基于GPS的河北省冬春季节MODIS水汽校正模型研究

以河北省为例,利用GPS水汽进行MODIS水汽的校正模型研究。通过GPS水汽与MODIS水汽的比较发现,两者的相关系数超过0.879,均方根误差达到2.31 mm,说明两者存在较好的相关性和一定的偏差;利用线性回归方法分别构建城市和区域MODIS水汽校正模型,实验证明,利用实测GPS水汽对城市模型和区域模型进行可靠性验证,9个测站的模型检验的均方根误差小于1 mm。两类模型均可有效提高MODIS水汽精度,满足气象预报应用的要求。     

MODIS红外水汽校正及其在InSAR大气改正中的应用

提出使用差分线性校正模型(DLCM)对MODIS红外波段大气水汽产品进行校正。利用在中国获取的两幅MODIS红外波段水汽产品进行分析后发现,在中国西部地区,受水汽参考值精度较差的影响,DLCM模型和传统线性校正(LS)方法均难以获得稳定、理想的校正结果;而在中国东部地区,DLCM模型可有效提高大气水汽的估计精度,且与LS方法相比,进行内符合精度评定时STD和RMS可以额外降低32.6%和15.7%,进行外符合精度评定时STD和RMS可额外降低32.3%和21.7%。此外,DLCM模型校正后的MODIS红外水汽产品在InSAR大气改正中的实验研究,亦证实了DLCM模型的有效性和将其用于InSAR大气改正的可行性。     

基于MODIS和GPS的D-InSAR大气延迟改正

利用西安地区2006年7月至2009年7月7期GPS观测数据及相应的MODIS数据,分析MODIS水汽的校正模型.运用西安地区的Envisat数据和MODIS水汽数据进行D-InSAR大气延迟改正,实验结果表明:在大气状态变化缓慢时,利用MODIS数据对D-InSAR结果有一定的改善.     

地震后水汽异常变化初探

研究东日本地震、汶川地震和玉树地震震中及其附近区域在地震前后的水汽时间序列变化。首先分析震中MODIS水汽序列和震中附近探空站点水汽序列在地震前后的变化;然后基于GNSS ZTD与水汽之间的高相关性,以GNSS ZTD代替GNSS水汽,讨论震源区周围IGS站点的ZTD序列变化。研究发现,震后震中及其附近区域水汽值变化出现异常,且距离越近所受影响越大;水汽不断聚积,达到峰值后发生降水。     

基于CMONOC的GNSS水汽短时频域特征研究

利用2016年中国大陆构造环境监测网络的GNSS数据开展水汽短时频域特征研究,按气候类型将中国大陆地区划分为5个区域,并在每个区域中随机抽取若干个站点采用快速傅里叶变换方法进行分析,提取不同季节的GNSS水汽周期特征。结果表明,各类站点的水汽频域特征存在明显的区域性变化和季节性差异;高原山地气候、热带季风气候和亚热带季风气候类型的GNSS站点的周期性变化显著;热带季风地区、亚热带季风地区及沿海地区水汽振幅较大,高原山地和温带大陆地区水汽振幅较小。     

重轨星载InSAR形变监测中一种改进的大气延迟相位校正方法

在传统空间辐射计方法基础上,将对流层中水汽垂直分层效应集成到校正模型中,提出一种改进的InSAR大气延迟相位校正方法。为验证改进方法的可行性,利用MERIS近红外水汽产品去除北京地区地面沉降InSAR监测中的大气延迟相位。以陆态网络GNSS站点监测结果为基准,验证改进的大气校正方法的监测精度。改进的大气校正方法、空间辐射计校正法和未校正的InSAR监测结果与陆态网络GNSS站点监测结果对比显示,均方根误差分别为0.388 cm、0.603 cm、0.685 cm,表明改进的方法相比于未校正和传统方法具有更高的精度,能有效削弱干涉图中的大气延迟相位误差。     

用地基GPS资料分析大气可降水汽总量

利用“中国地壳运动监测网络”和三峡监测网的地基GPS资料，通过Bernese软件以及根据Bevis等和Rocken等水汽解算原理编制的水汽解算软件。获得了武汉、巴东、兴山、泸州等长江流域测站大气可降水汽总量分布和时间间隔为2小时的GPS遥感大气可降水汽序列，并与站点雨量及区域面雨量进行对比分析，结果表明：地基GPS遥感水汽量变化与地面降水有很好的相关性。而且GPS遥感水汽变化序列峰值对应于强降水提前了8～22小时。有助于强降水特别是突发性强降水的预测；多个站点的GPS遥感水汽总量联合分析，对于区域水汽总量变化研究有一定意义。     

基于MLP神经网络的大气加权平均温度模型

以中国西南地区2015~2017年探空数据为实验数据,使用多层感知器（MLP）神经网络回归方法建立西南地区的加权平均温度(T_m)模型。将气象参数（地表温度、水汽压）和非气象参数（高程、纬度和年积日）作为模型输入因子,由数值积分法计算得到的T_m作为学习目标,通过神经网络模型进行迭代训练从而得到中国西南地区的T_m。以2018年探空站T_m数据为参考值,对MLP模型精度进行验证,并与Bevis模型和GPT3模型进行对比分析。结果表明,MLP模型的年均RMSE和年均bias分别为1.99 K和0.15 K,比Bevis模型、GPT3模型年均RMSE分别降低1.36 K(40.6%)和1.51 K(43.1%),年均bias分别下降0.70 K（82.4%）和1.04 K（87.4%）,且该模型在中国西南区域不同高程、纬度和季节的精度与稳定性优于Bevis模型和GPT3模型。     

区域优化Peterson模型的气溶胶光学厚度估算分析

气溶胶光学厚度作为描述气溶胶光学特性的重要参数之一, 被广泛应用于空气质量监测及辐射传输模型的大气订正等研究中。卫星遥感可快速反演获取大范围气溶胶信息, 但其产品通常因云覆盖或暗目标算法等原因而存在空间覆盖率较低的问题, 且产品时相受限于卫星过境时间。水平能见度作为描述气溶胶光学特性的另一重要参数, 由分布广泛的气象台站一日8 次固定时间多次发布。建立水平能见度与气溶胶光学厚度的转换关系, 可实现对卫星反演气溶胶光学厚度的有益补充。本文利用2001-2009 年的MODIS气溶胶光学厚度产品与中国华东地区71 个气象台站的水平能见度数据, 对描述两者转换关系的Peterson 模型进行区域优化。采用分区域高斯曲线拟合的方法, 对影响转换精度的主要参数气溶胶标高随时间变化规律开展研究和模拟。利用2010 年数据对优化模型进行精度及区域适用性验证。结果表明, 优化后模型的气溶胶光学厚度估算均方根误差为0.31, 低于原模型误差;精度基本上与单站点优化模型一致, 但在实用性方面优于单站点优化模型。     

基于FFT和小波变换的台风天气GNSSZTD周期特征分析北大核心CSCD

利用中国内地构造环境监测网络GNSS观测数据,结合台风事件资料,开展台风事件对中国内地地区水汽变化周期影响研究。分析发现,在台风影响下,GNSS天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay,ZTD)水汽变化周期与正常天气相比会缩短,同时降水增加。通过与降雨进行对比发现,台风过程中降雨发生之前ZTD会发生较为剧烈的变化,并保持在一个峰值。通过选取台风中心不同距离的GNSS站点进行对比分析发现,台风最先经过的区域站点ZTD产生波动要比之后经过的站点早,且台风先经过区域的降水量比后经过区域的降水量大。本文研究可为台风轨迹预报和气象部门的台风灾害及极端降水等预警提供参考。     

长三角地区GNSS可降水量直接转换模型研究

为简化GNSS大气可降水量(PWV)的计算过程,提高GNSS-PWV实时解算效率,利用2017~2018年长三角地区7个GNSS测站数据,分析GNSS-PWV与对流层延迟(ZTD)、地面气温(T)、地面气压(P)之间的线性关系,通过线性拟合建立PWV直接转换区域模型。实验结果表明：1）PWV与ZTD、P和T之间具有良好的相关性,相关系数分别为0.99、-0.74和0.73;2）基于ZTD的全年单因子PWV模型的RMS为3.07 mm,基于ZTD和T的全年双因子PWV模型RMS为2.35 mm,基于ZTD和P的全年双因子PWV模型RMS为1.18 mm,基于ZTD、T和P的全年多因子PWV模型RMS为0.47 mm,基于ZTD、T和P的分季节多因子PWV模型的平均RMS为0.28 mm,后者预测精度略优。     

顾及多因子影响的中国西部地区大气加权平均温度模型精化研究

针对中国西部地区地形起伏较大等情况,分析大气加权平均温度(Tm)与测站高程、地面温度的关系,利用2014?2016年探空数据,在Bevis模型基础上建立一种与地面温度、高程和季节变化有关的新Tm模型.以2017年探空数据为参考值,对新模型进行精度分析,并与广泛使用的Bevis模型和GPT2w模型进行精度比较.结果表明,...     

中国东南沿海地区PWV直接转换模型研究

针对东南沿海地区GNSS大气可降水量(PWV)计算过程参数多、数据量大、效率不高且易产生累积误差等问题,本文基于中国东南沿海地区2017~2018年18个CORS站的GNSS数据,分析GNSS-PWV与对流层延迟(ZTD)、地面气温(T_s)和地面大气压(P_s)之间的线性关系,并利用多元线性拟合方法建立多因子GNSS-PWV直接转换模型,为研究区提供简捷高效的PWV计算方法。结果表明,GNSS-PWV与ZTD、P_s和T_s之间具有良好的相关性,相关系数分别为0.98、－0.65和0.78;基于ZTD、P_s和T_s的多因子PWV模型RMS为0.33 mm,精度最高,明显优于基于ZTD的单因子PWV模型（4.66 mm）,而基于ZTD和P_s的双因子PWV模型RMS为0.50 mm。     

基于GPT3模型的ZTD及PWV反演精度分析

使用亚洲区域18个IGS测站和中国区域内16个探空站2016~2018年的数据,研究GPT3模型反演天顶对流层延迟（ZTD）和大气可降水量（PWV）的精度,并与其他GPT系列模型进行对比。结果表明,GPT3-1模型估计的ZTD的bias均值和最大值均最小,分别为1.34 mm和14.06 mm;GPT3模型整体精度略优于GPT2w模型,优于GPT2模型。探空站处GPT3模型反演的PWV的bias和RMSE均表现出较强的季节性特征;由GPT3模型反演的PWV的月均值可知,GPT3-1模型比GPT3-5模型具有更高的精度和稳定性。     

MODIS影像的局地云量信息元数据提取算法与应用

云对于光学遥感影像质量及其反演地表参数精度有着重要影响,且其作为时空多变要素之一,在一定程度上制约了光学遥感影像的应用。对于具有2 330km的大扫描幅宽MODIS影像而言,现有的元数据标准仅能反映影像的总体云量,而无法反映云的空间分布状况,限制了MODIS数据的局地研究和应用。本文在现有遥感影像元数据标准的基础上,提出了新的元数据项--局地云量,用于反映云在条带影像中的空间分布状况,并实现在MODIS二级云掩膜条带产品(MOD35)中针对特定区域的局地云量信息提取算法。经验证,本算法能较快速和准确地提取省级行政区的局地云量信息,并可根据用户的需求进一步推广到任意指定的多边形区域,为MODIS数据在局地研究和应用提供了便利。     

台风期间PWV与降雨量的相关性分析

基于2015~2017年台湾地区“苏迪罗”、“鲇鱼”、“海棠”等3次台风事件,利用地基GPS数据反演得到大气可降雨量（PWV）,初步分析台风期间PWV与降雨量的关系,并利用交叉小波和小波相干进一步分析PWV与降雨量的时空变化规律。结果表明,台风发生期间,PWV总体呈先上升后下降的趋势,波动性剧烈;降雨发生时,PWV一定发生剧烈变化;在研究时域内,PWV与降雨量存在很强的正相关关系,相关系数达到0.7,PWV超前降雨量变化,PWV变化后的0~3 h发生强降雨。研究PWV与降雨量的时空变化特征可为短时降雨预报提供参考。     

顾及水汽衰减因子的中国区域大气可降水量模型的建立与分析

提出一种顾及水汽衰减因子的PWV估算模型,通过输入地面大气水汽压和水汽衰减因子获得PWV,并选取2018年中国地区85个探空测站和7个IGS测站1 a的观测数据用于验证新模型的精度。结果表明,在已知当日水汽衰减因子的情况下,模型估算的PWV精度约为2 mm;也可通过GPT2w格网内插得到任意位置的水汽衰减因子,其结果精度与传统的一次多项式模型相当,但新模型的作用范围更广、适用性更强。