GPS水汽反演技術在四川地區的應用研究

陳 澍,熊永良,張緒豐,黃丁發

(西南交通大學空間信息工程中心,四川成都610031)

0 引 言

近年來,隨著GPS技術的迅猛發展,地基GPS水汽反演作為一門新興技術取得了長足進步。GPS遙測大氣的設想最早由美國學者Askne于1987年提出[1]。在隨后的幾年里Bevis等人進行了多次試驗,證明了地基GPS水汽反演技術的可行性[2-4]。之后,其他發達國家如日本、德國、瑞典等也開始重視GPS水汽反演技術,取得了一系列研究成果并開始應用于大氣研究和氣象預報業務中[5-7]。我國從20世紀90年代起開展了地基GPS氣象學的研究工作,在上海、北京、香港、廣州、武漢[8-12]都取得了較好的成果。在四川地區,李國平、呂弋培、殷海濤等人也做了相關的試驗[13-14]。

許多國家建立了GPS連續運行網絡來監測大氣水汽變化情況,例如美國的 CORS、德國的COGPS、日本的GEONET、中國上海的SCGAN。四川地區也建立了自己的GPS網絡,但此網絡缺少氣象觀測儀器,不能提供站點的氣壓、溫度信息,同時天頂靜力學延遲模型和加權平均溫度與水汽反演精度關系密切,基于上述存在的問題,進行了試驗分析。確定了適合四川地區的計算ZHD模型,建立了四川地區Tm計算公式,并說明了此公式的質量,使用GPT模型(全球氣壓和溫度模型)代替實測氣象數據進行試驗分析,討論了利用GPT模型反演水汽以及預報降水的可行性。

1 計算Z HD模型的選擇

常用的三種模型[15]計算Z HD如下表示:

Hopfield模型:

Black模型:

Saastamoinen模型:

式中:Ps為測站地面氣壓(hpa);Ts為測站絕對溫度(K);hd為中性大氣層頂部高于大地水準面的有效高度(m);hs為測站大地高(m);Φ為GPS接收站緯度。……