上海天文台GPS气象学的研究现状
全球定位系统在气象预报中的应用研究

全球定位系统在气象预报中的应用研究气象预报是人们生产和生活中必不可少的一部分,它的准确性和及时性是人们最为关心的。
而全球定位系统(GPS)的快速发展和广泛应用,则为气象预报提供了更加精准和准确的数据来源。
如今,不仅卫星本身的轨道和信号精度有了很大的提高,数值模拟的计算能力和数据质量也不断提升,这都为GPS在气象预报中的应用提供了保障和前提。
在这篇文章中,我们将探讨全球定位系统在气象预报中的应用研究。
一、特点全球定位系统具有三大特点:全球性、高精度和全天候。
全球性意味着它能够覆盖全球的范围和水准面,即使是在极地也能准确地工作。
高精度意味着它能够提供准确到厘米级别的定位信息,这在定位服务中是非常重要的。
全天候意味着它不受天气和季节的限制,即使在强风暴和降水天气中,GPS仍能够准确地收集数据。
二、气象预报基本原理气象预报的基本原理是通过对当前天气要素(包括温度、湿度、气压等)的测定和对气候系统演变的研究,建立大气环境变化模型,通过数学计算预测地球未来一段时间的气象状况。
过去的气象预报数据需要通过气象卫星、气象雷达等手段获取,但这些方法存在一定的局限性,尤其是在非开阔地带和强降水天气中,预报数据的准确度往往会受到影响。
而借助GPS技术可以获取更多的数据,提高气象预报的可靠性和准确度。
三、应用在气象预报中,GPS主要应用于大气水汽含量的探测、湿度场获取、气象物理参数反演、雷电探测、地面和空中的气象测量等方面。
1. 大气水汽含量探测水汽是地球大气中一个极具温室效应的气体,它对短波辐射的吸收和长波辐射的发射对气象和气候的影响十分明显,因此,水汽含量的探测在气象预报中是极其重要的。
而利用GPS接收机可以很准确地获取大气水汽含量数据。
2. 湿度场获取湿度场获取是大气预报的一个难点,而GPS技术在这一方面有着十分重要的作用。
利用GPS 接收器的相位观测值,可以获取高空水汽廓线信息,通过一定的反演方法可以推算出对应的湿度场信息,对天气预测有着重要的作用。
我国天基GPS掩星探测现状及发展趋势

卫 星 接 收 到 的 GP S信 号 是 连 续 横 切 过 大 气 层 的 , 能 直接 获取大 气折射率 的垂直分 布 , 分简捷可靠 ; 十 同 时 , S I o 卫 星 在 太 空 行 , 测 范 围 大 , 率 GP g 探 频
王也 英 杜 晓勇。 袁 勇。
( 1解 放 军 6 5 l 5部 队 , 京 1 0 9l 8 北 0 0 ,;2北 京 用 气 象 研 究 所 , 京 1 0 2 北 0 0 9;3解 放 军 6 2 1 8部 队 , 什 8 4 0 ) 8 喀 4 2 0
摘 要 简 述 了 天 基 (I ; S掩 足 探 测 的 发 展 历 史 和 发 展 现 状 , 出 了 天 基 掩 星 探 测 的 优 势 以 及 不 问 掩 星 反 演 方 法 的 指
( S掩 星 探 测 的 行 列 。
关 键 词 (Is气象 学 (P j s掩 星 山 掩 星
引 言
其 他气象 信息 随高度发 生的变化 。 。 。
山 基 掩 星 技 术 是 天 基 掩 星 探 测 的 一 种 特 殊 形
2 O世 纪 8 O年 代 后 期 , 外 开 始 研 究 探 索 一 种 同 新 的探 测 地 球 大 气 的 方 法 , 通 过 测 量 ( S信 号 穿 即 P 过 地 球 大 气 层 的 延 迟 来 获 得 大 气 中 温 、 湿 等 信 f
息 。这 种 方 法 被 称 为 “ GPS气 象 学 ( S GP / MET) 。 ” GP S气 象 学 可分 为 地 基 (Ps气 象 学 和 灭 基 GP S气 象 学两大类 。
GPS气象学研究及应用的进展与前景

GPS气象学研究及应用的进展与前景GPS气象学研究及应用的进展与前景引言GPS(全球定位系统)是一种全球性的导航卫星系统,广泛应用于航空、航海、测绘、地质勘探等多个领域。
然而,近年来人们发现GPS在气象学中的应用前景越来越广阔。
本文将介绍GPS气象学的研究进展,探讨其在天气预报、气候研究以及环境监测等方面的应用,并展望GPS气象学的未来发展。
一、GPS气象学概述GPS气象学是一种利用GPS观测数据研究大气水汽廓线、降水、温湿廓线等气象要素的学科。
GPS接收器接收到的GPS 信号会经常受到大气层中的电离层、中性大气等影响,这些影响导致GPS信号在传播过程中会产生延迟。
而这种延迟与大气中的温度、湿度等物理量密切相关,因此可以通过GPS信号的延迟来反演位于GPS观测站点上空的大气温湿度等情况。
二、GPS气象学的研究进展近年来,GPS气象学得到了快速发展,研究人员不断探索和改进相关技术和方法。
以下是GPS气象学在不同领域的研究进展:1.天气预报利用GPS观测数据,结合大气动力学模型可以推算出大气中的水汽廓线,这对于天气预报非常重要。
传统的天气预报主要依赖于传感器和气象站点的观测数据,而GPS气象学可以提供更加准确和详细的温湿廓线数据,从而提高天气预报的精确度和准确性。
2.气候研究GPS气象学在气候研究中也有广泛的应用。
通过分析长期的GPS观测数据,可以了解大气中的温湿度变化趋势,并揭示出不同气候事件之间的相互关系。
这有助于我们对气候变化、气候系统运行机制等问题的深入理解。
3.环境监测GPS气象学还可以用于环境监测领域。
通过监测大气中的颗粒物质、污染物等情况,可以提前预警空气质量恶化情况,帮助人们采取相应的措施进行环境保护和污染治理。
三、GPS气象学的应用前景GPS气象学在不同领域的应用前景非常广阔。
以下是一些GPS气象学的潜在应用:1.精准天气预报GPS气象学可以提供更加准确和详细的大气温湿廓线数据,从而为天气预报提供更可靠的依据。
GPS技术在气象领域的应用分析

GPS技术在气象领域的应用分析摘要GPS因其具有精度高、速度快、不受时间地点约束等优点而得到广泛应用,目前已在气象、定位、导航、测量、通信、授时等领域扮演着重要角色。
GPS技术在气象观测技术中的应用,是气象研究领域的一次革命。
本文对GPS 定位技术的基本原理进行了详细分析,最后在此基础上全面阐述了GPS技术在气象领域的应用,重点分析了电离层监测、对流层监测、天气预报、气候变化等气象应用领域。
本文的研究为GPS技术在气象领域的应用提供了一个全新的视角。
关键词GPS;气象观测;天气预报GPS(Global Positioning System)一般指美国的全球定位系统,它产生于20世纪70年代,美好18颗卫星按一定规律分布于6条不同的空间轨道而组成,最初是为军事应用而研发的,后来才逐渐走向民用。
GPS目前已广泛应用于定位、导航、测量、通讯、授时等领域。
在气象领域中,GPS主要应用于温度、气压、湿度等气象参数的测量,可以对未来近期的天气情况进行较准确的预报,尤其是对极端天气的预报更是起到了关键作用。
1 GPS定位基本原理要通过GPS系统实现目标定位,需要一台地面接收机用于接收空间卫星系统的信号,该接收机至少需要同时收到4颗以上的卫星信号才有可能对目标进行定位。
接收机在对卫星信号进行解码时,需要C/A码或P码信号支持,以获取卫星轨道参数和时间,然后才能解算出接收机的当前位置,从而完成一次定位过程[1]。
其具体过程是,先通过卫星轨道参数和时间计算出卫星的空间坐标,得到4颗卫星以地心为原点的坐标后,由接收机自身的时钟确定信号到达时间,再根据卫星信号中包含的发送时间,得出信号由空间发送至地面的总时间,再计算出4颗卫星的距离。
考虑到信号传播会受到大气环境的影响以及时间误差的影响,此时计算得到的只是GPS接收机的大致位置,需要更复杂的算法进行修正后,才能得到接收机的准确位置。
在气象观测中,GPS信号的传输会受到对流层和电离层的影响,从而造成信号延迟现象,对这种延迟进行的修正精度决定了GPS气象观测的精度[2]。
区域GPS网实时计算可降水量的若干问题-上海天文台

第2 4期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀区域 G P S 网实时计算可降水量的若干问题
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2 ㊀数据处理软件和计算方式的选择
G P S 资料的处理方法有双差、 单差和非差技术。较常用的是双差和非差两种方法。以目 P S 资料处理软件为例, 美国的 G A M I T和瑞士的 B E R N E S E采用的是双差技 前国际上常用的 G 术, 美国 J P L的 G I P S Y软件用非差技术。为了检验不同技术、 不同软件对 G P S测定 P WV的影 响, 我们比较了由 G A M I T和 G I P S Y两种软件事后处理得到的 P WV。 G A M I T软件用的是 I G S ( 国际 G P S 服务) 提供的精密星历; G I P S Y依据 J P L的精密轨道和卫星钟差改正, 采用了单点 定位 P P处理方式。图 1是上海综合应用网中安徽马鞍山( A H M A ) 和江苏高邮( J S G Y ) 两站的 WV 非常接近, 两 个 站7 d 结果的b i a s 为0 . 8 2 m m, r m s 为 结果 , 可以看出两种软件计算的P 1 . 0 4 m m 。但是在实时处理时, 需用预报轨道, 非差软件还需要预报的卫星钟差改正。目前 I G S 的超快速产品 I G U ( I G SU l t r ar a p i dp r o d u c t s ) 提供 4 8 h的轨道。其前 2 4 h是利用实际观测 值确定的轨道, 后2 4 h 是预报的轨道, 预报轨道精度在 2 0 c m左右, 比原来的 I G P ( I G Sp r e d i c t e d
区域GPS网实时计算可降水量的若干问题

区域GPS网实时计算可降水量的若干问题
宋淑丽;朱文耀
【期刊名称】《中国科学院上海天文台年刊》
【年(卷),期】2003(000)001
【摘要】目前地基GPS气象学测得的可降水量(PWV)精度好于2mm,但在利用区域GPS网实时计算每个测站上空的PWV时,要涉及到很多常规GPS资料处理时所忽略的问题,如需考虑数据处理软件和计算方式的选择、站坐标的确定和约束、轨道的使用方法、网外辅助站最佳数量的确定、海潮对实时计算PWV的影响以及实时应用于气象服务时的端部效应等问题.利用上海GPS综合应用网获取的2002年6、7月份长江三角洲地区入梅前后的数据,分析了利用区域性的GPS网实时计算高精度的PWV时要解决的各种问题,探讨了其数据处理方案.
【总页数】8页(P20-27)
【作者】宋淑丽;朱文耀
【作者单位】中国科学院上海天文台,上海,200030;中国科学院上海天文台,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4;P426
【相关文献】
1.高精度GPS网的统一与数据处理若干问题研究 [J], 隋立芬
2.区域GPS网实时计算可降水量的若干问题 [J], 宋淑丽;朱文耀
3.区域GPS网对夏季降雨过程中大气可降水量的探测 [J], 黄官永
4.GPS网优化设计中若干问题的探讨 [J], 郭英起
5.区域GPS网对流层延迟直接推算可降水量研究 [J], 王勇;刘严萍;柳林涛;王宇亮;许厚泽
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《2024年地基GPS遥感大气可降水量及其在气象中的应用研究》范文

《地基GPS遥感大气可降水量及其在气象中的应用研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,地基GPS遥感技术作为一种新型的地球观测手段,已经在气象学、海洋学、地质学等多个领域得到了广泛应用。
其中,地基GPS遥感大气可降水量作为其重要应用之一,为气象预报和气候研究提供了新的思路和方法。
本文旨在探讨地基GPS遥感大气可降水量的原理及其在气象中的应用研究。
二、地基GPS遥感大气可降水量的原理地基GPS遥感技术是利用全球定位系统(GPS)信号,通过与大气的相互作用来获取大气参数的一种技术。
其中,大气可降水量是衡量大气中水汽含量的重要参数,对于气象预报和气候研究具有重要意义。
地基GPS遥感大气可降水量的原理主要是利用GPS信号在穿过大气层时,会与大气中的水汽发生相互作用,导致信号的传播速度、相位、偏振等发生变化。
通过分析这些变化,可以反演出大气中的水汽含量,即大气可降水量。
三、地基GPS遥感大气可降水量的应用研究1. 气象预报:地基GPS遥感大气可降水量可以为气象预报提供重要的参考信息。
通过实时监测大气可降水量,可以了解大气中水汽的分布和变化情况,从而预测降水的发生和发展趋势。
这对于提高气象预报的准确性和时效性具有重要意义。
2. 气候研究:地基GPS遥感大气可降水量还可以用于气候研究。
通过对长时间序列的大气可降水量数据进行统计分析,可以了解气候变化的趋势和规律,为气候预测和应对气候变化提供科学依据。
3. 农业应用:农业生产对水资源的依赖性很强,因此,地基GPS遥感大气可降水量也可以为农业生产提供重要的参考信息。
通过实时监测大气可降水量,可以了解农田的水分状况,为农业生产提供科学的灌溉和排水方案。
4. 环境保护:大气可降水量与空气质量密切相关,因此,地基GPS遥感技术还可以用于环境保护领域。
通过监测大气可降水量的变化,可以了解空气湿度的变化情况,为空气质量监测和污染治理提供重要的参考信息。
四、结论地基GPS遥感技术作为一种新型的地球观测手段,在气象学领域的应用前景广阔。
GPS观测仪器在气象预测和灾害预警中的作用

GPS观测仪器在气象预测和灾害预警中的作用现代社会,科技的快速发展为我们提供了许多便利和改善生活质量的机会。
全球定位系统(GPS)观测仪器作为其中一种先进的技术工具,已经在许多领域中发挥着重要作用,特别是在气象预测和灾害预警方面。
本文将探讨GPS观测仪器在这两个关键领域中的重要性和应用。
首先,GPS观测仪器在气象预测中的作用不可忽视。
气象预测是预测和研究天气现象的科学,对于农业生产、航空航海、生活和经济活动等具有重要的实际意义。
GPS观测仪器通过精确测量地球上任意一点的位置信息和时间信息,可以提供高精度的气象数据。
利用这些数据,天气预报员可以更准确地确定天气状况以及未来几天的气象变化趋势。
其次,GPS观测仪器在灾害预警中也扮演着关键角色。
自然灾害如地震、洪水、台风和暴雨等对人类生活和财产造成了严重威胁。
利用GPS观测仪器,科学家和救援机构可以对地壳的变动和形变进行高精度地监测和分析。
通过实时的GPS观测数据,可以及时发现地壳的异常变化,从而提前预警可能发生的灾害。
这一技术对于保护人们的生命和财产具有极其重要的意义。
在气象预测方面,GPS观测仪器的作用得益于其高精度定位和时间同步信息能力。
由于GPS系统中的卫星数量众多,接收器可以通过接收多个卫星信号,利用三角定位原理计算出接收器的准确位置。
这种高精度的定位信息可以用于测量大气中的相对湿度、温度、压强等各项气象参数。
此外,GPS观测仪器还能提供空间的信息用于预测风速和风向,从而更准确地预测风暴、飓风、台风等极端天气事件。
在灾害预警方面,GPS观测仪器被广泛应用于地壳形变监测中。
通过安装在地面上的GPS接收器,可以实时地监测地壳的变形情况。
当发生地震或其他地壳运动时,地表上的GPS接收器会记录到地面的微小位移。
利用这些位移数据,科学家和地震学家可以准确分析地壳的运动方式和程度,从而及时预警地震和其他自然灾害的可能发生。
此外,GPS观测仪器还可以用于监测河流水位、海洋潮汐等水文灾害,为防洪和救援提供关键信息。
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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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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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上海天文台 G 气象学的研究现状 P S
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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
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
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。
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
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