GPS技術(shù)在各個領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用，今天和大家介紹下GPS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用情況。
GPS技術(shù)在氣象上的應(yīng)用研究起源于美國，早在1992年美國人就提出了采用地基GPS技術(shù)探測大氣水汽含量的原理，并可以使用掩星技術(shù)通過對大氣折射率的遙感來反演大氣的溫濕特性。GPS/MET是GPS/Meteorology(GPS氣象學(xué))的簡寫，它是由衛(wèi)星動力學(xué)、大地測量學(xué)、地球物理學(xué)和氣象學(xué)交叉派生出的新興邊緣學(xué)科。我國從1997年后逐步開始這方面的研究。GPS探空是運用GPS系統(tǒng)的定位功能而發(fā)展起來的一門新型技術(shù)。
GPS/MET探測數(shù)據(jù)具有覆蓋范圍廣(全球)、高垂直分辨率、高精度和長期穩(wěn)定的特點。對它的研究將給天氣預(yù)報、氣候和全球變化監(jiān)測等領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響。
1.天氣預(yù)報
我們知道數(shù)值天氣預(yù)報(NWP)模式須用溫、壓、濕和風(fēng)的三維數(shù)據(jù)作為初值。目前提供這些初始化數(shù)據(jù)的探測網(wǎng)絡(luò)的時空密度限制了預(yù)報模式的精度。無線電探空資料一般只在大陸地區(qū)存在，而在重要的海洋區(qū)域，資料缺乏。即使在大陸地區(qū)，探測一般也只是每隔12h進(jìn)行一次。雖然目前氣象衛(wèi)星資料可以反演得到溫度廓線，但這些廓線有限的垂直分辨率使得它們對預(yù)報模式的影響相當(dāng)小。而GPS/IMET觀測系統(tǒng)可以進(jìn)行全球探測，加上觀測值的高精度和高垂直分辨率，使得NWP精度的提高成為可能。這樣，可以提高數(shù)值天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性和可靠性。
2.氣候和全球變化監(jiān)測
全球平均溫度和水汽是全球氣候變化的兩個重要指標(biāo)。與當(dāng)前的傳統(tǒng)探測方法相比，GPS/MET探測系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定地提供相對高精度和高垂直分辨率的溫度廓線，尤其是在對流層頂和平流層下部區(qū)域。更重要的是，從GPS/MET數(shù)據(jù)計算得到的大氣折射率是大氣溫度、濕度和氣壓的函數(shù)，因此可以直接把大氣折射率作為"全球變化指示器”。
3.其他應(yīng)用
GPS/MET觀測數(shù)據(jù)有可能以足夠的時空分辨率來提供全球電離層映像，這將有助于電離層/熱層系統(tǒng)中許多重要的動力過程及其與地氣過程關(guān)系的研究。例如，重力波使中層大氣與電離層之間進(jìn)行能量和動量交換，通過測量LEO衛(wèi)星和Gps衛(wèi)星之間信號路徑上總的電子含量(TEC)來追蹤重力波可能是一種方法。
GPS/MET提供的溫度廓線還可以用于其他的衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)中。如臭氧(03)的遙感系統(tǒng)中需要提供準(zhǔn)確的溫度廓線，利用GPS/MET數(shù)據(jù)可以很好地滿足這一要求。
隨著科技的發(fā)展，相信GPS技術(shù)在氣象學(xué)上將會有更大的突破，在加上北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2020年建成后，氣象學(xué)研究將達(dá)到一個新的高度。
GPS技術(shù)在氣象上的應(yīng)用研究起源于美國，早在1992年美國人就提出了采用地基GPS技術(shù)探測大氣水汽含量的原理，并可以使用掩星技術(shù)通過對大氣折射率的遙感來反演大氣的溫濕特性。GPS/MET是GPS/Meteorology(GPS氣象學(xué))的簡寫，它是由衛(wèi)星動力學(xué)、大地測量學(xué)、地球物理學(xué)和氣象學(xué)交叉派生出的新興邊緣學(xué)科。我國從1997年后逐步開始這方面的研究。GPS探空是運用GPS系統(tǒng)的定位功能而發(fā)展起來的一門新型技術(shù)。
GPS/MET探測數(shù)據(jù)具有覆蓋范圍廣(全球)、高垂直分辨率、高精度和長期穩(wěn)定的特點。對它的研究將給天氣預(yù)報、氣候和全球變化監(jiān)測等領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響。
1.天氣預(yù)報
我們知道數(shù)值天氣預(yù)報(NWP)模式須用溫、壓、濕和風(fēng)的三維數(shù)據(jù)作為初值。目前提供這些初始化數(shù)據(jù)的探測網(wǎng)絡(luò)的時空密度限制了預(yù)報模式的精度。無線電探空資料一般只在大陸地區(qū)存在，而在重要的海洋區(qū)域，資料缺乏。即使在大陸地區(qū)，探測一般也只是每隔12h進(jìn)行一次。雖然目前氣象衛(wèi)星資料可以反演得到溫度廓線，但這些廓線有限的垂直分辨率使得它們對預(yù)報模式的影響相當(dāng)小。而GPS/IMET觀測系統(tǒng)可以進(jìn)行全球探測，加上觀測值的高精度和高垂直分辨率，使得NWP精度的提高成為可能。這樣，可以提高數(shù)值天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性和可靠性。
2.氣候和全球變化監(jiān)測
全球平均溫度和水汽是全球氣候變化的兩個重要指標(biāo)。與當(dāng)前的傳統(tǒng)探測方法相比，GPS/MET探測系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定地提供相對高精度和高垂直分辨率的溫度廓線，尤其是在對流層頂和平流層下部區(qū)域。更重要的是，從GPS/MET數(shù)據(jù)計算得到的大氣折射率是大氣溫度、濕度和氣壓的函數(shù)，因此可以直接把大氣折射率作為"全球變化指示器”。
3.其他應(yīng)用
GPS/MET觀測數(shù)據(jù)有可能以足夠的時空分辨率來提供全球電離層映像，這將有助于電離層/熱層系統(tǒng)中許多重要的動力過程及其與地氣過程關(guān)系的研究。例如，重力波使中層大氣與電離層之間進(jìn)行能量和動量交換，通過測量LEO衛(wèi)星和Gps衛(wèi)星之間信號路徑上總的電子含量(TEC)來追蹤重力波可能是一種方法。
GPS/MET提供的溫度廓線還可以用于其他的衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)中。如臭氧(03)的遙感系統(tǒng)中需要提供準(zhǔn)確的溫度廓線，利用GPS/MET數(shù)據(jù)可以很好地滿足這一要求。
隨著科技的發(fā)展，相信GPS技術(shù)在氣象學(xué)上將會有更大的突破，在加上北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2020年建成后，氣象學(xué)研究將達(dá)到一個新的高度。
