上海天文台GPS气象学的研究现状

主题词： 气象学 — 地基 Ｇ 测量 — 空基 Ｇ 测量 Ｇ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ 分类号： Ｐ １ ８ ３ ． ５
１ 引
言
气象学是 Ｇ 技术（ ） 在地 Ｇ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ Ｎ ａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎＳ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍＴ ｉ ｍ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄＲ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ? Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇＳ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 球大气探测中的最新应用。自从 Ｇ 技术问世以来， 它在大地测量、 导航、 定时和地球物理等 Ｐ Ｓ 研究领域中所获得的一系列的科学成果， 以及在国防和民用上的广泛应用， 都显示出它的显著
年１ 月１ 日收到。 １ ９ ９ ９ １ ２ 九五” 重大项目（ ） 、 国家自然科学基金项目（ 和１ ） 、 国家攀登项 Ｋ Ｊ ９ ５ １ － １ － ３ ０ ４ １ ９ ８ ３ ３ ０ ３ ０ ９ ７ ７ ３ ０ ２ ０ 中国科学院“ 目９ 的资助。 ７ ０ ２ ３ １ ０ ０ ３
第２ 期 １
上海天文台 Ｇ Ｐ Ｓ气象学的研究现状
严豪健 朱文耀 黄
王成
（ 中国科学院上海天文台， 上海 ２ ） ０ ０ ０ ３ ０ （ 中国科学院国家天文观测中心， 北京 １ ） ０ ０ ０ １ ２
提
要
介绍了上海天文台 Ｇ 气象学的背景、 进展和研究成果。从 ９ 年代起， 上海天文台就分别开 Ｐ Ｓ ０ 展了地基 Ｇ 气象学和空基 Ｇ 气象学的研究工作。在地基 Ｇ 气象学研究中， 利用国内分布的 Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ 个Ｇ 网站及周边地区的 ６ 个Ｉ 台站， 在１ 年７ 月２ 日到 ３ 日（ 天） 的Ｇ 观测资料， 首 ２ ３ Ｐ Ｓ Ｇ Ｓ ９ ９ ６ ６ １ ６ Ｐ Ｓ 先求得中性大气天顶延迟改正序列， 然后推出测站上空可降水汽量积分； 采样频率分别取为 ３ 分 ０ 小时。得到的天顶延迟改正的精度好于 １ ， 反演出可降水汽含量的内部精度约 １ ２ 。 钟和 ２ ｃ ｍ ｍ ｍ 把国内 Ｇ 网中具有探空气球观测的 ４ 个台站： 上海、 武汉、 长春和西宁的资料进行比较， 发现 Ｇ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ 和探空气球的可降水汽含量之间的平均中误差为 ３ ４ 。考虑到上海地区在台风和气候变化较 ｍ ｍ 年８ 月２ 日到 ９ 日（ 天） 和８ 月１ 日到 ２ 日（ 天） 的两个观测时 剧烈的季节因素， 选择了 １ ９ ９ ７ ８ ７ ７ １ １ 段， 做了国内第一个 Ｇ 地面 Ｇ 网有可能获得几乎实时的、 连续的和 Ｐ Ｓ ? ｓ ｔ ｏ ｒ ｍ实验。实验结果表明， Ｐ Ｓ 高精度的可降水汽含量值。它的结果很好地与实时降雨量和降雨过程相对应。实验还证明， 利用 预报轨道可以获得与精密轨道几乎相同的结果。 气象研究中， 发现地面 Ｇ 网水汽观测具有良好的时间覆盖率的优点、 缺乏空间 在空基 Ｇ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ 分辨率的缺点； 而现有的 Ｇ 无线电掩星方法恰恰具有良好的空间分辨率而缺乏时间覆盖率。因 Ｐ Ｓ 此， 在地球低轨道（ ） 卫星的轨道设计中， 提出了通约 Ｌ Ｌ Ｅ Ｏ Ｅ Ｏ卫星的方法。希望通过改进轨道的 多天的观测序列， 而它的地面观测点的漂移可以控制在小于 １ 。这种方 Ｌ Ｅ Ｏ卫星获得长达 ２ ０ ０ ０ ０ ｋ ｍ 法也可以用来设计对特定地面点上空大气剖面的测定。还在设计和建立 Ｇ 无线电掩星反演大气 Ｐ Ｓ 剖面的软件。
］ ２ 就形成了 Ｇ 气象学的另一个分支： 空基 Ｇ 气象学［ 。 Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ
我国是一个发展中的大国， 地域广阔、 地貌复杂。近年来， 技术在我国得到越来越高 Ｇ Ｐ Ｓ 的重视， 在独立发展我国自己的 Ｇ 网络的同时， 我国一些主要台站也参加了国际 Ｉ 网络。 Ｐ Ｓ Ｇ Ｓ 今天， 无论在国防和国民经济中， 或者在科学研究中， 技术在我国都获得丰硕的科研成果 Ｇ Ｐ Ｓ 和显著的经济效应。但是， 我国又是多自然灾害的国家。灾害的预报和防治是我国政府面临 的一个重要问题。用 Ｇ 技术监测地球大气的设想在我国无疑有很大的潜力， 也是我国 Ｇ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ 工作者应该考虑的研究课题之一。作为我国参加的 Ｉ 观测网络之一和 Ｇ 观测资料处理中 Ｇ Ｓ Ｐ Ｓ 心的上海天文台， 从９ 年代中期就开始注意到 Ｇ 技术在气象学上的应用， 并完成了若干篇 ０ Ｐ Ｓ ［ ， ， ］ ３ ４ ５ 调研论文 ， 它对我国 Ｇ 气象学的发展有一定的推动作用。与此同时， 地基和空基 Ｇ Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ 气象学的研究工作也在上海天文台开展起来。本文将简要地介绍上海天文台 Ｇ 气象学的 Ｐ Ｓ 研究成果和今后的发展方向。
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源自文库
的科学意义和经济价值。目前还有人在进行不懈的努力去改进计算方法， 从而达到提高 Ｇ Ｐ Ｓ 技术的定时和定位精度， 加快计算速度的目的。而另外有一些人在考虑如何应用 Ｇ 星座的 Ｐ Ｓ 特性， 寻求它在其它科学领域中的应用价值。从 Ｇ 卫星发射的无线电信号， 在到达接收机 Ｐ Ｓ 的过程中遭受到大气折射的影响。在原先的 Ｇ 计算方案中， 这项影响一开始就是作为一项 Ｐ Ｓ 主要的误差源进行研究并加以改正的。在近十年中， 随着 Ｇ 观测精度的不断提高， 我们发 Ｐ Ｓ 现Ｇ 信号的大气延迟效应可以用于地球大气的探测之中。一方面， 平差中求得的台站 Ｐ Ｓ Ｇ Ｐ Ｓ 天顶延迟改正项可以用来计算台站上空可降水汽量的垂直积分。这就是地基 Ｇ 气象学的 Ｐ Ｓ ［ ］ １ 基本原理 。另一方面， 一个安装在低轨道地球卫星上的 Ｇ 接收机在观测一个正在掩星过 Ｐ Ｓ 卫星信号时， 有可能用反演方法提供地球大气的压力、 温度、 湿度的详细剖面。这 程中的 Ｇ Ｐ Ｓ
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中 国 科 学 院 上 海 天 文 台 年 刊 Ａ Ｎ Ｎ Ａ Ｌ ＳＯ ＦＳ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｈ Ａ ＩＯ Ｂ Ｓ Ｅ Ｒ Ｖ Ａ Ｔ Ｏ Ｒ ＹＡ Ｃ Ａ Ｄ Ｅ Ｍ Ｉ ＡＳ Ｉ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ
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