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572 全球卫星定位系统 (GPS) 水汽资料 在暴雨临近预报中的发展和应用 李炳华、黎守德 第十九届粤港澳气象科技研讨会, 中国,广东阳江,2005 年3月1-3 日 全球卫星定位系统(GPS)水汽资? 在?雨?近预报中的发展和应用 ?炳华 ?守德 香港天文台 摘要 全球卫星定位系统 (GPS) 信号的延迟和大气的水汽含?有十分密? 的关系.

透过 GPS 资?天顶延迟的分析,可以估计当时大气的垂直总可 ?水? (PWV).另一方面,由於大气中充足的水汽含?是发生?雨的必需 条件,因此通过对 PWV 的监测,预报员可以对?雨发生的可能性作出客观 的评估,从而提升?近预报的能?. 香港天文台与香港?工大学近?合作发展?一套软件,?用香港境内 GPS 接收器所搜集的资??断分析境内 PWV 的时空分布和变化.该软件在

2004 ?雨季进?业务试验,效果?想.在大雨案?研究中,系统成功地 捕捉?雨的发展和变化.本文简介该系统的设计原?,评估系统在?雨? 近预报应用中的表现,及探讨将?的研究发展方向. Development and Applications of Global Positioning System (GPS) Water Vapour in Rainstorm Nowcasting P.W. Li and Edwin S.T. Lai Hong Kong Observatory Abstract The delay of the Global Positioning System (GPS) signal has high correlation with the water vapour contents in the atmosphere. By studying the zenith delay of the GPS data, we can estimate the vertically integrated precipitable water (PWV). Meanwhile, as an abundance of water vapour is a necessary condition for the occurrence of rainstorm, by monitoring the real-time changes of PWV, forecasters can make an objective assessment on the probability of rainstorm, thereby improving the nowcasting capability. The Hong Kong Observatory in collaboration with the Hong Kong Polytechnic University has recently developed a software for analyzing the

2 local GPS data to estimate the temporal and spatial distribution of the PWV. The software, put into operational trial in the rain season of 2004, produced satisfactory results. In selected rainy cases, the software successfully captured rainstorm development and evolution. This paper discusses the design principles of the software, evaluates its performance in terms of rainstorm nowcasting, and explores further research and development directions.

1 . 引言 大气中的水汽含?是t解大气变化的一个十分重要的讯息.大气中的水 汽可以?用探空气球或微波?射计??.前者一般每隔?或者十二个小时 才进?一次探测,对掌握中小尺?对?活动的效用十分有限.后者虽然可 以作?续观测,但由於微波容?被雨点吸收或散射,回波信号一般在?雨 天气下的杂信很大,因此并?适宜在大雨的环境下应用.加上微波?射计 成本既昂贵,又只能提供单点?,所以应用并?普遍. 近?的研究发现透过分析全球卫星定位系统(GPS)信号的延迟,可以 准确推算大气中的水汽含?.加上GPS信号对水滴、冰晶等凝固水态并?敏 感,因此??上可以在任何天气环境下?续?断探测大气中的水汽含?. 兼且GPS接收器价格?宜,容?安装,?GPS水汽探测技术在气象界中的应 用越?越受到重视. 由於大气中蕴含充足水汽是?雨发生的必要条件,透过对GPS信号的? 断监测,预报员可以?准确地评估?雨出现的机会.香港天文台与香港? 工大学近?合作发展?一套实时GPS水汽分析系统,每15分钟计算香港地区 的大气垂直总可?水? (PWV).该系统在2004?雨季进?业务试验,24小 时?断分析境内PWV的时空分布和变化.本文介绍该系统的设计和系统在大 雨案?中的应用效果.