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地基GPS遥感观测北京地区水汽变化特征

柳典 刘晓阳

柳典, 刘晓阳. 地基GPS遥感观测北京地区水汽变化特征. 应用气象学报, 2009, 20(3): 346-353..
引用本文: 柳典, 刘晓阳. 地基GPS遥感观测北京地区水汽变化特征. 应用气象学报, 2009, 20(3): 346-353.
Liu Dian, Liu Xiaoyang. Variation features of atmospheric precipitable water vapor derived from groud-based GPS in Beijing. J Appl Meteor Sci, 2009, 20(3): 346-353.
Citation: Liu Dian, Liu Xiaoyang. Variation features of atmospheric precipitable water vapor derived from groud-based GPS in Beijing. J Appl Meteor Sci, 2009, 20(3): 346-353.

地基GPS遥感观测北京地区水汽变化特征

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40675003

云南省省院省校科技合作项目 2006YX39

Variation Features of Atmospheric Precipitable Water Vapor Derived from Groud-based GPS in Beijing

  • 摘要: 利用2004—2007年SA34(北京大学)站的GPS观测数据,运用GAMIT软件解算反演了间隔30min的连续变化大气水汽总量(PW)。与北京南郊观测场得到的探空结果作比较,均方根误差(RMSE)在2~3mm之间。通过对大气水汽作月平均,得到每月的大气水汽总量口变化曲线,并初步分析了夏季水汽日变化与地面比湿、降水、地面气温以及地面风矢量的关系。结果表明:北京地区夏季7月大气水汽总量最小值出现在08:00(北京时)左右,8月大气水汽总量最小值出现在08:00到12:00左右(各年表现出一定的差异),夏季大气水汽总量的最大值出现在01:00到03:00;7月和8月的日变化在夜间变化趋势有所不同;大气水汽总量最大值出现时刻与地面小时降水有一定相关性,且大气水汽总量的日变化明显受风矢量日变化的影响。通过对大气水汽总量的时间序列进行小波分析,得到1年大部分时间里,水汽变化存在大约12d的周期。采用前期的大气水汽总量平均值和短时大气水汽总量增量两个条件进行降水的判断,认为夏季降水的出现时刻与差值的高值区有比较好的对应。
  • 图  1  2004年(a) 和2005年(b) GPS与探空大气水汽总量对比散点图

    Fig. 1  Scatterplots of PW derived from GPS and radiosondes for 2004(a) and 2005(b)

    图  2  2004—2007年7, 8月北京地区平均大气水汽总量日变化

    Fig. 2  Mean diurnal variation of PW in July and August from 2004 to 2007 in Beijing

    图  3  北京2006年7,8月的大气水汽总量、小时降水量、地面比湿和地面气温日变化对比图

    Fig. 3  Diurnal variations of PW, hourly precipitation, surface specific humidity and surface temperature in July and August 2006 of Beijing

    图  4  北京地区2006年7, 8月大气水汽总量和风矢量的日变化对比

    Fig. 4  Diurnal variation of PW and wind vector in July and August 2006 of Beijing

    图  5  2004年北京地区大气水汽总量Morlet小波分析

    (a) Morlet小波功率谱, (b)全局小波功率谱

    Fig. 5  The Morlet wavelet analysis of PW for 2004 in Beijing

    (a) Morlet wavelet power spectrum, (b) global wavelet spectrum

    图  6  2007年北京地IK大气水汽总fi Morlet小波分析

    (a) Morlet小波功率谱, (b) 全局小波功率谱

    Fig. 6  The Morlet wavelet analysis of PW for 2007 in Beijing

    (a) Morlet wavelet power spectrum, (b) global wavelet spectrum

    图  7  北京地区2004—2007年月平均大气水汽总量

    Fig. 7  Monthly mean PW from 2004 to 2007 in Beijing

    图  8  2004年7月北京地区大气水汽总量变化与小时降水量的对应曲线

    Fig. 8  Graph of PW variation and hourly precipitation for July 2004 in Beijing

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出版历程
  • 收稿日期:  2008-06-20
  • 修回日期:  2009-02-04
  • 刊出日期:  2009-06-30

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