融合GPT2w模型与GNSS技术获取大气可降水量开题报告

流程图：

涉及公式：

GPT2w-P/T/e/Tm

Wp=α0 α1cos2πdoy365.25 β1sin2πdoy365.25 α2cos4πdoy365.25 β2sin4πdoy365.25 (1)

式中，Wp为格网点处的气压、温度、水汽压和Tm等气象参数值，α0为平均值，(α1，β1)为年周期振幅，(α2，β2)为半年周期振幅，这些模型系数可结合外部格网文件gpt2_1w.grd.和测站坐标，采用双线性内插法获取。

ZWD计算方法：

ZWD=10-6（k2' k3Tm)Rd(λ 1)gme (2)

式中，k2'、k3以及Rd均为模型中的经验常数，本文中，取k3=3.776×105(K2hpa-1)，k2'=k2-k1(mvmd) (Khpa-1)，k1=77.604，k2=64.79，mv=18.0152，md=28.9644，Rd=287.054(J/kg/K)。

参数互融PWV的计算方法：

PWV=K×ZWDK=105Rvk3Tm k2' (3)

式中，K是水汽转换系数，Rv为水汽比其气体的常数，Rv=461J/kg·K，其它参数同（2）。

直接法PWV的计算方法：

PWV=102Rd(λ 1)gmRves (4)

地面露点PWV计算方法：

PWV=expb0' b1'Td 5

b0'=0.02r1 r2-r3b1'=0.062exp0.036H 0.12-r4 (6)

r1=exp(-1.975H2 3.983H 0.400)r2=0.7φ-25.02 1.2exp(-1.28H2-0.69H)r3=0.0r4=0.017（φ-25.0）2 0.6exp(-2.0H) (7)

式中，Td为露点温度(℃)；b0'、b1'为经验系数；H为海拔高度(km)；φ为地理纬度。

探空PWV计算方法：

PWV=1gmPZP0qdpq=622ep-0.378e (8)

式中，q 为空气比湿气(g·kg-1)，P0和PZ为地面高度和Z 高度上的气压(hPa)。

积分法Tm计算方法：

Tm=(eT)dz(eT2)dz (9)

式中，T为绝对温度(K)，z为分层高度(km)。

本地化Tm计算方法：

Tm=0.7967Ts 47.4689 (10)

式中，Ts为探空站地面温度(K)。

e计算方法:

e=6.1078×ea×Tdb Td (11)

式中，Td为露点温度℃，a为系数常数：温度高于0℃时，a=17.26，b=237.29；温度低于-40℃时，a=21.87，b=265.49；当温度在两者之间，a和b可采用线性内插获得。

[1] 黄良珂,吴丕团,王浩宇,刘立龙.中国西南地区GPS大气水汽转换系数模型精化研究[J].大地测量与地球动力学,2019,39(03):256-261.

[2] 李国平,黄丁发.GPS气象学研究及应用的进展与前景[J].气象科学,2005, 25(6): 651-661.

[3] 李国平.地基GPS气象学[M].北京:科学出版社, 2010.

[4] 陈世范. GPS气象观测应用的研究进展与展望[J].气象学报,1999, 57(2): 242~252.

[5] 李国平.地基GPS遥感大气可降水量及其在气象中的应用研究[D]. 西南交通学,2007.

[6] BHM J,MLLER G,SCHINDELEGGER M,etal.Development of an Improved Empirical Model for Slant Delays in theTroposphere(GPT2w) [J].GPS Solutions, 2015, 19(3):433-441.

[7] 高志钰. 区域大气可降水量反演及应用研究[D].兰州交通大学,2019.

[8] 杨景梅,邱金桓.我国可降水量同地面水汽压关系的经验表达式[J].大气科学,1996(05):620-626.

[9] 石小龙,尚伦宇,尹远渊,黄振,黄艇,程航,李鸿强.大连地区GPS反演大气可降水量的变化特征[J].高原气象,2014,33(06):1648-1653.

[10] 柯莉萍,张艳,陈银东,杨洋,阎廷.探空与地面露点温度两种资料反算大气可降水量间差异对比[J].中低纬山地气象,2020,44(05):26-31.

[11] 向玉春,陈正洪,徐桂荣,陈波,程亚平.三种大气可降水量推算方法结果的比较分析[J].气象,2009,35(11):48-54.

[12] 卢士庆,闫宾,刘晓东.几种求算大气可降水量方法比较[J].内蒙古气象,2009(01):15-18.

[13] 翟树峰,吕志平,李林阳,吕浩,邝英才,王方超.基于GPT2w模型化加权平均温度反演可降水量[J].大地测量与地球动力学,2019,39(07):733-737.

[14] 郭彬洋,李黎,谢威,周嘉陵,李媛,顾嘉伟,张振.长三角地区加权平均温度本地化模型拟合[J].导航定位学报,2019,7(02):61-67.

[15] 李松青. 基于GPT2w模型的区域大气可降水汽研究[D].桂林理工大学,2018.

[16] Viswanadham Y.The Relationship between TotalPrecipitable Water and Surface Dew Point [J]. Journal of Applied Meteorology,2010, 20(1):3-8.

[17] Atwater M A, Ba Ll J T.Comparison ofRadiation Computations Using Observed and Estimated Precipitable Water [J].Journal of Applied Meteorology, 1976, 15(12):1319-1320.

[18] Bevis M, Businger S, Herring T A , et al. GPSmeteorology: Remote sensing of atmospheric water vapor using the globalpositioning system[J].Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 1992, 97(D14):15787-15801.

[19] Means J D, D Ca yan. Precipitable Water fromGPS Zenith Delays Using North American Regional Reanalysis Meteorology [J].Journal of Atmospheric Oceanic Technology, 2013, 30(3):485-495.

[20] YiBin Yao, Shuang Zhu, ShunQiang Yue. Aglobally applicable, season-specific model for estimating the weighted meantemperature of the atmosphere [J]. Journal of Geodesy, 2012, 86(12).

[21] Fei Yang, Jiming Guo,Xiaolin Meng,JunboShi,Di Zhang,Yinzhi Zhao. An improved weighted mean temperature (Tm) modelbased on GPT2w with Tm lapse rate [J]. GPS Solutions: The Journal of GlobalNavigation Satellite Systems, 2020, 24(1).