《gps气象学理论方法应用与研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《gps气象学理论方法应用与研究（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 分类号:密级:编号:桂林理工大学硕士研究生学位论文专业学位气象学理论方法应用与研究 学位类别全旦剑王猩亟珏究垒研究生鋈丞进 学?导师塞鸿雁 职称数控企业导师星溢建 职称邀援 年 月 日.: .,?学位论文独创性声明和版权使用授权书独创性声明交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含他人已经发表或撰写过的为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文柘者签字:盘查丝签字日期:互里望:亟:垒学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家
2、有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库,并通过网络向社会公众提供信息服务。保密的学位论文在.解密后适用本授权书导师签字:人。,尸聊酶侈学位论文作者签名:石当彩童巳签字日期:抛埤月签字日期:加纱年占日摘要目前气象学是大地测量研究的热点之一。其中涉及到关键技术的应用、数据处理、以及大气反演中的一些理论知识和关键技术,应用这种技术进行大气水汽含量反演对自然灾害的实时预报和监测具有广阔的应
3、用前景。因此,对这种技术的研究不仅具有重要的理论意义,而且还有非常重要的实际应用价值。本文主要通过对反演大气水汽分布的基本理论与原理进行了研究,分析并探讨了几种关键模型的精度,对其关键技术提出了几点见解。通过高精度数据处理软件对广西站及站单天观测数据进行数据处理得出天顶方向的对流层延迟量,再基于反演关键步骤得出大气水汽含量。本文研究的主要内容和成果有如下几点:、系统地介绍了气象学基本原理与方法,并分析其目前在国内外发展现状。地基探测大气水汽作为一种新型的大气探测手段与传统的气象观测手段相比,具有探测精度高、全天候、高时空分辨率、观测稳定且自动化程度高等优势。随着国内连续参考站的不断建立,为地基
4、遥感水汽技术在探测大气因子提供了稳定的数据源,国内许多气象部门对这一技术的研究日益重视起来。、综合介绍了连续运行参考站站的进行数据采集的基本原理和方法,对其关键技术进行分析。重点研究和分析了目前广西的发展现状,基于其全天候数据为/提供了数据源。随着全球服务组织提供参考站数据,不但为数据处理提供了参考数据,还为气象学提供了参考依据,为其精度的提高,提供了有力保障。、通过对反演大气水汽分布的理论和几个关键模型进行分析研究,比较了几种模型对水汽反演精度的影响。介绍了反演大气的几大关键步骤,对其关键技术进行了分析和说明,基于广西系统的服务平台提供的观测数据,通过高精度的数据处理软件软件进行数据处理,重
5、点对软件进行介绍和分析,在处理数据得出对流层延迟量过程中的几个关键步骤和重.要参数的设置进行了说明,再基于模型反演推算出湿延迟量。、大气水汽含量的精度可靠性主要是基于几大模型的精度,由于经验模型的局限性和区域可用性不确定因数,本文通过广西南宁探空站提供的气象观测数据,应用回归分析方法结合最小二乘法模拟出观测模型,通过与经验模型的比较分析,基于软件编程,得出反演出的函数曲线,将湿延迟量反演出随时间序列变化的水汽分布情况曲线图,将其与探空站提供的观测数据进行比较分析,得出区域模型下反演大气水汽含量的精度可靠性及可用性。、基于反演技术的理论与方法,利用站开放的观测数据和精密星历数据,选取北京、武汉、
6、上海个站观测数据,通过软件解算处理,得出个站天顶方向对流层延迟量。由对流层延迟量和区域的平均温度,根据经验模型反演得出其大气水汽含量,并与探空水汽含量进行了比较,得出两者具有较好的一致性。同时分析了上述个区域水汽变化特征,反演出大气水汽含量能较好反映区域天气的差异。、总结全文,分析存在和有待继续研究的问题。地基气象学作为一门交叉学科,目前在部分地区中已经得到推广与应用,但只局限于天顶方向,而大气水汽含量的三维水汽分布是天气预报的重要参考数据,如何提高层析反演的精度在大气水汽反演是一个主要难点。关键字:气象学,对流层延迟,网,站,探空数据,软件,大气水汽含量 , . . .,.,. , . :
7、. ,【,.晰廿 ., . . ,. . . , ,. , , , , , ., 瓠,. , ,.,. ,.伍,: , ,.。目录:.摘要?.:.:?.第章绪论?.弓言?.气象学的发展现状.国外发展状况。.国内的发展状况.本文的研究背景及目的?.研究背景?.研究目的.:.本文研究的主要内容?.?.第章气象学基本原理与方法.气象学概述。.气象学分类.地基气象学.空基气象学?.:.气象学基本原理?.反演模型的选择?.天顶干延迟模型.加权平均温度模型./在气象学中的应用。.天气预报和研究.气候和全球变化监测?.反演大气水汽分布:第章/软件数据处理介绍?.。./,数据处理软件简介?.软件数据处理流程?
8、.数据文件的准备.:.参数文件的配置?:?.成果文件的输出?.软件数据处理.解算失败分析?.?.;.?.解算实例.产品及探空站简介.的产品及其精度?。.国内站介绍.探空站介绍?.第章气象学可靠性理论及统计方法研究?.影响可降水量精度因子分析.对流层延迟改正方法?。.梯度模型.?.映射函数。:?:.统计方法在气象学中的应用.几个常用的基本统计量?.回归分析方法的基本原理.?.回归问题的方差分析?。.相关系数与线性回归?.第章水汽数据处理及精度分析.气象网系统简介.反演水汽数据处理及反演流程。.区域模型的建立及精度分析?.:?。.区域干延迟量模型?.?.加权平均温度模型?.不同区域可降水量变化分析
9、对比研究?:?.不同区域水汽变化情况分析?.爿、;第章结论与展望.结论?.展望?.参考文献?。致谢?.?.?.?.?.?.?.?.?.?.?.?.;.个人简介?:?.度的灾害性天气,对其预报及监视均有特别重要的指示意义。由于水汽随着时空变化而呈现多变的性质,导致其较难被准确描述。水汽探测的手段受到许多条件的限制,例如雷达激光其费用非常昂贵,且不能实现全天候的观测,所以几乎不能满足观测业务;由于存在云层,限制了卫星红外辐射计以及星载辐射计的使用;水汽微波辐射计所需费用太过昂贵;而常规的气球探测空间及时间的分辨率都非常低,且成本越来越高等。由此可见,探测水汽的空间和时间分辨不足以及水汽的探测精度受
10、限等原因严重阻碍了天气预报精度的提高【。由于连续运行参考站即系统在全国的各个区域陆续建立起来,将稳定的气象观测资料提供给各个地区,这就给技术在气象学方面的应用和研究带来了突破性的进展。目前,在气候监测以及气象学研究领域,技术已经进入到了实际应用的阶段。另外,在组织下提供的产品不仅在反演出大气的水汽含量方面提供了充足的数据资料,而且在分析其可靠性和精度等方面提供了可靠的参考依据。技术与探空和水汽辐射计等传统的气象观测手段相比较,在气象预报和监测方面弥补了几乎所有传统观测手段的不足而拥有以下优势:时效性强、时间分辨率很高、可以全天候观测、完全不受云和气溶胶的影响、易于维护和更新、费用较低等。因此目
11、前该方面的研究己成为研究的前沿课题之一。随着的飞速发展和应用领域的不断扩张,人们更多地关注水汽数据在天气预报和大气研究方面的应用。作为有效的新的技术手段,技术通过从空间和时间上对目前的高空探测站的分布进行加密,哄达到遥感全球或区域的水汽含量的目的。由于水汽层析的技术不断发展,更加充分详细的三位水汽的信息可以从空间临近的网上得到。通桂林理工大学硕士学位论文过相关研究展示了水汽不论是在主观还是客观天气预报中都非常有效。其有效性充分表明了将是新一代气象观测系统的主要组成部分。.气象学的发展现状.国外发展状况所谓水汽探测技术,即是基于传统的测地和地球物理参数的测定,根据大气折射对气象参数的敏感性质来研
12、究探测大气的状况,实现探测目的的这一技术过程。该技术最早在美国使用。从年开始,等人首次提出了采用地基技术来探测大气的水汽含量的方法。从此以后几乎所有的国家陆续展开了/、/、等试验,成功地实验并证明了利用地基来探测大气水汽含量的精度几乎同无线电探空仪、水汽辐射计一样,这样的高精度的探测大气水汽含量的技术对气候变化的研究以及天气预报都具有深远的意义。关于以下问题:研究出地基系统在全球范围内操作的必须的条件,基于国际范围内如何开发、示范和验证地基系统的模板,找出水汽同化的方式方法和测试影响天气预报的大小程度,以及如何实现并计算实时的地面网络水汽、分析研究适用于气候应用和数值天气预报简写为的数据开发技
13、术等,在年代末期,为了实现以上目标,一系列大型的研究实验如.、/、刚、/等在国际的舞台上开始上演,并最终有不错的成绩。于世纪末到世纪初期,在地基气象应用领域,美国和欧洲各国利用气象、测绘与地震等部门建立的网,并陆续开展了一系列的大型项目,例如、/、等。相继日本也着手进行地基气象应用领域的研究,它的研究是在由个站构成的地壳形变检测网络的基础上进行的。所有这些科学项目其的共同的目标有以下几点:利用所得的水汽资料改进区域大气的模式;利用地基网来获取精度相对较高的大气水汽含量,并在此基础上建立技术体系;将水汽产品同其他的气象观测数据进行对比分析,并评价水汽产品的精度;把地基水汽产品同化到数值天气预报模
14、式中,由此对预报效果产生影响,在此基础上对地基水汽产品应用于气候变化和天气预报的研究价值进模式中,同时不少新的问题相继产生。因此研究地基气象学领域的阶段性热点问题归纳为如下几点:基于海上移动平台的水汽估计的技术研究;研究顾忌大气非对称这一性质的同时建立动态的映射函数以提升斜路径上的延迟估计的模型研究;研究在地基观测基础上层析三维水汽场;地基资料融合到模式中的有效方法,并将其应用到气候研究和天气预报等领域。.国内的发展状况在世纪年代中叶,国内地基气象学领域的科研工作已经开始开展。在我国,早期的气象学研究实验是由上海天文台于年组织进行的。该实验的观测资料是基于国际服务基准站而获取,即在覆盖全国的个站和我国周边的个站进行为期天的观测数据,组成了气象学区域地面监测实验网,进行了我国气象学初步实验。早期,学者们主要集中对与此相关的测量原理、算法以及精度的研究。此后,
