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1、第27卷第4期暴雨災(zāi)害Vol．27No．42008年12月TORRENTIALRAINANDDISASTERSDec．2008文章編號(hào):1004－9045(2008)04－0346－05地基GPS不同水汽反演方法的誤差分析徐桂榮，陳波，萬蓉，李武階，馮光柳（中國氣象局武漢暴雨研究所，武漢430074）摘要:利用湖北宜昌2007年觀測(cè)的GPS對(duì)流層天頂延遲數(shù)據(jù)，對(duì)采用不同水汽反演方法計(jì)算的對(duì)流層可降水量PW的正確度和精密度進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示：不同天頂干延遲計(jì)算模型對(duì)GPSPW的精密度影響不大，但對(duì)其正確度有明顯的影響，與探空PW相比，Hopfield模型計(jì)
2、算的GPSPW的平均偏差最小，Saastamoinen模型的平均偏差次之，而Black模型的平均偏差最大；大氣加權(quán)平均溫度對(duì)GPSPW的正確度有重要影響，對(duì)其進(jìn)行本地化訂正可以明顯減小GPSPW與探空PW的偏差，但對(duì)GPSPW的精密度影響不大；GPSPW與探空PW的相關(guān)性受大氣水汽含量的影響，當(dāng)大氣水汽含量較低（PW≤65mm）時(shí)，兩者的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.92，兩者的平均偏差為3.8mm，偏差的均方差為6.4mm，而當(dāng)大氣水汽含量較大時(shí)，GPSPW與探空PW的偏差會(huì)增大，兩者的相關(guān)系數(shù)會(huì)變小，這可能與GPS水汽反演方法有關(guān)；GPSPW比探空PW偏小，這可能是由
3、兩種探測(cè)方法的不同所造成的系統(tǒng)偏差。關(guān)鍵詞：地基GPS；可降水量；正確度；精密度中圖分類號(hào)：P426.1+5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A[3]差的均方差約為2.0mm，而兩者平均偏差大的可以1引言[4]達(dá)到6.5mm，其偏差的均方差為4.3mm。因此GPSGPS氣象學(xué)（GPS/MET）于20世紀(jì)80年代后期最PW的準(zhǔn)確度分析和提高GPSPW準(zhǔn)確度是GPS觀先在美國起步，它利用GPS理論和技術(shù)來遙感地球大測(cè)網(wǎng)建立后定量使用GPSPW時(shí)必須首先完成的工氣，進(jìn)行氣象學(xué)的理論和方法研究，如測(cè)定大氣溫度作。湖北地基GPS水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)從2006年開始布網(wǎng)建及水汽含量，監(jiān)測(cè)氣候變化等。當(dāng)
4、GPS衛(wèi)星發(fā)出的信設(shè)，2007年已有10個(gè)GPS站進(jìn)行水汽監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，待號(hào)穿越大氣層中對(duì)流層時(shí)，由于大氣成分的折射而產(chǎn)GPS水汽監(jiān)測(cè)網(wǎng)完成建設(shè)后將有近30個(gè)GPS站，屆生信號(hào)時(shí)延。特別是水汽會(huì)導(dǎo)致獨(dú)特而顯著的GPS信時(shí)可以對(duì)長江中游區(qū)域大氣水汽狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于號(hào)時(shí)延，這種延遲量近似正比于沿信號(hào)傳播路徑上的宜昌GPS觀測(cè)樣本較多，同時(shí)宜昌又是高空探空站，[1]大氣水汽的總含量。Bevis等在1992年推導(dǎo)出了濕延因此，本文利用宜昌2007年觀測(cè)的GPS對(duì)流層天頂延遲、可降水量和大氣加權(quán)平均溫度三者之間的函數(shù)關(guān)遲數(shù)據(jù)，采用不同的水汽反演方法計(jì)算得到GPSPW，并
5、系式，這使地基GPS測(cè)量可降水量資料真正在氣象上將GPSPW與由探空資料計(jì)算得到的PW進(jìn)行對(duì)比定量使用成為可能。20世紀(jì)90年代中期以來，我國也分析，用以評(píng)估不同水汽反演方法的正確度和精密度。逐步開展了地基GPS觀測(cè)在氣象學(xué)中的應(yīng)用研究和2數(shù)據(jù)和方法[2]業(yè)務(wù)試驗(yàn)工作。由于GPS系統(tǒng)對(duì)大氣的測(cè)量不僅精度高、空間覆蓋面大，而且不受天氣條件影響，能全天利用地基GPS資料來反演PW的主要步驟如下：候地對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，GPS測(cè)量已成為常規(guī)探空觀測(cè)（1）利用GAMIT或Bernese等軟件解算GPS對(duì)流水汽的有效補(bǔ)充，并在氣象科學(xué)研究和業(yè)務(wù)領(lǐng)域得到層天頂總延遲ZTD。
6、了廣泛的應(yīng)用。（2）利用地面氣壓、氣溫等資料，采用某種干（或然而，GPS反演可降水量PW（PrecipitableWater）靜力）延遲計(jì)算模型來求解天頂干延遲ZHD。的準(zhǔn)確度直接影響到GPSPW定量使用的效果。我國（3）天頂總延遲ZTD減去天頂干延遲ZHD就可以學(xué)者試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GPSPW與由探空資料計(jì)算得到的得到天頂濕延遲ZWD，將天頂濕延遲ZWD乘上一個(gè)PW相比，兩者平均偏差小的可以達(dá)到0.1mm，其偏轉(zhuǎn)換系數(shù)Π可以轉(zhuǎn)換得到大氣可降水量PW，即：收稿日期：2008－02－15；定稿日期：2008－04－15基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（40575011）、中
7、國氣象局武漢暴雨研究所科研業(yè)務(wù)項(xiàng)目（0604）、中國氣象局武漢暴雨研究所開放基金（IHR2007G01）、湖北省氣象局科技發(fā)展基金（2007Z03）共同資助作者簡介：徐桂榮，男，1973年生，工程師，博士，主要從事暴雨監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用研究。E-mail:grxu2007@gmail.com第4期徐桂榮等：地基GPS不同水汽反演方法的誤差分析347PW=Π×ZWD大小的程度，是指在一定的試驗(yàn)條件下，多次試驗(yàn)值
