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水汽是大气中一种重要的温室气体,在中小尺度灾害性天气的监视、预报中占有重要地位,而中小尺度灾害性天气(水平尺度在100km左右)的生命周期往往只有几个小时。一些常规水汽探测手段往往因时空分辨率低或费用高昂,难以达到水汽监测中高时空分辨率和低费用大面积推广的要求。随着中国地壳运动观测网络以及各城市连续运行卫星定位服务综合系统(Continuous Operational Reference System,缩写为CORS)的建立,为地基GPS反演大气水汽提供了有效的硬件保障以及数据来源,地基GPS反演大气水汽的技术具有时空分辨率高,无需标定,费用较低,适合大范围推广等特点。该技术在大气探测、气象监测预报系统的优化完善、短时临近气象系统的优化、突发灾害性天气监测预报、洪涝灾害性天气气候趋势预测等方面具有着积极的促进作用。 目前国内外已经进行了大量的GPS反演水汽的研究,但目前地基GPS反演大气水汽的技术在国内还没达到普及应用的阶段,由于众多地壳运动观测网络以及各城市连续运行卫星定位服务网络均没有配备标准化气象数据监测设备,因此如何进一步有效利用这些连续运行GPS测站,提高实时监测大气水汽反演技术以及无温压数据的水汽反演技术,仍然需要进一步的进行理论算法的分析和研究。 本文针对目前地基GPS反演大气水汽技术中若干关键技术,并基于实时气象业务的需求,研究了地基GPS实时无温压数据反演大气水汽的方法。 本文主要研究: 1.着重介绍地基GPS反演大气水汽的理论方法,对比分析相关模型各自特点与计算方法,并利用武汉地区探空资料建立武汉地区大气加权平均温度的局地订正模型。 2.研究介绍对流层总延迟、梯度模型、映射函数、天顶干延迟、转换因子的计算方法。介绍分析地基GPS反演大气水汽的流程,分析地基GPS反演大气水汽的若干误差因素,重点研究天顶湿延迟误差、转换系数误差、以及地面温压数据测量误差对反演水汽精度的影响。 3.研究GAMIT/GLOCK软件的安装使用方法,并研究不同参数设置对反演大气水汽的影响。 4.针对气象研究的实时性,对比分析超快星历与最终星历的精度情况,研究采用组合超快星历实时计算天顶对流层延迟反演大气水汽的可行性。 5.研究分析大气水汽与天顶对流层延迟的时空变换特征,二者的线性关系,并建立二者的线性关系,并研究利用对天顶对流层直接反演大气水汽的可行性与精度分析,以及提高精度的改进方法。利用武汉地区部分数据检验实时无温压数据反演大气水汽方法的正确性与可行性。