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水汽在天气分析和预报、微气象学以及全球气候变化等各个领域中都扮演了一个极为重要的角色。各种探测水汽的水平和垂直分布的方法被逐渐提出和发展。全球定位系统(GPS)技术的发展为遥感水汽提供了新的手段。它具有可实现全天候连续观测、不受天气状况影响和精度高等特点,通过GPS遥感得到的PWV可以补充常规探空资料时间和空间密度上的不足。本文利用云南GPS网2007—2010年反演逐时大气可降水量及对应站点自动站地面逐时降水量、温度等气象要素研究了云南GPS水汽解算过程中的精度改进及信度检验问题;对大气可降水量的气候特征进行分析;初步探寻了大气可降水量与实际降水之间的关系。得到如下结果:
云南GPS网的建站环境多路径效应指标MP1和MP2的均方根值小于0.5,坐标的归算精度水平方向在4mm左右,垂直方向在7mm左右,符合中国气象局GPS建设标准的要求,GPS站点的质量可靠。GPS解算大气可降水量与探空计算大气可降水量两者相关性高,多次对比分析都通过了0.01的信度检验,GPS/PWV值比探空PWV值略高,但两者变化趋势一致,证明云南GPS/PWV具有较高的精度,对其开展进一步的研究分析是有意义的。
大气加权平均温度与地面气象要素有很好的相关性,基于地面气温、露点温度和气压的大气加权平均温度本地化多因子模型明显优于单因子模型和经验公式,对Tm的计算改善效果较好,能够提高GPS大气可降水量的解算精度。
大气可降水量与测站海拔和纬度有较好的反相关关系;各站年内干湿季气候特征分明,湿季开始前GPS/PWV月变率小于干季开始前的月变率。GPS/PWV日变化显著,日最大峰值出现在16—17时,最小值在凌晨6—7时左右。勐腊、蒙自和昆明3站GPS/PWV的多年平均日变化具有准双峰型变化趋势,即在每日凌晨2点左右有次大峰值。云南GPS/PWV在干湿季转换期的变化趋势与云南5月雨量及雨季开始期早晚的变化趋势基本一致,GPS/PWV在雨季开始期有一个自南向北开始的演变特征。
水汽的积累与释放过程与地面降水存在一定的对应关系,PWV的高值时段与降水过程高度相关,大气中存在高PWV值是降水的必要条件,利用可降水量来变化来监测强降水天气有很大的潜力和可行性。