【摘要】：對流層作為地球大氣層中最接近地表的重要組成部分,常常與各類天氣事件和氣候現(xiàn)象的形成密不可分。對流層水汽時空變化較為活躍,常規(guī)大氣探測手段難以捕捉其時空分布特點,地基GNSS技術具備高精度、高時空解算分辨率、全天候觀測等優(yōu)點,已逐步成為現(xiàn)代氣象應用中最具潛力的新型探測手段。本文以地基GNSS技術為主展開科學研究,學習和了解了地基GNSS聯(lián)合PPP技術反演對流層水汽的理論知識,以Bernese軟件PPP技術為基礎進行了對流層天頂水汽探測,接著采用C++語言編寫的地基GNSS水汽層析軟件獲取了水汽三維分布信息,最后基于CODE提供的長時間對流層產(chǎn)品,初步探尋了全球氣候變化特征,為地基GNSS技術與理論應用于現(xiàn)代氣象系統(tǒng)和氣候監(jiān)測等方面奠定基礎。本文的主要研究工作及取得的成果如下:(1)在地基GNSS技術探測二維水汽方面,分析了GNSS四系統(tǒng)PPP技術反演水汽的精度差異以及組合反演對性能提升幅度,利用全球分布的MEGX跟蹤站數(shù)據(jù)進行GNSS四系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行大氣可降水量的反演實驗,并以CODE對流層產(chǎn)品和探空數(shù)據(jù)為參考,詳細對比分析了單系統(tǒng)和多系統(tǒng)組合解算的ZTD/PWV結果差異,評估了多系統(tǒng)組合獲取ZTD/PWV序列的性能指標。結果顯示:不同導航系統(tǒng)解得的ZTD/PWV結果存在明顯的差異,多系統(tǒng)組合觀測值獲取的水汽序列結果最為穩(wěn)健,GNSS組合獲取的ZTD結果相對于GPS、GLONASS、Galileo和BDS單系統(tǒng)結果分別提升10.91%、19.04%、33.21%和70.16%;GNSS組合PWV反演精度相比GPS、GLONASS、Galileo和BDS單系統(tǒng)結果分別改進3.45%、16.16%、16.45%和41.78%。(2)根據(jù)地基GNSS技術層析三維水汽的基本原理,采用C++編寫了一套地基GNSS三維水汽層析軟件,在此基礎上針對傳統(tǒng)層析實驗中GNSS信號利用率較低的問題,提出了一種顧及邊界入射信號的多模組合層析方法,并采用香港衛(wèi)星定位參考站網(wǎng)12個測站數(shù)據(jù)和探空水汽產(chǎn)品進行了實例分析。實驗結果表明:相較于傳統(tǒng)GPS層析方法,多模組合信號和邊界入射信號的引入均能增加有效觀測數(shù)據(jù)的數(shù)目,在空格率上分別改善了4.2%和17.22%,整體精度在MAE上分別改進了1.79%和7.00%,在RMS上分別改進了1.41%和7.46%;而融合兩類信號的新水汽層析方法的有效觀測數(shù)最多,空格率平均改進了21.01%,在MAE和RMS上分別擁有8.22%和9.13%的精度提升。(3)采用CODE機構提供的長達13年的對流層重解算產(chǎn)品,試圖利用全球分布的GNSS監(jiān)測站的對流層參數(shù)來探尋氣候變化特征。通過分析GNSS并址站間對流層參數(shù)的一致性,發(fā)現(xiàn)接收機天線類型的更換大多會破壞長時間序列的平穩(wěn)性;為此統(tǒng)計了各站天線類型更替情況,并引入一種糾正方法對ZTD偏差進行補償,結果表明該方法對于因天線類型更替造成的偏差具有明顯的改正效果;在后續(xù)的對流層產(chǎn)品時間序列分析中,分別從ZTD和水平梯度序列中獲取了年均值、年振幅、初始相位和趨勢變化等信息,進而分析了全球大氣水汽的周期變化信息及其空間相關性,發(fā)現(xiàn)大氣水汽變化和水汽循環(huán)流動均處于全球平衡的狀態(tài)。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P228.4;P412.2
【圖文】：

對流層先驗模型的選取

對流層估計模型與時間間隔的設置3)數(shù)據(jù)解算

Bernese軟件PPP數(shù)據(jù)處理流程

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關碩士學位論文 前2條

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本文編號：2757859