基于区域CORS网的水汽反演与PM2.5相关性研究

发布时间：2020-08-31 16:04

　　由于大气污染物的过度排放,造成雾霾天气频发,严重影响人们的生活。雾霾中降低能见度的元凶当属PM2.5,通常采用PM2.5的浓度指数来表征雾霾严重程度。随着GNSS反演技术在气象领域中应用,逐渐地形成了一门较为成熟的GNSS气象学,该技术被广泛运用于降雨预报当中,具有连续、高精度、实时等特点。当GNSS卫星信号穿过对流层时,受到对流层中水汽等因素干扰,卫星信号会产生延迟。当空气中PM2.5浓度变化,大气中水汽也会随之波动,从而造成卫星信号延迟量也会随之变化。通过三者之间的变化规律,研究利用水汽或对流层延迟量对PM2.5进行监测的模型。本文根据地基GNSS反演技术,采用河南省地区CORS网相关数据运用高精度GNSS数据处理软件GAMIT解算出测站的天顶对流层延迟ZTD和大气可降水量PWV,然后结合中国环境监测总站提供的PM2.5数据进行实验分析。本文主要工作及成果概括如下:(1)首先将大气层的垂直分布情况和卫星信号穿越大气层所产生的延迟误差进行了简单介绍,然后介绍了解算对流层延迟的相关模型,通过实验对各模型在使用中的误差进行分析,发现在河南地区采用Black模型更为适合。(2)通过利用雾霾频发的冬季河南CORS网站点解算出的PWV、ZTD和ZHD分别于PM2.5和AQI进行了相关性分析实验,发现PWV、ZTD与PM2.5和AQI之间均存在较强的正相关关系,ZHD与PM2.5和AQI之间存在着负相关关系。(3)通过实验分析PWV、ZTD和PM2.5的24小时时空分布情况,进一步验证了PWV、ZTD与PM2.5之间存在着很强的相关关系。进而采用回归分析法建立PM2.5估算监测模型,并通过精度分析指标验证了该估算模型是具有较高应用价值,在雾霾高发季节当缺少实测气象资料时可以用ZTD对PM2.5进行实时估测,并通过实验取得理想结果。(4)通过实验对PWV、ZTD与PM2.5之间的时空分布走势及24小时变化情况分析,验证了分别可以通过PWV和ZTD对PM2.5进行短临的时空分布预测。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X513
【部分图文】：

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第二章 GNSS 水汽反演方法第二章 GNSS 水汽反演方法层及结构空气层称为地球的大气层，地球大气是多种气体混大气特性产生一定的影响，且不同地理位置的大气气的物理或化学等特征进行垂直分层[12]。比较常用中性成分的热状态特征，地球大气层可以分为对2）按照大气电离情况，可以分成电离层和非电离分层方法，大气的垂直分层结构如图 2.1 所示。

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沿研究之一。因此，GNSS 气象学是使在大地测中需要采用的一个重要信息的一门学科，即作为大要获取的正是大气折射量，在大地测量中这类方法以根据观测站所在空间中的分布位置分类两类，一 GNSS 气象学，另外一种就是观测站在低轨卫星上S 气象学学是通过将一部或多部 GNSS 接收机架设在地面监静态监测一样需要连续接收 GNSS 卫星信号，并采卫星信号纵向穿越大气层时，在对流层中会受到水差。然后可以利用相关的 GNSS 高精度数据处理软总量，再依据这个延迟总量来反演出大气中所需要

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S 气象学学是通过将一部或多部 GNSS 接收机架设在地面监静态监测一样需要连续接收 GNSS 卫星信号，并采卫星信号纵向穿越大气层时，在对流层中会受到水差。然后可以利用相关的 GNSS 高精度数据处理软总量，再依据这个延迟总量来反演出大气中所需要图 2.2 地基 GNSS 气象学原理示意图[53]

【参考文献】