基于CORS的北部湾经济区暴雨灾害监测与预报关键技术研究

暴雨灾害的监测与预报是当前急需解决的难题。申请者提出利用北部湾CORS系统实时监测大气中水汽含量与分布，进而来研究暴雨灾害的监测与预报的新方法和新理论。. 具体研究：结合北部湾经济区的已有气象资料来修正对流层加权平均温度的计算公式,利用修正的公式来反演北部湾不同地形条件下和不同季节大气可降水量及其分布特征; 获取CORS系统实时高精度绝对PWV(Precipitable Water Vapor)的数据序列和斜路径上的水汽含量SWV(Slant water vapour), 通过层析技术获得大气水汽的三维分布结构;分析降水量与对应的CORS/PWV峰值的关系，得到CORS/PWV预报暴雨的特性，并分析CORS/PWV分布与雨带摆动的对应关系,为监测和预报北部湾经济区暴雨天气提供充足的信息，改善数值天气预报初始湿度场的精度，提高天气预报的准确率，以减少暴雨灾害造成的损失。

水汽空间分布的不均匀性及伴随时间变化的迅速性，是天气和气候变化的主要驱动因素，是某些灾害性天气形成、演变中的重要因子。因此在气象学、天气预报学中，最重要的基本问题之一就是要求精确测量出大气水汽的分布、变化、数值。. 我们综合利用北部湾CORS数据和广西范围内四个探空站（南宁、桂林、梧州和百色）2011年1月-11月的探空数据，建立单站对流层加权平均温度（Tm）模型和综合Tm模型。其中单站模型只利用该站的探空资料建立Tm模型，而综合模型则利用四个站的探空资料综合建立Tm模型。从月和年度两方面分析所建立的单站和综合模型的精度，并与已有的Tm模型以及Bevis模型进行对比分析。对于缺少气象观测数据的GPS站，利用插值获得GPS反演大气可降水量(PWV)所需的气象参数。通过标准大气（SA）模型分析插值得到的GPS站气压与相邻探空站气压、GPS站与探空站之间高差的关系，得到基于分段高差的气压插值公式。利用该气压插值公式、Saastamoinen干延迟模型与建立的局地加权平均温度模型将四个IGS站（BJFS、KUNM、LHAZ和TWTF）提供的对流层天顶延迟转化得到大气可降水量（GPS PWV），与探空大气可降水量（RS PWV）进行对比，结果表明在不同高差条件下，基于分段高差的气压插值模型计算得到的GPS PWV与RS PWV差值的均方根误差为1-3mm，说明该气压插值模型可应用于无气象数据的GPS反演PWV。利用EGNOS模型计算ZTD的有效性和可能达到的精度进行了评估，并分析了EGNOS模型在亚洲地区的适用情况，研究结果表明：（1）相对于IGS站实测ZTD，亚洲地区EGNOS模型计算ZTD的bias和RMS分别为-0.18cm和5.98cm，在中国地区其bias和RMS分别为0.81cm和6.13cm；（2）bias和RMS在时间上的分布呈现明显的季节变化规律，bias表现为夏季最大，秋季最小，而RMS为夏季最大，冬季最小；（3）在空间分布上，bias随着纬度和高程的变化无明显规律，但随着高程或者纬度的增加RMS总体上都有递减的趋势，在西部和北部高纬度地区，年均bias和RMS变化相对较小。在基金资助下，现已发表学术论文19篇，其中核心期刊论文11篇、EI论文3篇，另外3篇论文已被“测绘学报”、“桂林理工大学学报”录用。