地基GPS反演大气水汽含量实践

性 高时 空分 辨率 的水 汽资 料进行 中尺度 天气预 报 ，
对 城市 环境 预报 、 雨 、 暴 冰雹 及 其 他 洪 涝 灾 害预 报
能 够发 挥重 要作 用ｌ 。 ｌ ４ ］
特点 以来 ， 国 、 美 日本 、 国 、 盟 、 国等还 纷纷 建 德 欧 韩
立地 基 ＧＰ ／ Ｔ应 用 的 连续 运 行 网 络 。 国 内从 Ｓ ＭＥ
测， 结果 表 明该 网能在 高 湿 （ 大气 总 水 汽 量超 过 ４ ．
０ｃ 和 十分干 燥 （ ｍ） 大气 总水 汽量 低 于 ０ ２ ｍ） ． ５ｃ 的 条件 下 稳 定 地 运 行ｌ 。从 ＧＰ ／ ＴＯＲ 和 ＧＰ — ２ ］ ＳＳ Ｍ Ｓ ＷＩ Ｐ ４试 验 表 明地 基 ＧＰ ／ Ｔ 的应 用 价值 和 Ｓ９ Ｓ ＭＥ
（． 京 信 息 工 程 大 学 遥 感 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ４ ；２ 上 海 嘉 定 区 气 象 局 ， 海 ２ １０ １南 江 １ ０４ ． 上 ０ ８ ０）
摘
要 ：随 着地 基 ＧＰ Ｓ技 术 日益 完善 以及 ＧＰ Ｓ在 气 象学 中应 用 的不 断 深 化 ， 基 ＧＰ 地 Ｓ
探 测技 术 已经成 为一 种有 效 的大 气水 汽探 测 手段 ， 总结 了地基 ＧＰ Ｓ反 演 大气水 汽含 量 的原 理
和 方 法 ， 通 过 实 例 分 析 了其 误 差 产 生 的 原 因 ， 证 了 ＧＰ 并 验 Ｓ反 演 大 气 水 汽 含 量 的 可 行 性 。 关 键 词 ： Ｓ 大 气 水 汽 ； 演 ＧＰ ； 反 中图分 类号 ： ２８ ４ Ｐ ２． 文献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ － ２ ８ ２ １ ） ３０ ３ －４ ０８９ ６ （ ０ ２ ０ －０ ３０
ｌ 地 基 Ｇ Ｓ信 号 反 演 水 汽 原 理 Ｐ
ＧＰ Ｓ信号 在 穿 越 大气 过 程 中 ， 于 大 气 折 射 由
９ Ｏ年 代 中期 由 国家卫 星气 象 中心 和 北京 大学 联 合
收 稿 日期 ： ０ １１ — ９ ２ １ －０ ０
基 金 项 目 ：南 京 信 息 工 程 大 学 教 学 建 设 与 改 革 项 目（ 号 ｌＪ Ｏ ５ ；南 京 信 息 工 程 大 学 科 研 基 金 项 目（ 号 编 ＯＹ ４ ） 编
￥ １８ ３ ０ １和 ￥ １９ ０ ０ １ ；江 苏 省 博 士 后 科 研 基 金 ：编 号 １０ ０ ４ ） ８ ０ ２ ２０ ８００８０） （ １ １ ２ Ｂ
上世 纪末 有学 者提 出地 基 ＧＰ Ｓ技术 可 以作 为 一种
对大 气可 降水 量进 行 了探测 ， 上海 气象 局和 上海 天
文 台通过 合作 ， 上海暴 雨期 间进 行 了 ＧＰ 对 Ｓ观测 ， 得到 大气 可 降水 量 。中 国科 学 研 究 院 和地 形 形 变 监测 中心 在华 南 暴 雨 试 验 中也 进 行 了 ＧＰ Ｓ观 测 。 ２０ ０ ０年 ， 国家卫 星气 象 中心 和北 京 大 学 联 合 北 京 市气 象 局进 行 了 我 国 第 一 次 北 京 地 区地 基 ＧＰ ／ Ｓ
四维变 分 同化 系 统 。 目前 ， Ｐ Ｇ Ｓ应 用 在 我 国 气 象
领 域迅 速 开 展 ， 津 、 天 山西 、 武汉 、 广东 等 省 市开 始 进 行综 合应用 Ｇ Ｓ建 设 。 Ｐ
１ Ｏ ２ｃ 与 此 同 时 ， １ ９ ～ ． ｍ． 从 ９ ４年 开 始 ， ＮＯＡＡ 利
用美 国中部 的 ＧＰ Ｓ网进行 长达 ５ 的大 气水 汽 监 年
ＧＰ Ｓ作为 探 测 大 气 的一 项 新 手 段 ， 有 全 球 具 覆 盖 、 度 高 、 直 分 辨 率 高 等 优 点 ， Ｓ技 术 精 垂 ］ ＧＰ
可 用 于研究 大气 中水 汽 的 日变 化特 征 ， 到 的区域 得
ｔ 引 Ｊ
吾
进行 空基 、 地基 ＧＰ ／ Ｔ 的研 究 ， Ｓ ＭＥ 利用 掩 星 数 据
进行 了温 度 及 气 压 的 反 演 。利 用 地 基 ＧＰ Ｓ资 料 ，
气 象研 究 的 热 点之 一 是 如何 测 定 大 气 中 的水 汽含 量 ， 监测 大气 中水 汽 分 布 及 变化 趋 势 ， 将 监 并 测结 果应 用 于实 际业 务 预 报 特 别 是 中小 尺 度 灾 害 性天 气 的监测 预报 。由于传 统 的无线 电探 测 、 星 卫 红外 线探 测 和微波 探测 等 手段 自身存 在 的局 限性 ，
第３ ７卷
第 ３期
全 球 定 位 系 统
Ｇ Ｎ ＳＳ Ｗ ｏｒ ｄ ｈｉ ａ ｌ ｏｆ Ｃ ｎ
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ３ １３ ， ．
２１ ０ ２年 ６月
Ｊ ｎ ，０ ２ ｕ ｅ ２ １
地 基 ＧＰ Ｓ反 演大 气 水 汽 含 量 实践
薛丰 昌 高 晓 东 ， 亚 琳 ， 张
ＶＡＰ Ｒ试 验 。２ ０ Ｏ ０ １年 ， ７ 暴 雨 项 目的观测 试 验 ９３
新 型大气 探测 实 用 技术 有 效 弥补 探 空 资 料 在 时 间 和空 间上 的不 足 ， 提供 高精 度 、 高容 量 、 速变 化 的 快
水汽 信息 。
课题 在 安徽进 行 了 Ｇ Ｓ的 外 场 试 验 ， 一 步 完 善 Ｐ 进
的一 种 新 手 段 。１ ９ ９ ４年 美 国 ＧＰ ／ ＴＯＲ 试 验 ＳＳ Ｍ 证 明 了利 用地 基 ＧＰ Ｓ探测 大气 总水 汽 含 量技 术 的 可行 性 ， 基 ＧＰ 地 Ｓ探 测 大气 水 汽含 量 的精 度 达 ０ ．
中国科学 院大 气 物理研 究所 则开 发 ＧＰ Ｓ折 射角 的
了 ＧＰ Ｓ探测 技术 ， 到 精 度 为 ２ｍｍ 左 右 的 ＧＰ 得 Ｓ 大气 可 降水 量和 中层误 差 为 １ 的 温度反 演廓 线 。 Ｋ
Ｂ ｖｓＭ＿ 等 人 首 先 提 出 了利 用 ＧＰ ｅｉ １ Ｓ探 测 大
气总 水 汽量 的方 法 ， 得 ＧＰ 使 Ｓ成 为探 测 大气 结 构