地基GPS层析三维大气水汽模型研究

发布时间：2017-06-27 19:22

  本文关键词：地基GPS层析三维大气水汽模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水汽是大气的重要组成部分,也是天气和气候变化的主要推动力,在中小尺度灾害性天气形成和演变过程中扮演着重要的角色。因此,获取高精度、高时空分辨率的大气水汽分布信息对天气预报、气候监测以及防灾减灾具有特别重要的意义。地基GPS技术为探测大气水汽提供了一种新的途径,它具有成本低、时空分辨率高、精度高、全天候作业、高效等诸多优点,有效地改善了常规大气探测手段的不足。本文利用四川地区CORS网的部分数据进行了层析三维大气水汽的实验,主要内容如下：(1)探讨了地基GPS层析三维大气水汽的关键问题,包括对流层天顶湿延迟的计算、映射函数的选取以及大气加权平均温度的确定。对于层析方程组可能会出现秩亏的情况,采用无需附加约束条件的Kalman滤波算法解算层析方程组。(2)研究了垂直均匀分层和非均匀分层方法对层析结果的影响,实验结果表明垂直非均匀分层的层析结果优于垂直均匀分层的结果,与大气水汽的实际分布情况也更为符合。(3)研究了一致网格模型、非一致网格模型和扩展网格模型对层析结果的影响。结果表明,三种网格模型得到的层析水汽密度廓线与探空水汽密度廓线符合的都比较一致,相关系数都达到了或接近0.99；非一致网格模型相对于一致网格模型能改善层析内部区域的水汽密度结果,空间分辨率也更高且减少了未知数个数；相对于非一致网格模型的层析结果,扩展网格模型对边界网格上的层析结果精度没有什么改善,但扩展网格模型在一定程度上能够改善层析水汽的整体结果,验证了这样划分网格模型的合理性。(4)结合层析实验得到的水汽三维分布图、水汽廓线时间序列图、水汽剖面图,分析了水汽在空间的分布和随时间变化的特征。
【关键词】：水汽 Kalman滤波 层析 网格模型
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P412;P228.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 地基GPS层析三维大气水汽的目的和意义11
• 1.2 地基GPS层析三维大气水汽的优越性11-12
• 1.3 地基GPS层析三维大气水汽国内外研究进展12-14
• 1.3.1 国外研究进展12-13
• 1.3.2 国内研究进展13-14
• 1.4 本文的研究内容14-15
• 第2章 地基GPS层析三维大气水汽的原理与方法15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 对流层天顶延迟15-20
• 2.2.1 天顶总延迟15-18
• 2.2.2 天顶静力延迟18-20
• 2.2.3 天顶湿延迟20
• 2.3 斜路径水汽含量20-22
• 2.3.1 斜路径湿延迟20-21
• 2.3.2 斜路径水汽含量的计算21-22
• 2.4 地基GPS层析三维大气水汽的原理与方法22-26
• 2.4.1 地基GPS层析三维大气水汽的原理23
• 2.4.2 地基GPS层析三维大气水汽的算法23-26
• 2.5 小结26-27
• 第3章 四川地区GPS层析三维大气水汽的实验方案27-43
• 3.1 利用PLAOD计算天顶总延迟方案27-28
• 3.2 常用的映射函数28-33
• 3.2.1 Marini映射函数28-29
• 3.2.2 Chao映射函数29-30
• 3.2.3 CFA2.2映射函数30
• 3.2.4 NMF映射函数30-32
• 3.2.5 GMF映射函数32-33
• 3.3 水平梯度33
• 3.4 大气加权平均温度的确定33-34
• 3.5 地基GPS层析三维水汽的实验方案34-42
• 3.5.1 实验数据35-36
• 3.5.2 网格模型的划分36-39
• 3.5.3 层析方程组的建立39-40
• 3.5.4 层析方程组的解算40-41
• 3.5.5 探空水汽密度的计算41-42
• 3.6 小结42-43
• 第4章 层析三维水汽结果与分析43-57
• 4.1 不同垂直分层方法的结果分析43-44
• 4.2 一致网格模型与非一致网格模型的结果分析44-46
• 4.3 非一致网格模型与扩展网格模型的结果分析46-49
• 4.4 地基GPS层析大气水汽三维分布特征49-55
• 4.5 小结55-57
• 总结与展望57-59
• 总结57-58
• 不足和展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64

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本文编号：490990