地基GPS在河北气象中应用研究

论文摘要

目前，地基GPS／MET已经在气象领域开始得到广泛研究应用。为了充分发挥中国气象局在河北建立的第一个地基GPS／MET业务实验网作用，探讨GPS资料对提高降水的预报能力，本文利用2005年到2006年石家庄、张家口、秦皇岛三个地基GPS站反演得到的大气可降水量资料在气象业务应用中进行了研究分析。研究结果表明：开发建立的地基GPS业务应用系统、GPS数据通信传输软件和GPS／PWV图形显示系统运行稳定，能够应用到日常业务中，为预报业务人员提供使用平台。利用探空资料计算的大气可降水量和GPS反演的大气可降水量值进行比较，研究发现GPS资料反演的大气可降水量值具有较高的使用价值，但单站GPS反演的大气可降水量PWV有效半径距离具有一定限度。通过对2005年4-11月石家庄、张家口、秦皇岛三站GPS／PWV分析，初步得出了河北省大气可降水量的时空分布特征，其时空分布特征变化，反映出了河北省多雨季节和地区差异的变化特征。特别是2005年6-8月GPS／PWV变化特征与2005年河北6-8月的降水多雨时段和少雨时段变化相一致。在利用GPS／PWV值进行降水预报研究中发现可以把每月非降水时段GPS／PWV大气可降水量平均值作为每月的月降水基值，其对于降水预报有一定的指示性。根据降水的不同影响天气系统对GPS／PWV值进行分析，发现不同的天气系统在降水变化之前其PWV变化特征是不相同的，但是大部分降水过程前24h之内PWV值有在1～3h内增长4～5mm以上的急升出现，可以做为降水预测的指标之一。但1h降水量与PWV增幅和PWV最大值的关系并不明显。通过对单站GPS资料实验，发现人工增雨作业在层状云中用火箭人工催化后1～3h左右，可以出现大气中可降水量（PWV）下降、同时逐时降雨量增加的现象。以上研究成果对于建立地基GPS实时业务应用系统具有重要的参考价值，对于利用GPS资料在降水中预报以及人工增雨作业等均有一定的指示性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 概述
• §1.2 开展地基GPS/MET应用研究的必要性
• §1.3 国内外GPS/MET的研究现状
• §1.4 本文研究主要内容
• 主要参考文献
• 第二章 地基GPS/MET原理及其资料处理方法
• §2.1 地基GPS/MET原理原理和方法
• §2.2 地基GPS资料处理流程
• §2.3 小结
• 主要参考文献
• 第三章 河北省地基GPS水汽观测业务系统建设析
• §3.1 河北省地基GPS业务系统建设
• §3.2 京津冀GPS数据通信传输软件开发
• §3.3 GPS/PWV实时显示系统
• §3.4 小结
• 主要参考文献
• 第四章 GPS观测和探空的大气可降水量的比较实验
• §4.1 河北GPS观测和探空的大气可降水量比较
• §4.2 误差原因分析
• §4.3 小结
• 主要参考文献
• 第五章 河北GPS/PWV时空变化特征
• §5.1 月平均GPS/PWV的分布特征
• §5.2 日平均GPS/PWV的变化特征
• §5.3 GPS/PWV大气可降水量的日变化特征
• §5.4 小结
• 主要参考文献
• 第六章 GPS/PWV变化与河北降水的关系
• §6.1 GPS/PWV降水基准值（基值）
• §6.2 不同影响天气系统产生降水的PWV变化特征
• §6.3 PWV的变化与降水开始、结束时间的关系
• §6.4 PWV增幅与雨量的关系
• §6.5 PWV高位振荡与短时降水的关系
• §6.6 利用PWV与风场分析回流天气地面风场对水汽变化的影响
• §6.7 小结
• 主要参考文献
• 第七章 利用地基GPS观测火箭人工催化后大气中水汽的变化
• §7.1 天气形势及火箭增雨过程简述
• §7.2 火箭人工催化后大气中水汽变化的观测研究
• §7.3 小结
• 主要参考文献
• 第八章 总结与讨论
• §8.1 全文总结
• §8.2 本论文的特色与创新点
• §8.3 存在的问题及下一步研究计划
• 在学期间的研究成果
• 致谢