gps 在气象中的应用

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1、第3期(总第72期)山西气象No．3(Ser．72)2005年9月SHANXIMETEOROLOGICALQUARTERLYSep．2005GPS在气象中的应用雷国文，李丽，李卫红2，高油信。(1．山西省现象台，山西太原030006；2．山西省中阳县气象局，山西中阳033400；3．山西省柳林县气象局，山西柳林033300)摘要：GPS系统在气象中的应用，为探测大气有关气象要素提供了一个新的技术方法。山西省观象台正在建设中的GPS／MET、GPS控空将使山西省气象探测技术提高到一个新水平。GPS／MET、GPS探空项目的建设，将为拓宽气象服务领域创造

2、一个良好的条件。关键词：GPS／MET；GPS探空；原理中圈分类号：P412．27文献标识码：A文章编号：1004—5732(20o5)O3—0o37一O20引言率资料，用于业务数值天气预报、气候研究的再分GPS即全球定位系统(GlobalPositioningSys—析(Reanalysis)。tern)是美国从20世纪70年代开始研制，历时20a，c)对流层高层的高分辨率的温度廓线，用于耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、对流层顶研究、平流层／对流层交换、平流层臭氧、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一高层锋面研究、火山效应

3、、气候变率和气候变化的代卫星导航与定位系统。该系统在气象上的应用研研究。究起源于美国，早在1992年美国人就提出了采用d)高层等压面的位势高度计算，用于气候研地基GPS技术探测大气水汽含量的原理，并可以使究。用掩星技术通过对大气折射率的遥感来反演大气e)通过地转／梯度风关系估计高纬度地区风，的温湿特性。GPS／MET是GPS／Meteorology(GPS气用于航空工业。象学)的简写，它是由卫星动力学、大地测量学、地f)其它遥感系统的相互比较、检定、初值，用于球物理学和气象学交叉派生出的新兴边缘学科。我微波探测单元、地球静止业务环境卫星(GOES)、

4、泰国从1997年后逐步开始这方面的研究。GPS探空是罗斯业务垂直探测器(TOVS)、EOS。运用GPS系统的定位功能而发展起来的一门新型g)电离层电子密度剖面：电离层研究、空间天技术。气(SpaceWeather)、通信工业。lGPS气象探测的应用h)代替雷达定位探空仪器，测量高空风。GPS系统在气象上的应用，一方面是利用GPS2GPS／MET系统定位卫星所发出的电磁波在空中受水汽等的2．1水汽含量测量折射而造成的延迟来遥测大气气象要素；另一方面GPS／MET在我国主要开展大气水汽含量的测是利用GPS系统的定位能力来确定气象探测仪器量，其它还处在研究

5、开发阶段。根据GPS接收机的在空中位置来测量大气气象要素。GPS／MET属前位置，GPs遥感大气水汽含量的技术分为2类：一种，GPS探空属后一种。a)空基GPS气象遥感技术，即主要利用安置GPS气象探测的应用领域非常广泛，有以下几在低轨人造卫星平台上的GPS接收机接受GPS卫方面：星讯号，采用掩星法对气象参数(主要是大气综合a)对流层低层的水汽探测(积分可降水分和水汽或可降水份)进行测量反演大气的温湿特性；水汽垂直分布)，用于强对流天气和降雨的短期预b)地基GPS气象遥感技术，即利用地球表面报，水汽的全球气候学、水汽循环研究。上静止的GPS接收机接收

6、GPS卫星讯号，以连续的b)在数值模式中直接同化应用偏转角或折射对地球大气参数(主要是综合水汽或可降水份)进行测量，山西省观象台准备布设的就属此类。收稿日期：2005一Ol一262．2地基GPS探测大气水汽含量基本原理作者简介：雷国文(1964一)，男，山西省平遥县人。1990年毕业a)地基GPS探测大气水汽含量技术是通过观于北京气象学院气象专业，工程师。测GPS卫星信号传输到GPS接收机的时间来进行·38·山西气象2005年第3期的。卫星信号经过大气层时，要受到大气的折射而延GPS的基本定位原理：卫星不间断地发送自身迟，将该延迟量作为待定参数引入到

7、观测模型和解的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经算方案中，逐项考虑误差来源和消除办法，精密的大过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动气延迟量(毫米级)可以与定位参数一同求解出来。速度和时间信息。b)大气延迟量可划分为电离层延迟、静力延3．2GPS探空原理尺和湿项延迟。在测量时通过采用双频技术，可以将3．2．1GPS测风原理电离层延迟几乎完全消除。GPS是目前精度最高的全球定位导航系统，在C)静力延迟与地面观测量(气压)具有很好的探空系统中采用GPS技术测风，将大大提高高空气相关，可以订正到毫米量级，这样就得到了毫米量级象测量精度，具有

8、地面系统结构简单，自动化程度高的湿项延迟。湿项延迟与水汽总量(PW)可建立严格的优点。用GPS技术测风有2种