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全球探空站附近GPS掩星观测资料误差估计: 随着全球导航卫星系统(GPS)掩星探测技术在大、小卫星上的广泛应用,掩星资料同化在提高数值天气预报精度和提升台风预报能力等方面应用的成效日趋显著。观测误差是掩星资料同化的必要输入参数。本文利用2016年1月1日至2020...; 王明明

基于GPS掩星的单频处理验证及精度分析: 2023年; 基于FY-3E卫星上的GPS掩星观测数据对单频掩星处理算法进行验证并分析其精度。首先由L_1频点的载波相位观测和伪距观测C_1计算出相对电离层TEC(relTEC);然后重构第二频点的载波相位观测L_(2)^(*),并反演大气折射率产品;最后验证和分析单频相对电离层电子总含量relTEC、重构L_(2)^(*)附加相位和折射率产品的精度。结果表明:1)单频计算得到的relTEC和L_(2)^(*)附加多普勒与双频结果的相关性系数多数大于0.95;2)L_(2)^(*)附加多普勒的相对平均偏差多数小于0.2%,相对标准差多数小于0.4%;3)单、双频反演折射率相对ERA5数据的bias和RMS指标一致性良好,位势高度在25 km以上单频反演的折射率精度相比双频有微弱降低。; 田浩然孟祥广孟祥广孙越强杜起飞王先毅孙越强谭广远白伟华; 关键词：GPS掩星折射率

一种基于北斗卫星信号进行GPS掩星观测的方法及系统: 本发明涉及GNSS无线电掩星大气探测技术领域，特别涉及一种基于北斗卫星信号进行GPS掩星观测的方法及系统。本发明方法包括：通过GNSS掩星接收机接收的信号对接收机进行捕获跟踪定位，获取GNSS掩星接收机在北斗卫星系统时空...; 王卓焱王先毅孙越强杜起飞白伟华刘黎军蔡跃荣王冬伟仇通胜孟祥广夏俊明李伟吴春俊刘成李福乔颢柳聪亮程双双曹光伟胡鹏尹聪张璐璐张浩黄飞雄谭广远

GPS掩星资料质量控制、误差估计和应用研究: 全球定位系统(GPS)掩星观测是一种独特的主动遥感卫星观测,通过临边探测技术实现对地球大气的全球、高精度、高垂直分辨率、全天候且长期稳定的观测。由于其资料特性,掩星观测已在电离层、气候、气象研究以及业务天气预报中体现独特...; 徐徐; 关键词：GPS掩星热带气旋

利用FY3C与FY3D GPS掩星资料研究中低纬地区偶发E层形态的比较: 2022年; 偶发E层(sporadic E,Es)是主要发生在90~120 km高度的电子密度显著增强的电离层薄层,Es层的存在会导致掩星观测中全球导航卫星系统信号强度和相位的强烈波动。利用2019-01—2021-12风云三号C(Fengyun-3C,FY3C)和风云三号D(Fengyun-3D,FY3D)卫星GPS(global positioning system)掩星观测的50Hz信噪比数据提取Es层信息,进而对两颗卫星数据分别反演得到的60°S~60°N中低纬地区Es层发生率的时空分布及季节变化进行比较。结果发现,虽然两颗卫星掩星资料得到的Es层发生率分布形态基本一致,均反映了Es层的发生率与地磁场和中性大气背景风场的相关性,但在大部分季节和地区,由FY3D得到的Es层发生率低于由FY3C得到的结果,北半球夏季中纬地区尤为明显,而FY3C反演结果与基于电离层与气候星座观测系统掩星数据的反演结果更为接近。导致差异的可能原因包括两颗卫星信噪比廓线的上边界高度分布和地方时覆盖上的差异、两颗卫星掩星接收机噪声水平的差异等。上述结果表明,后续融合两颗卫星的掩星数据进行Es层相关研究时,可能需要顾及两颗卫星接收机的不同噪声水平,在Es层发生的判定策略上进行针对性调整。; 罗佳徐晓华; 关键词：掩星

GPS掩星气压的评估及质量控制被引量：1: 2021年; 以探空数据为参考,将2014年1月1日—12月31日的COSMIC掩星气压作为GPS掩星试验样本,将中国区域划分为4个气候区,从双权重平均值、双权重标准差及相关系数角度对GPS掩星气压进行评估,并根据其统计结果进行质量控制。结果显示:双权重平均值和双权重标准差相较传统方法统计出的平均值和标准差更不易受异常数据的影响,评估结果更加准确。4个气候区之间气压的双权重平均值差异较小;双权重标准差在亚热带季风气候区的数值较小(小于6 hPa)、在温带季风气候区较大(最大可达15 hPa)。以探空数据为参考,气压偏差的统计表明,亚热带季风气候区从低层到高层都为正偏差(0.8 hPa左右),其他三个气候区在6 km以下多为负偏差、6 km以上为正偏差(0.5 hPa左右)。根据相关系数的统计,将相关系数确定为0.80,并根据各气候区不同的统计结果划分阈值区间;质量控制结果显示,错误点大多分布在GPS掩星气压与探空气压相差较大的区域,两步质量控制的错误数据百分比大部分在5%以内;对比质量控制前后GPS掩星气压与探空气压之间的相关系数表明,质量控制后两者的相关性得到明显改善。; 程凯琪郭启云杨荣康李昌兴; 关键词：GPS掩星

GPS掩星观测误差和边界层高度的判别: GPS掩星反演产品弯角和折射率包含大量有价值的大气边界层信息。已有研究表明,折射率和弯角的梯度变化可以用来判别边界层高度。但是,GPS无线电信号在低层大气容易出现多路径现象,这就会给弯角和折射率带来很大的反演误差。用局地...; 孟恬; 关键词：COSMIC掩星边界层高度; 文献传递

GPS掩星观测误差和边界层高度的判别被引量：2: 2021年; 使用2007-2014年COSMIC全球海洋掩星资料,分别用弯角和折射率梯度的极值来判别全球海洋边界层高度(分别记为PBL^(BA)和PBL^(N)),探讨了边界层高度处的局地波谱宽度(local spectral width,LSW)、折射率的垂直梯度、以及弯角和折射率判别的边界层高度差(记为PBL^(diff),PBL^(diff)=PBL^(BA)-PBL^(N))之间的关系。结果表明:大气折射率的垂直梯度与LSW存在明显的线性关系,在第一、第二边界层高度处,其相关系数可达0.60和0.68。折射率垂直梯度主要由干项和湿项构成,在低纬度地区,湿项是折射率的主要贡献项。折射率垂直梯度湿项与LSW在第一、第二边界层相关系数可达0.68和0.69。第一边界层PBL^(diff)随着折射率垂直梯度增大而增大,当折射率梯度绝对值达到80 N-unit·km^(-1)和100 N-unit·km^(-1),PBL^(diff)可达100 m和160 m。; 孟恬杨胜朋杨胜朋; 关键词：COSMIC掩星边界层高度

热带地区GPS掩星观测传播路径上影响参数变化与水汽折射率局部强梯度的关系: 2021年; 热带对流层低层的大气折射率场比其他地区受水汽的影响更大.在这项研究中,文章首先将2009年气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC)的无线电掩星数据与CloudSat云剖面雷达资料进行了匹配.然后,基于模式模拟,又研究了掩星射线路径在何处以及为什么与其上下的射线路径相交.利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析作为射线追踪观测算子的输入,在热带对流层低层模拟得到的掩星影响参数沿着某些射线路径恒定.为简洁起见,文章把某射线路径与其上下射线相交这一现象称为一次掩星多路径模拟.在二维掩星平面上,把模式模拟得到的射线轨迹叠加在大气折射率垂直和水平梯度分布场上,可以生动地说明掩星多径模拟事件发生折射率梯度的关系.统计结果表明,造成掩星多路径现象的主要原因是在距近地面点水平距离300km范围内大气水汽折射率有较强的局部垂直梯度.掩星多路径现象大多在5km影响高度下发生,最大发生频率在3.4km影响高度附近(约1.8km几何高度).不管是有云还是晴空条件,多路径现象和水汽折射率局部强垂直梯度都有可能存在,但在层积云环境下最为常见.; 杨胜朋邹晓蕾

通过影响高度多路径质量控制改进热带对流层低层GPS掩星资料同化效果被引量：3: 2020年; 与观测气象、电离层和气候的GPS卫星计划COSMIC-1相比,COSMIC-2有更大功率的GPS接收天线,高2倍的采样率(100 Hz),小3倍的轨道倾角(24°)。因此,COSMIC-2和未来小卫星将为热带地区提供前所未有的大量无线电掩星观测资料。因为热带对流层低层水汽含量高,折射率有局地大梯度,违背大气球对称性假定,造成影响多路径现象,所以热带地区的掩星资料同化具有较大挑战性。本文首先利用之前研究中提出的影响参数多路径质量控制方法,去除热带对流层低层弯角模拟中出现影响参数多路径现象的资料,然后使用有限射线长度二维(2D)路径追踪观测算子和一维(1D)Abel变换观测算子,进行GPS弯角资料同化。结果表明,如果射线路径限制在离近地面点±300~400 km的水平距离以内,有限射线长度2D路径追踪观测算子得到的弯角模拟与2D射线追踪观测算子得到的弯角廓线之差不仅无偏,而且其标准差远比1D Abel的弯角模拟精度高。此外,无论采用1D Abel变换还是有限射线长度2D路径追踪观测算子来模拟弯角,影响参数多路径质量控制方案都能进一步改进GPS掩星弯角资料同化和预报精度。; 邹晓蕾刘辉

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