大气水汽是最重要的温室气体,其含量变化是影响全球平衡气候敏感性的主要因素之一,大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)是评估大气水汽含量的主要表征,全面分析PWV的时空分布特征,深入认识全球变暖趋势下的大气变化,具有十分重...大气水汽是最重要的温室气体,其含量变化是影响全球平衡气候敏感性的主要因素之一,大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)是评估大气水汽含量的主要表征,全面分析PWV的时空分布特征,深入认识全球变暖趋势下的大气变化,具有十分重要的科学意义。随着空间测量技术的不断发展,不同观测平台积累了海量的PWV产品,但是不同产品之间在精度和时空分辨率上存在明显差异,多源水汽融合能够发挥不同技术的优势.展开更多
现有GNSS水汽层析研究主要聚焦于如何提升卫星观测数据利用率,但在卫星信号数据优选方面研究较少,导致穿过同一组网格集的层析观测方程线性近似且方程系数矩阵列向量元素多数为零,水汽层析模型病态严重。针对该现状,本文提出一种GNSS卫...现有GNSS水汽层析研究主要聚焦于如何提升卫星观测数据利用率,但在卫星信号数据优选方面研究较少,导致穿过同一组网格集的层析观测方程线性近似且方程系数矩阵列向量元素多数为零,水汽层析模型病态严重。针对该现状,本文提出一种GNSS卫星信号自适应优选的水汽层析方法,解决层析模型设计矩阵零元素较多和层析模型病态的难题。该方法基于网格覆盖率最大原则确定层析区域水平网格划分,并发展联合卫星高度角与方位角阈值的卫星信号自适应优选方法,克服水汽层析模型观测方程线性近似的难题。本文选取香港地区2013年5月2日—2013年5月7日共6 d 12个GNSS测站及1个无线电探空站数据为例进行试验。与现有方法相比,本文方法能在降低卫星信号利用率的同时保证网格覆盖率,克服相似卫星信号造成层析模型设计矩阵病态的现状。以无线电探空数据为真值,发现本文方法反演水汽密度廓线的平均RMS、MAE和Bias分别为1.03、0.80和0.13 g/m^(3),优于传统方法的1.25、0.97和0.10 g/m^(3),其RMS改善率为20.78%;此外,本文方法在模型解算效率方面也优于传统方法,其模型计算效率平均提升9.51%。展开更多
水汽是对流层中一种重要的温室气体,是大气层热量交换的重要载体,而大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)是衡量大气水汽含量的关键参数。中性大气(包括氮气、氧气和水汽等)引起的电磁波信号延迟是GNSS的主要误差之一,同时也使G...水汽是对流层中一种重要的温室气体,是大气层热量交换的重要载体,而大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)是衡量大气水汽含量的关键参数。中性大气(包括氮气、氧气和水汽等)引起的电磁波信号延迟是GNSS的主要误差之一,同时也使GNSS观测值中蕴含了丰富的大气水汽信息。通过GNSS技术反演PWV具有全天候、高精度、低成本等优点,可为气象和气候变化研究提供重要数据源。论文面向极端天气预警对高时效气象观测值的需求,围绕基于GNSS精密单点定位(precise point positioning,PPP)的实时PWV反演关键流程展开研究,具体内容如下。展开更多
利用国家基准站降水观测数据、ERA5(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5)再分析资料和WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式,研究了水汽输送、收支及北段太行山地形对“23·7”河...利用国家基准站降水观测数据、ERA5(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5)再分析资料和WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式,研究了水汽输送、收支及北段太行山地形对“23·7”河北中部极端降水过程的影响。结果表明:1)偏北偏强的副热带高压西伸和大陆高压打通形成“高压坝”,阻挡减弱台风“杜苏芮”的北上,加之西北太平洋台风“卡努”东移的共同影响,建立了两条水汽通道(1000~700 hPa),一条为西太平洋水汽通道,水汽主要集中在1000~900 hPa;另一条为南海水汽通道,水汽主要集中在900~850 hPa。2)河北中部主要的水汽输入边界为南边界和东边界,且以南边界为主,主要的水汽输出边界为北边界和西边界。河北中部小时降水量与区域水汽通量净收支呈正相关,2023年7月30日河北中部的水汽通量净收支约为29日和31日的4.7倍,为极端降水的发生发展提供有利的水汽条件。3)太行山地形对此次暴雨的落区和强度有一定的影响。受到北段太行山的阻挡,远距离输送的水汽在山前迎风坡及山前平原堆积。地表至700 hPa,东北风/偏东风在山前迎风坡强迫抬升,且山前平原处稳定存在东南风与东北风的辐合,有利于山前迎风坡至山前平原一带稳定维持强盛而持久的垂直上升运动,这种较强且深厚的水汽辐合和垂直输送利于河北中部产生强降水。展开更多
文摘大气水汽是最重要的温室气体,其含量变化是影响全球平衡气候敏感性的主要因素之一,大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)是评估大气水汽含量的主要表征,全面分析PWV的时空分布特征,深入认识全球变暖趋势下的大气变化,具有十分重要的科学意义。随着空间测量技术的不断发展,不同观测平台积累了海量的PWV产品,但是不同产品之间在精度和时空分辨率上存在明显差异,多源水汽融合能够发挥不同技术的优势.
文摘现有GNSS水汽层析研究主要聚焦于如何提升卫星观测数据利用率,但在卫星信号数据优选方面研究较少,导致穿过同一组网格集的层析观测方程线性近似且方程系数矩阵列向量元素多数为零,水汽层析模型病态严重。针对该现状,本文提出一种GNSS卫星信号自适应优选的水汽层析方法,解决层析模型设计矩阵零元素较多和层析模型病态的难题。该方法基于网格覆盖率最大原则确定层析区域水平网格划分,并发展联合卫星高度角与方位角阈值的卫星信号自适应优选方法,克服水汽层析模型观测方程线性近似的难题。本文选取香港地区2013年5月2日—2013年5月7日共6 d 12个GNSS测站及1个无线电探空站数据为例进行试验。与现有方法相比,本文方法能在降低卫星信号利用率的同时保证网格覆盖率,克服相似卫星信号造成层析模型设计矩阵病态的现状。以无线电探空数据为真值,发现本文方法反演水汽密度廓线的平均RMS、MAE和Bias分别为1.03、0.80和0.13 g/m^(3),优于传统方法的1.25、0.97和0.10 g/m^(3),其RMS改善率为20.78%;此外,本文方法在模型解算效率方面也优于传统方法,其模型计算效率平均提升9.51%。
文摘水汽是对流层中一种重要的温室气体,是大气层热量交换的重要载体,而大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)是衡量大气水汽含量的关键参数。中性大气(包括氮气、氧气和水汽等)引起的电磁波信号延迟是GNSS的主要误差之一,同时也使GNSS观测值中蕴含了丰富的大气水汽信息。通过GNSS技术反演PWV具有全天候、高精度、低成本等优点,可为气象和气候变化研究提供重要数据源。论文面向极端天气预警对高时效气象观测值的需求,围绕基于GNSS精密单点定位(precise point positioning,PPP)的实时PWV反演关键流程展开研究,具体内容如下。
文摘利用国家基准站降水观测数据、ERA5(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5)再分析资料和WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式,研究了水汽输送、收支及北段太行山地形对“23·7”河北中部极端降水过程的影响。结果表明:1)偏北偏强的副热带高压西伸和大陆高压打通形成“高压坝”,阻挡减弱台风“杜苏芮”的北上,加之西北太平洋台风“卡努”东移的共同影响,建立了两条水汽通道(1000~700 hPa),一条为西太平洋水汽通道,水汽主要集中在1000~900 hPa;另一条为南海水汽通道,水汽主要集中在900~850 hPa。2)河北中部主要的水汽输入边界为南边界和东边界,且以南边界为主,主要的水汽输出边界为北边界和西边界。河北中部小时降水量与区域水汽通量净收支呈正相关,2023年7月30日河北中部的水汽通量净收支约为29日和31日的4.7倍,为极端降水的发生发展提供有利的水汽条件。3)太行山地形对此次暴雨的落区和强度有一定的影响。受到北段太行山的阻挡,远距离输送的水汽在山前迎风坡及山前平原堆积。地表至700 hPa,东北风/偏东风在山前迎风坡强迫抬升,且山前平原处稳定存在东南风与东北风的辐合,有利于山前迎风坡至山前平原一带稳定维持强盛而持久的垂直上升运动,这种较强且深厚的水汽辐合和垂直输送利于河北中部产生强降水。
