[发明专利]一种对流层层析方法

权利要求书

1.一种对流层层析方法，其特征在于，在现有GNSS测量的水汽数据的基础上，加入静止卫星风云4A获得的分层大气可降水量观测值数据，所述风云4A获得的分层大气可降水量观测值包括低层水汽观测值、中层水汽观测值和高层水汽观测值，并合理确定GNSS测量的水汽数据与风云4A获得的分层大气可降水量观测值数据这两类水汽数据的权比，得到一种更准确的对流层层析模型，并在该对流层层析模型下进行对流层层析；其中，利用探空资料分别对所述两类水汽数据进行评估，将得到的中误差的比值作为权比，并采用乘法代数重建技术迭代求解所述对流层层析模型中的层析方程组，且乘法代数重建技术迭代所需的初始水汽密度场由美国气象环境预报中心提供；且具体地：

建立所述更准确的对流层层析模型包括如下步骤：

沿着GNSS接收机到GNSS卫星信号线路径l，斜路径可降水量SWV与水汽密度N_w之间的关系用积分表示为：

SWV＝∮_lN_wd_l (1)

对每一条SWV信号线的积分近似为：

SWV(i)＝∑_jΔS(i，j)x(j) (2)

其中，ΔS(i，j)为第i条信号线穿过第j个网格的截距，x(j)为第j个网格的水汽密度未知数；

将风云4A反演的分层PWV数据附加到层析模型构成约束条件进行联合层析反演；风云4A分层PWV数据同样按照式(2)建立方程，但由于风云4A是基于sigma压力坐标确定分层PWV数据的边界，需要将其转换为层析模型的几何高度；采用欧洲中期天气预报中心提供的第五代全球大气再分析地表气压确定分层PWV数据边界处的气压值

其中σ_k为sigma系数，具体为1.0，0.9，0.7和0.3；为第i个风云4A水汽图像像素中心点的第五代全球大气再分析地表气压，即ERA5地表气压；

然后利用ERA5分层位势数据插值得到各分层PWV数据边界处的位势，使用下式近似得到相应的几何高度H：

H＝Φ/g (4)

其中Φ为各分层PWV数据边界处的位势，g为重力加速度；

最后，引入水平约束、垂直约束和顶层约束，得到融合风云4A分层水汽的对流层层析函数模型：

其中，B_GNSS、B_FY和V均为系数矩阵；X为水汽密度未知数向量；SWV_GNSS为GNSS SWV观测值；LPW_FY为风云4A分层PWV观测值，包括低层水汽观测值、中层水汽观测值和高层水汽观测值；然后再合理确定风云4A分层PWV数据与GNSS测量的水汽数据的权比。