利用小波变换对暴雨过程中GNSS气象要素的初步探索

发布时间：2025-02-08 16:32

　　 利用小波分解对地基GNSS获取的可降水量(PWV)、气压和对流层延迟(ZTD)等时序进行处理和分析,以暴雨的实际降水量作为判别依据。研究结果表明,1 h间隔PWV与ZTD的小波高频分解系数接近,均能够从中提取暴雨预报特征信息,可用高频ZTD代替PWV进行小波分析;频率在30 min～1 h之间的ZTD,预报时间信息应在第1～3层级进行搜寻,30 min以下频率的应在第3～5层级进行搜寻;db4小波分解PWV的暴雨预报阈值可设为-1.2,db4小波分解ZTD的暴雨预报阈值可设置为-0.007,db2小波分解ZTD的暴雨预报阈值可设为-0.01。

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【部分图文】：

图1 PWV的计算流程

ZTD分为干、湿2个分量,可以通过GNSS数据联合解算得到,图1为利用非差PPP解算的ZTD[10]推算PWV的流程图。用ZTD减去天顶干延迟(ZHD)可得到天顶湿延迟(ZWD),转化因子Π需要通过本地化模型计算得到[11]。1.3小波变换理论

图2 郴州站2017-06-01～06-10降水分布

由于小波分解高频系数能够检测PWV时序中的突变点和异常信息,且各月份发生暴雨的次数较少,故本文将给出PWV时序小波分解高频系数中暴雨特征信息明显的分解层级系数,将其与降水数据进行对照,提取暴雨特征信息。根据降水划分等级[13]规定,每小时降水16mm以上为暴雨。图2为2017-....

图3 2017-06 db4小波分解PWV时序的

对PWV时序用db4小波分解可得到其高频信号(图3)。将图3和图2进行对比后发现,第1层高频系数在暴雨发生前18h出现明显小波震荡(以波谷对应的时间点为准),而第2层高频系数在暴雨发生前24h出现明显小波震荡,该信号点可作为暴雨预报特征信号点进行提取。利用同样方法对2017-....

图4 GNSS-PWV和GNSS-ZTD的相关性

在计算PWV过程中产生误差的主要影响因素有ZWD、温度和大气压等气象参数。图4为2017-07湖南郴州站GNSS-PWV与GNSS-ZTD的线性关系,从图中可以看出,GNSS-PWV与GNSS-ZTD之间有很强的线性相关性,二者的相关系数达到0.9287,可为利用高时间分辨率Z....

本文编号：4031648