基本介紹
- 中文名：GPS水汽監測
- 外文名：GPS water vapor monitoring
- 原理：大氣濕延遲和可降水汽量聯繫起來
- 背景：水汽是大氣中十分重要的參數
- 監測技術：靜態、動態監測
- 重要性：提高氣候監測和分析精度
簡介,GPS水汽監測原理,重要性,
簡介
水汽是大氣中十分重要的參數，直接影響若天氣的晴、陰和降水。它既在地球氣候系統的能量和水循環中扮演十分關鍵的角色，也是災害性天氣形成和演變中的重要因子(曹雲昌等2005李成才等1998趙峰等2006)。
GPS水汽探測技術起源於美國，是在過去測地和地球物理參數測定的基礎上，利用大氣折射率對氣象參數的敏感性來研究大氣狀態，達到探測的目的。地基GPS探測大氣是Askne J等(1987)提出的，他們將大氣濕延遲和可降水汽量聯繫起來，推導出它們之間的關係。但直到20世紀90年代Bevis等(1992)提出如果接收機的精確位置已知，電離層的時延已經扣除，則可以從GPS信號和地面溫度、氣壓的觀測推算接收機上空的垂直積分水汽總量，該技術才得以迅速發展，逐漸成為GPS前沿研究課題之一。
地基GPS探測大氣整層水汽含量相對於傳統探測手段具有探測精度高、時間解析度高、不需要標定、設備可綜合利用等諸多優點，因而受到了許多國家氣象部門的高度重視，並得到了十分迅速的發展Gps技術提供全天候的可降水汽量變化信息，逐漸成為一種新型大氣探測手段，且對完善氣象預報預測業務系統，加強短時臨近天氣預報系統建設，做好災害性、關鍵性、轉折性重大天氣預報警報和旱澇趨勢氣候預測具有極大的促進作用(管雲昌等2005李成才等1999)。
Gps作為一種大氣遙感探測新技術，國外已開發國家在技術研究及業務套用上，已經取顯著成果近年來，我國氣象部門也積極開展GPS的研究和業務化試驗，取得了一定的成績，為業務化奠定了基礎。全國氣象部門通過自建或與其他部門合作建設、共享數據的GPS站總數近百個，根據十一五發展規劃，我國氣象部門一方面要加大自建GPS站的力度另一方面通過與其他部門合作共建GPS站，從而形成布局基本合理的GPS結網，與此同時，還要加快GPS在氣象領域的研究，並按照大氣探測業務系統的要求進行規劃布局、建設以及業務運行等。
GPS水汽監測原理
GPS全球定位系統(Global Positioning System)是美國在20世紀70年代開始發展的第二代全球衛星導航定位系統，最初的目的是用於定位、導航和授時。但在軍用和民用需求的雙力驅動下，GPS套用日益廣泛，其套用沿著兩個方向發展，一是基於事後處理相對定位精度10~10的高精度靜態定位，主要套用於地球科學的研究。包括地球各圖層(岩石圈、大氣圈、水圈)動態變化的監測；二是基於衛星定位的動態定位，主要套用於社會經濟和軍事方面，包括工程測量、船舶、車輛和近地空間飛行器的導航、智慧型管理、運動兵器的制導等。世界上其他國家也開發了相應的系統，如俄羅斯的GLONASS系統，中國的北斗系統，歐共體的GALILEO系統，它們都屬於GNSS系統。由於普遍套用的是美國的GPS，因此習慣地就用GPS這個名詞。
重要性
水汽是大氣層中最多變、最活躍的成分之一，是能量輸送和平衡、災害性強降水產生的重要因子，在各種天氣現象中扮演著極為重要的角色(曹雲昌等2005)。大氣中水汽含量直接影響著天氣的晴、陰和降水，尤其是在暴雨、冰雹等強對流天氣過程中，水汽是其形成的重要條件。濕度場的分析質量會直接影響數值預報中降水預報的準確性，氣象上獲取高空水汽資料主要依賴常規探空站網，但其時間解析度(每日兩次)和空間解析度(站網密度)都不夠高，對快速生成、發展、消亡的暴雨等災害性天氣進行探測比較困難。GPS探測數據因其覆蓋範圍廣、實時連續、不受天氣狀況影響、高垂直解析度、高精度和長期穩定不需定標的特點，使用其資料將大幅提高濕度場分析能力，對水汽場進一步的精確的了解將有助於提高我們對重大天氣和暴雨的預報能力。同時，也將為人工影響天氣作業提供依據，並提高氣候監測和分析精度。
