极轨卫星高层通道在GRAPES同化系统中的应用

针对GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)模式三维变分系统高层背景场温湿廓线外推方案的局限性,提出以气候垂直廓线重新构造高层温湿垂直结构,以减小外推方案的偏差。首先采用一维变分同化系统,展开模拟实验:分析目前模式中使用的外推方案误差及其对反演结果的影响,利用高层大气气候廓线构造垂直结构并分析同化偏差。最后,运用GRAPES全球分析预报系统进行同化实验并分析改进程度。结果显示:模拟研究表明采用高层背景场温湿廓线外推方案与实际观测相比最大偏差在1 h Pa附近可达数十度以上,不仅影响平流层,而且对对流层也有影响;用气候温度数据修正GRAPES高层温度数据,可以减少50%以上的偏差,证明了用气候值高层数据优化现行GRAPES模式中同化系统高层插值方案的可行性。全球GRAPES三维变分同化试验结果显示,改进方案不仅显著的改善平流层分析质量,对对流层中高层也有改进。     

GPRS/CDMA无线通信技术在GPS数据传输中的应用

GPRS/CDMA作为移动通信2.5代的技术是一种成熟的行业专业数据无线传输手段。该技术具有永远在线、快速登录、按量收费等优点。从2004年10月开始,北京市气象局采用GPRS/CDMA无线通信技术开发了一套地基GPS大气水汽遥测网远程数据通信和控制系统,替代了原有的基于公众电话交换网和调制解调器的远程通信与控制系统。新开发的系统实现了准实时、全自动的数据传输功能,设备可靠性高,维护方便,安装简易。目前该系统已正式投入日常业务运行。     

FY3极轨卫星资料在暴雨短时预报中的应用分析

利用常规观测、地面加密自动站降水资料以及FY3B极轨卫星资料,对2014年5月18日广西一次暴雨过程中暴雨云团的微波湿度计特征进行分析,得出以下结论:(1)广西中东部处受高空槽前西南气流影响,中低层水汽条件较好,低层有切变辐合,为中尺度对流系统的发生、发展提供了有利背景。(2)250m分辨率可见光通道云图上对流发展旺盛的云团有明显不均匀纹理结构,其中镶嵌着多个圆形的暗影,预示着云中伴有强降雨、雷暴大风等灾害性天气。(3)微波湿度计资料反映出暴雨云团从低层到中高层都有较高的水汽含量,50mm以上的强降雨区主要位于3个亮温低值中心的过渡区域,即对流云团合并处。高低层通道亮温差能反映云团对流的强弱程度,强降雨发生在微波亮温差的正值区,通道3与通道5的亮温差对6h强降雨落区有较好的指示意义。     

滑动时间窗技术在地基GPS数据实时解算中的应用

滑动时间窗技术使用移动的时间窗定义参与解算的GPS(全球卫星定位系统)数据的起止时间,使得最新的观测数据得以加入实时的数据解算,获得最接近实况的观测结果。使用固定宽度的时间窗,可在保证模糊度解算精度的同时,占用最少的计算机资源。以2008年中国境内6个IGS(国际全球卫星定位服务局)测站全年数据为例,采用滑动时间窗技术,用不同的时间窗宽度计算各测站的逐时对流层参数,以CODE网站上公布的上述测站的逐日天顶总延迟(Zenith Total Delay,ZTD)作为标准值,分别统计其标准差,分析不同宽度的时间窗对ZTD解算精度的影响。结果表明,业务化的"地基GPS实时水汽反演系统"应用滑动时间窗技术,将时间窗宽度设定在8h左右,可以在获得高精度对流层参数的同时,满足业务的实时性需要。     

GPS测向仪Vector Sensor PRO在移动雷达中的应用及故障分析

对GPS测向仪Vector Sensor PRO的功能、组成及其在移动雷达中的应用进行了介绍;针对GPS测向仪在使用时出现方位角不显示或显示不正确的情况,通过对GPS测向仪进行数据提取、对所获取的数据进行分析以及对影响GPS卫星信号接收各种因素的研究,判定GPS测向仪的故障原因;并对GPS测向仪的实际使用提出了建议。     

气象数据在网络结构中的应用模型探讨

本文从应用软件的结构规划出发,简单介绍了气象数据的几种应用模型,分析了几种模型的优缺点,提出了适应气象部门业务科研发展需要的数据应用模型.     

GPS授时服务系统在气象业务中的应用

介绍了利用GPS的时间信息组建内部局域网的授时服务系统的方法:首先通过微控制器(MCU)将GPS接收器送出的二进制信息转换成各种不同的格式输出供服务器调用,然后通过基于网络时间协议的服务器/客户端时间校对软件,实现内部局域网计算机的自动对时.此外,针对GPS失锁或出现异常不可用的情况,提出了系统应对处理方法.     

气象数据在网络结构中的应用模型探讨

本文从应用软件的结构规划出发，简单介绍了气象数据的几种应用模型，分析了几种模型的优缺点，提出了适应气象部门业务科研发展需要的数据应用模型。     

GPS技术在气象探空测风中的应用

针对现有气象探空测风系统存在的问题,在研究GPS定位原理及其数据交换协议的基础上,将GPS技术引入气象探空测风领域。设计实现了基于GPS定位技术的探空测风系统,并着重论述了系统采用的数据编码方式和纠错校验方法。系统预留了温度、湿度和压力信息的采集接口,具有较好的扩展性。在实际放飞试验中证明,该系统设计可行,运行可靠。     

小球GPS测风反演模型及数值试验

本文利用流体力学基本原理，建立起利用下投式探空仪GPS定位数据反演背景流场的数学模型。利用该模型对均匀风场和埃克曼风场进行了理想数值试验，通过与构造的精确解比较，说明了该模型的准确性。     

GPS定位中卫星坐标计算的切比雪夫多项式拟合法

在GPS定位中需要不断地计算卫星的坐标，实时的卫星坐标是根据接收到的广播星历来计算的，而每次计算卫星坐标都需要占用大量内存，影响计算速度。利用切比雪夫多项式拟合广播星历的卫星坐标，以实现卫星轨道的标准化。通过实例分析了用切比雪夫多项式进行卫星坐标拟合的精度及多项式阶数和时间间隔的合理选择等问题，得出了一些有益的结论。     

GPS及AVHRR资料在浅海潮间带测量中的应用

通过利用GPS及渔探器实测，并进行潮位订正，获得南通浅海海域大量测点的高程资料，通过对多时相各通道NOAA卫星照片进行筛选，挑选能反映浅海地貌的通道资料，从中读取各测点相对应的灰度值，在此基础上利用分级线性回归，建立不同高程范围内的高程，灰度线性回归方程，确定不同高程的灰度阈值，从而测量出南通市浅海海域不同高程以上的潮间带面积，分布。     

GPS/Pwv资料在强对流天气系统中的特征分析

应用GPS探测的可降水水汽资料Pwv对上海地区2002～2005年强对流的水汽变化特征进行了分析。分析表明：每30分钟一次的GPS/Pwv资料能直观地、及时地反映大气中水汽的时间变化和空间变化;GPS/Pwv资料随时间的演变特征与降水有较好的对应关系,不同的季节及不同的降水类型有着不同的分布特征;GPS/Pwv的散度资料可以反映大气中水汽的辐合、辐散分布情况。文章还给出了不同季节产生强对流天气的GPS/Pwv阈值,表明GPS/Pwv资料在强对流天气预报方面有一定的应用价值。     

地基GPS水汽总量在人工增雨中的应用

利用成都市地基GPS综合应用网的观测数据,反演出大气水汽总量,并结合多普勒天气雷达探测的垂直积分液态水含量(VIL),分析了这两种新型大气水汽探测资料在人工影响天气作业中的变化特征,初步得出了GPS大气水汽总量(GPS PWV)与人影作业前后降雨量的关系。研究表明:GPS PWV与人工增雨过程有较好的对应关系,人影作业后1～3h伴随小时雨量的增大GPS PWV有下降,体现了催化剂将空中部分冰面过饱和水汽凝华核化转化为降水过程。GPS反演的水汽资料结合新一代多普勒天气雷达探测的液态水资料在指导人工影响天气作业和短临天气预报方面具有良好的应用前景。     

GPS折射率资料在梅雨锋暴雨数值模拟中的应用

运用WRF三维变分同化系统同化GPS掩星折射率资料,并应用到2007年7月4—6日梅雨锋暴雨个例中进行数值模拟试验,以此考察GPS掩星折射率资料在梅雨锋暴雨数值模拟中的应用。同化结果表明：GPS掩星折射率资料对初始资料的调整主要是中低层湿度场,对于温度场和高度场的调整都是从底层到高层逐渐增大;加入GPS掩星折射率资料对降水预报有所改进,这与中低层湿度场的初始调整有关系;从对模拟结果进行诊断和结构分析中可以发现负散度增量和正涡度增量与降水中心和区域有很好的对应,同化资料之后对于各降水中心地区增强了产生降水的动力条件。     

LAPS同化GPS/PWV资料在暴雨预报中的应用研究

利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)系统同化GPS(Global Positioning System)/PWV(Precipitable Water Vapor)资料,分析GPS/PWV资料对LAPS输出场的影响,并结合WRF模式,将LAPS输出场作为其初始场进行降水预报,进一步考察GPS/PWV资料对降水预报的作用。选取2009年6月28日湖北地区的一次强降水过程,设计三种方案进行试验。结果表明:同化GPS/PWV资料后对LAPS湿度场有显著的改善,而对高度场及风场的作用则不明显;GPS/PWV资料对区域平均可降水量的影响比雷达资料大一个量级;与此同时,利用多种评分方法对6 h累计降水做了检验,分析结果表明同化GPS/PWV资料能够有效地改进WRF模式的初始场,增加丰富的中小尺度信息,并对随后的确定性预报产生正影响。     

一次降水天气过程的GPS掩星资料在GSI同化系统中的应用

为了探索全球定位卫星观测系统无线电掩星技术(Global Positioning System/Radio Occulta-tion,简称GPSRO)在业务数值预报模式中的应用效果,以美国NCEP(National Centers for Environ-mental Prediction)业务同化系统为平台,对有/无COSMIC(Constellation Observing System for Meteor-ology,Ionosphere and Climate)GPS无线电掩星观测资料进行了一次降水过程的详细的同化对比试验。试验中GPSRO观测算子主要采用了相对简单但计算省时的局地(Local)同化技术。该个例试验表明:COSMICGPS掩星观测对分析影响较大的地区是常规观测资料较稀缺地区(如洋面),因此在这些地区GPSRO资料可以被看作是对常规观测很好的补充。同时还注意到COSMIC GPS RO资料在对流层下层对湿度场分析和预报的影响显著,在对流层中上层对风场分析也产生正面影响。这证实GPS RO资料在业务数值天气预报中应用的有效性,为我国数值预报未来开展业务GPS掩星观测资料同化提供了有益的科学参考依据。