上海天文台GPS气象学的研究现状

全球定位系统在气象预报中的应用研究气象预报是人们生产和生活中必不可少的一部分，它的准确性和及时性是人们最为关心的。

而全球定位系统（GPS）的快速发展和广泛应用，则为气象预报提供了更加精准和准确的数据来源。

如今，不仅卫星本身的轨道和信号精度有了很大的提高，数值模拟的计算能力和数据质量也不断提升，这都为GPS在气象预报中的应用提供了保障和前提。

在这篇文章中，我们将探讨全球定位系统在气象预报中的应用研究。

一、特点全球定位系统具有三大特点：全球性、高精度和全天候。

全球性意味着它能够覆盖全球的范围和水准面，即使是在极地也能准确地工作。

高精度意味着它能够提供准确到厘米级别的定位信息，这在定位服务中是非常重要的。

全天候意味着它不受天气和季节的限制，即使在强风暴和降水天气中，GPS仍能够准确地收集数据。

二、气象预报基本原理气象预报的基本原理是通过对当前天气要素（包括温度、湿度、气压等）的测定和对气候系统演变的研究，建立大气环境变化模型，通过数学计算预测地球未来一段时间的气象状况。

过去的气象预报数据需要通过气象卫星、气象雷达等手段获取，但这些方法存在一定的局限性，尤其是在非开阔地带和强降水天气中，预报数据的准确度往往会受到影响。

而借助GPS技术可以获取更多的数据，提高气象预报的可靠性和准确度。

三、应用在气象预报中，GPS主要应用于大气水汽含量的探测、湿度场获取、气象物理参数反演、雷电探测、地面和空中的气象测量等方面。

1. 大气水汽含量探测水汽是地球大气中一个极具温室效应的气体，它对短波辐射的吸收和长波辐射的发射对气象和气候的影响十分明显，因此，水汽含量的探测在气象预报中是极其重要的。

而利用GPS接收机可以很准确地获取大气水汽含量数据。

2. 湿度场获取湿度场获取是大气预报的一个难点，而GPS技术在这一方面有着十分重要的作用。

利用GPS 接收器的相位观测值，可以获取高空水汽廓线信息，通过一定的反演方法可以推算出对应的湿度场信息，对天气预测有着重要的作用。

GPS气象学研究及应用的进展与前景GPS气象学研究及应用的进展与前景引言GPS（全球定位系统）是一种全球性的导航卫星系统，广泛应用于航空、航海、测绘、地质勘探等多个领域。

然而，近年来人们发现GPS在气象学中的应用前景越来越广阔。

本文将介绍GPS气象学的研究进展，探讨其在天气预报、气候研究以及环境监测等方面的应用，并展望GPS气象学的未来发展。

一、GPS气象学概述GPS气象学是一种利用GPS观测数据研究大气水汽廓线、降水、温湿廓线等气象要素的学科。

GPS接收器接收到的GPS 信号会经常受到大气层中的电离层、中性大气等影响，这些影响导致GPS信号在传播过程中会产生延迟。

而这种延迟与大气中的温度、湿度等物理量密切相关，因此可以通过GPS信号的延迟来反演位于GPS观测站点上空的大气温湿度等情况。

二、GPS气象学的研究进展近年来，GPS气象学得到了快速发展，研究人员不断探索和改进相关技术和方法。

以下是GPS气象学在不同领域的研究进展：1.天气预报利用GPS观测数据，结合大气动力学模型可以推算出大气中的水汽廓线，这对于天气预报非常重要。

传统的天气预报主要依赖于传感器和气象站点的观测数据，而GPS气象学可以提供更加准确和详细的温湿廓线数据，从而提高天气预报的精确度和准确性。

2.气候研究GPS气象学在气候研究中也有广泛的应用。

通过分析长期的GPS观测数据，可以了解大气中的温湿度变化趋势，并揭示出不同气候事件之间的相互关系。

这有助于我们对气候变化、气候系统运行机制等问题的深入理解。

3.环境监测GPS气象学还可以用于环境监测领域。

通过监测大气中的颗粒物质、污染物等情况，可以提前预警空气质量恶化情况，帮助人们采取相应的措施进行环境保护和污染治理。

三、GPS气象学的应用前景GPS气象学在不同领域的应用前景非常广阔。

以下是一些GPS气象学的潜在应用：1.精准天气预报GPS气象学可以提供更加准确和详细的大气温湿廓线数据，从而为天气预报提供更可靠的依据。

GPS技术在气象领域的应用分析摘要GPS因其具有精度高、速度快、不受时间地点约束等优点而得到广泛应用，目前已在气象、定位、导航、测量、通信、授时等领域扮演着重要角色。

GPS技术在气象观测技术中的应用，是气象研究领域的一次革命。

本文对GPS 定位技术的基本原理进行了详细分析，最后在此基础上全面阐述了GPS技术在气象领域的应用，重点分析了电离层监测、对流层监测、天气预报、气候变化等气象应用领域。

本文的研究为GPS技术在气象领域的应用提供了一个全新的视角。

关键词GPS；气象观测；天气预报GPS（Global Positioning System）一般指美国的全球定位系统，它产生于20世纪70年代，美好18颗卫星按一定规律分布于6条不同的空间轨道而组成，最初是为军事应用而研发的，后来才逐渐走向民用。

GPS目前已广泛应用于定位、导航、测量、通讯、授时等领域。

在气象领域中，GPS主要应用于温度、气压、湿度等气象参数的测量，可以对未来近期的天气情况进行较准确的预报，尤其是对极端天气的预报更是起到了关键作用。

1 GPS定位基本原理要通过GPS系统实现目标定位，需要一台地面接收机用于接收空间卫星系统的信号，该接收机至少需要同时收到4颗以上的卫星信号才有可能对目标进行定位。

接收机在对卫星信号进行解码时，需要C/A码或P码信号支持，以获取卫星轨道参数和时间，然后才能解算出接收机的当前位置，从而完成一次定位过程[1]。

其具体过程是，先通过卫星轨道参数和时间计算出卫星的空间坐标，得到4颗卫星以地心为原点的坐标后，由接收机自身的时钟确定信号到达时间，再根据卫星信号中包含的发送时间，得出信号由空间发送至地面的总时间，再计算出4颗卫星的距离。

考虑到信号传播会受到大气环境的影响以及时间误差的影响，此时计算得到的只是GPS接收机的大致位置，需要更复杂的算法进行修正后，才能得到接收机的准确位置。

在气象观测中，GPS信号的传输会受到对流层和电离层的影响，从而造成信号延迟现象，对这种延迟进行的修正精度决定了GPS气象观测的精度[2]。

区域GPS网实时计算可降水量的若干问题
宋淑丽;朱文耀
【期刊名称】《中国科学院上海天文台年刊》
【年(卷),期】2003(000)001
【摘要】目前地基GPS气象学测得的可降水量(PWV)精度好于2mm,但在利用区域GPS网实时计算每个测站上空的PWV时,要涉及到很多常规GPS资料处理时所忽略的问题,如需考虑数据处理软件和计算方式的选择、站坐标的确定和约束、轨道的使用方法、网外辅助站最佳数量的确定、海潮对实时计算PWV的影响以及实时应用于气象服务时的端部效应等问题.利用上海GPS综合应用网获取的2002年6、7月份长江三角洲地区入梅前后的数据,分析了利用区域性的GPS网实时计算高精度的PWV时要解决的各种问题,探讨了其数据处理方案.
【总页数】8页(P20-27)
【作者】宋淑丽;朱文耀
【作者单位】中国科学院上海天文台,上海,200030;中国科学院上海天文台,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4;P426
【相关文献】
1.高精度GPS网的统一与数据处理若干问题研究 [J], 隋立芬
2.区域GPS网实时计算可降水量的若干问题 [J], 宋淑丽;朱文耀
3.区域GPS网对夏季降雨过程中大气可降水量的探测 [J], 黄官永
4.GPS网优化设计中若干问题的探讨 [J], 郭英起
5.区域GPS网对流层延迟直接推算可降水量研究 [J], 王勇;刘严萍;柳林涛;王宇亮;许厚泽
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《地基GPS遥感大气可降水量及其在气象中的应用研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，地基GPS遥感技术作为一种新型的地球观测手段，已经在气象学、海洋学、地质学等多个领域得到了广泛应用。

其中，地基GPS遥感大气可降水量作为其重要应用之一，为气象预报和气候研究提供了新的思路和方法。

本文旨在探讨地基GPS遥感大气可降水量的原理及其在气象中的应用研究。

二、地基GPS遥感大气可降水量的原理地基GPS遥感技术是利用全球定位系统（GPS）信号，通过与大气的相互作用来获取大气参数的一种技术。

其中，大气可降水量是衡量大气中水汽含量的重要参数，对于气象预报和气候研究具有重要意义。

地基GPS遥感大气可降水量的原理主要是利用GPS信号在穿过大气层时，会与大气中的水汽发生相互作用，导致信号的传播速度、相位、偏振等发生变化。

通过分析这些变化，可以反演出大气中的水汽含量，即大气可降水量。

三、地基GPS遥感大气可降水量的应用研究1. 气象预报：地基GPS遥感大气可降水量可以为气象预报提供重要的参考信息。

通过实时监测大气可降水量，可以了解大气中水汽的分布和变化情况，从而预测降水的发生和发展趋势。

这对于提高气象预报的准确性和时效性具有重要意义。

2. 气候研究：地基GPS遥感大气可降水量还可以用于气候研究。

通过对长时间序列的大气可降水量数据进行统计分析，可以了解气候变化的趋势和规律，为气候预测和应对气候变化提供科学依据。

3. 农业应用：农业生产对水资源的依赖性很强，因此，地基GPS遥感大气可降水量也可以为农业生产提供重要的参考信息。

通过实时监测大气可降水量，可以了解农田的水分状况，为农业生产提供科学的灌溉和排水方案。

4. 环境保护：大气可降水量与空气质量密切相关，因此，地基GPS遥感技术还可以用于环境保护领域。

通过监测大气可降水量的变化，可以了解空气湿度的变化情况，为空气质量监测和污染治理提供重要的参考信息。

四、结论地基GPS遥感技术作为一种新型的地球观测手段，在气象学领域的应用前景广阔。

GPS观测仪器在气象预测和灾害预警中的作用现代社会，科技的快速发展为我们提供了许多便利和改善生活质量的机会。

全球定位系统（GPS）观测仪器作为其中一种先进的技术工具，已经在许多领域中发挥着重要作用，特别是在气象预测和灾害预警方面。

本文将探讨GPS观测仪器在这两个关键领域中的重要性和应用。

首先，GPS观测仪器在气象预测中的作用不可忽视。

气象预测是预测和研究天气现象的科学，对于农业生产、航空航海、生活和经济活动等具有重要的实际意义。

GPS观测仪器通过精确测量地球上任意一点的位置信息和时间信息，可以提供高精度的气象数据。

利用这些数据，天气预报员可以更准确地确定天气状况以及未来几天的气象变化趋势。

其次，GPS观测仪器在灾害预警中也扮演着关键角色。

自然灾害如地震、洪水、台风和暴雨等对人类生活和财产造成了严重威胁。

利用GPS观测仪器，科学家和救援机构可以对地壳的变动和形变进行高精度地监测和分析。

通过实时的GPS观测数据，可以及时发现地壳的异常变化，从而提前预警可能发生的灾害。

这一技术对于保护人们的生命和财产具有极其重要的意义。

在气象预测方面，GPS观测仪器的作用得益于其高精度定位和时间同步信息能力。

由于GPS系统中的卫星数量众多，接收器可以通过接收多个卫星信号，利用三角定位原理计算出接收器的准确位置。

这种高精度的定位信息可以用于测量大气中的相对湿度、温度、压强等各项气象参数。

此外，GPS观测仪器还能提供空间的信息用于预测风速和风向，从而更准确地预测风暴、飓风、台风等极端天气事件。

在灾害预警方面，GPS观测仪器被广泛应用于地壳形变监测中。

通过安装在地面上的GPS接收器，可以实时地监测地壳的变形情况。

当发生地震或其他地壳运动时，地表上的GPS接收器会记录到地面的微小位移。

利用这些位移数据，科学家和地震学家可以准确分析地壳的运动方式和程度，从而及时预警地震和其他自然灾害的可能发生。

此外，GPS观测仪器还可以用于监测河流水位、海洋潮汐等水文灾害，为防洪和救援提供关键信息。

基于卫星数据的气象预报技术研究随着时代的发展和科学技术的不断进步，人类越来越注重气象预报技术的研究和应用。

近些年来，基于卫星数据的气象预报技术成为了热点研究领域之一。

本文将探讨基于卫星数据的气象预报技术的研究现状、应用领域、存在问题及未来发展方向。

一、研究现状基于卫星数据的气象预报技术的发展历程非常漫长，经历了从单一智能算法到结合多种智能算法的发展进程。

智能算法是该技术的核心，能够从卫星数据中提取出大量的气象信息，并自动完成天气模型的构建和气象预报的计算。

而模型构建中的气象大数据分析、特征提取和模型选择等则成为了研究的重点。

当前的研究主要围绕以下几个方面展开：1. 卫星数据分析和特征提取：这是基于卫星数据的气象预报技术的核心任务，其关键是如何从卫星数据中提取出与天气预报相关的特征信息，同时探索出更有效的数据分析和特征提取方法，从而为模型的构建提供有力支撑。

2. 智能算法的改进和优化：气象预报模型的准确性和可靠性直接取决于智能算法的效果，因此当前的研究主要在优化和改进智能算法的性能和稳定性，包括神经网络、支持向量机、机器学习等。

3. 技术的应用与推广：该技术的应用范围很广，包括天气预报、灾害预报、农业生产等领域，当前的研究需要更多实验研究和应用案例，从而更加深入理解卫星数据气象预报技术的优越性和可操作性。

二、应用领域基于卫星数据的气象预报技术的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 天气预报：该技术可以提供精准的气象预报信息，帮助人们更好地了解当前天气状况和未来天气变化趋势，为人们的出行、生产和生活提供便利。

2. 灾害预警：基于卫星数据的气象预报技术可以及时地收集和分析气象数据，发现和预测自然灾害的发生和发展趋势，为应急救援和灾后重建提供有力支撑。

3. 农业生产：此技术可以提供精准的气象预报信息，帮助人们了解当前天气状况和未来天气变化，从而为农业生产提供合适的计划和安排，提高生产效率和品质。

GPS气象学的昨天、今天和明天摘要本论文概述GPS气象学从诞生至今的研究主线，对GPS气象学基本原理进行简单的介绍。

较为全面、系统地分析了国内外GPS在气象学研究及应用方面的过去、现今状况以及在此领域广阔的应用前景。

关键词GPS GPS气象学气温观测水汽观测高空风观测资料综合引言GPS技术的快速发展和日益成熟的标准和应用使其成为对地球观测的一种新的、更加有力的手段，已成功地在地球科学领域得到广泛利用。

例如：地壳形变与板块运动监测，火山预警与地震监测和预报，电离层监测以及大气元素的监测和天气预报。

在气象学科研究和业务领域里，GPS技术通过其成熟稳定性展现出广阔的应用前景。

尤其是通信与电子工程中GPS领域对信号的处理技术愈加成熟，人们可以利用它进行大气遥感。

GPS定位由于大气带来的无线电信号干扰曾经出现了延迟与噪音现象，由于通过信号处理，我们可以分离出噪音，因此通过一系列逆向过程，现在GPS信号已经可以进行大气中水汽含量测量，由水汽等影响天气的重要因素，可以更好的监测恶劣天气和气候变化研究。

目前GPS已被WMO(世界气象组织)认定为高空观测系统中的重要组成部分。

由此，诞生了GPS气象学（GPS Meteorology）这一新兴的交叉学科。

由于大气科学和GPS技术的迅猛发展，GPS气象学已经成为当下以重要领域。

1 GPS气象学原理1.1 GPS观测水汽与气温传统上对大气探测中最为重要的探测参数无非是气温、气压及水汽含量、风量、能见度等物理量。

而探测方法主要是利用光学探测、无线电探测、红外探测及微波探测。

作为传统的高空大气探测手段，无线电探测的观测数据精读较高，但是受地表与大气分布影响，导致区域性覆盖不均匀，且在地球这一海洋面积较多的表面几乎没有观测数据。

但卫星遥感技术刚好可以弥补这一缺陷，当然，是在忽略不能获得较高的垂直分辨率的情况下。

而利用GPS技术来进行遥感大气的优点在于：全球覆盖率高、费用低廉、精度高、垂直分辨率高（<1km）。