布,地基GPS气象网的资料不但可以计算局部地区内高精度、高分辨率的大气可降水量，也可以获取空间尺度小于100km、具有较高精度的三维水汽空间分布，这对校正和改善中尺度数值预报模式的初始湿度场极为重要。因此，利用地基GPS信号斜路径方向水汽含量观测值SWV（GPS-SWV）,探测水汽垂直剖面信息是目前国际上的研究前沿。,11,4.GPS-SWV用于确定水汽三维分布,利用GPS网的斜路径水汽观测值（GPS-SWV），通过合理的层析技术能获得水汽的三维分布情况。上海天文台利用上海市中尺度网，获得高精度的GPS-SWV的观测资料，在国内首次开展了大气可降水量层析研究和监测。北京市气象局在北京地区两个地基GPS大气水汽监测局地中尺度小网上实现了大气可降水量GPS-PWV的层析监测，以网页形式提供了实时产品。香港天文台研制频次更高的三维水汽分析系统，为数值预报提供较准确的初始场，从而提高暴雨预测的可靠性。,12,5.总结与展望,利用地基GPS技术探测大气可降水量在实际应用中得到很好的效果。在不同区域开展的灾害性天气GPS气象学试验表明：GPS水汽资料对监测暴雨、台风中的水汽变化、提高短时临近预报的准确性是很高的。GPS水汽资料序列在气候变化监测中得到很好的应用；在水资源应用、人工影响天气方面,GPS水汽资料提供了一种新的工具。地基GPS技术不仅能够提供高时间密度、高空间密度、高精度的大气水汽总量和垂直分布信息，给精细化