PDF《Reprint 572》

3 2. GPS/PWV 原? GPS无线电波在大气中的传输因受到大气介质的折射而沿曲线前进,传 播速?和在真空的速?相比下发生延迟效应.总延迟距? L ? 与大气折射? 有关: ∫ = ? s Nds L 其中N为无线电波沿曲线 s 传播时经过大气的折射?.N 和大气的?态有 以下的关系[1]: ? ? ? ? ? ? + + ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? * ? =

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03 .

4 T P T P T P f n N v v d e 其中ne 为大气中的电子密?,f 为电波的频?, Pd 为乾空气的部分气压, Pv 为湿空气的部分气压,T 为大气温?.程式中右面第一项代表电?层的 影响,第二项代表乾空气的影响,而第三项则为大气中水汽部分的影响. 电?层的影响可以透过同时分析?同频?的GPS信号差??确定,而乾 空气的影响可以通过静?模型?计算[1].因此我们可以将前?项从总延迟 中抽?出?,得出嗨糠值淖苁映 w L ? . 总天顶湿延迟(Zenith Wet Delay, ZWD)与总湿延迟的关系为 θ csc w L ZWD ? = 其中θ 为天顶角.大气中的垂直(z)总水汽?是 ∫ = dz PWV v ρ

4 其中ρv 为空气中的水汽密?.Bevis等[2]证明,ZWD与PWV有以下关系: ZWD PWV * Π = (1) 而程式中的投影函?是 ? ? ? ? ? ? ? + = Π

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10 wk k T k R m v ρ (2) 投影函?中的k1, k2, k3, w 为物?常?,ρ 为水的密?,Rv 为大气常?(水汽),而Tm 为大气的平均温?.Tm 与地面温?Ts 和温??线有关.通过分 析香港1995至2002 ?的探空资?,得出Tm 和Ts 的线性关系: s m T T

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106 + = (3) 3. GPS/PWV 实时分析系统 香港地政总署设置於香港境内的双频GPS地面接收器自2001?开始逐步 投入业务运作,??从2002?的五台接收器增加到2004?的?台.每15分 钟将接收围内的GPS卫星轨道、导航以及该站点的气象?偷较愀厶 文台总部进?分析.天文台与香港?工大学合作发展的实时分析系统,采 用由美国麻??工大学发展的GAMIT程式[3]对GPS?髟ご?,计算 ZWD,再?用方程(1)-(3),每15分钟计算每一个GPS站附近的大气垂直总 可?水?PWV,并透过网页向预报员发布.图一显示香港GPS地面接收器的 分布,和2004?4月4-5日根扛GPS站?扑愠?的二十四小时PWV 变化.

5 为?评估GPS/PWV的可靠性,我们?用探空资?推算的PWV?作对比.图 二是2002?6月至9月每天早上00 UTC的GPS/PWV与探空/PWV的比较.结果显 示GPS/PWV和探空/PWV十分吻合,相关系?达0.93,均方差只有2.9毫米, ?值与其它研究?同[4]. 4. GPS/PWV与?雨的关系 由於每一个GPS站所处的高??一样(由20米到260米?等),它们之间的 PWV?值必然存在系统性的分别,?能透过它们的绝对值?比较大气水汽的 区域性差?.要除去系统差?,我们对每一个G........