[发明专利]一种利用气象资料计算局部天顶对流层湿延迟的新方法

摘要

本发明公开了一种利用气象资料计算局部天顶对流层湿延迟的新方法,属于空间大地测量技术领域。该方法根据待求地区的历史垂直剖面气象数据计算得到当日加权平均温度、水汽直减因子等气象参数，具体步骤：计算待求时日的垂直剖面气温值；构建水汽压衰减模型并计算待求时日的垂直剖面水汽压；计算平均加权温度；计算水汽直减因子；计算当日对流层湿延迟。本发明深入研究了影响对流层湿延迟气象参数的变化特征；可根据地表较易获取的气温、气压、水汽压等参数，准确求得该地对流层湿延迟值，相比目前的全球对流层延迟模型具有更高的精度。

主权项

1.一种利用气象资料计算局部天顶对流层湿延迟的新方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：计算待求时日的垂直剖面气温值：设当前年份为year₀，当前时日t，待求地区大地高为h₀，此时地表温度为在以往N年的气温资料中，搜寻各年份中地表温度与最接近的时日(记为：t')对应的垂直剖面温度平均值代表当前年积日时的垂直剖面温度值，即其中表示该地区上空高度为l、year₀年、t时的气温；表示i年前(i＝1,2,…,N)，地表温度与最接近的时日(即t'时)高度为l处的气温值。由此可得待求时日的垂直剖面气温值；步骤二：构建水汽压衰减模型并计算待求时日的垂直剖面水汽压：利用待求地区历史水汽压资料统计待求时日前N年，0～H1、H1～H2、H2～H3高度范围的水汽压梯度平均值；设以上三个高度范围对应的水汽压梯度平均值之比为K1:K2:1，其中K1(K2)利用0～H1(H1～H2)高度区间的水汽压梯度平均值除以H2～H3高度区间的水汽压梯度平均值得到，从而建立该地区的水汽压衰减模型如下。式中K0根据下式计算：公式(2)中表示当年时间为t、高度为l处的水汽压；表示当年时间为t时的地表水汽压，h₀表示待求地区大地高；步骤三：计算平均加权温度：按照下式并结合步骤一、二计算得到的垂直剖面气温、水汽压值计算加权平均温度：式中表示当年t时的加权平均温度；步骤四：计算水汽直减因子：首先利用历史气象资料计算以往N年的水汽直减因子真值：式中，为year₀‑i年(即i年前)、t时的水汽直减因子；R、g_m、k₂'、k₃均为常数，分别取值8.3143J/K/mol、9.80665m/s²、16.52K/hPa、377600K²/hPa；表示year₀‑i年、t时的地表水汽压；表示year₀‑i年、t时的加权平均温度，根据(4)式求得；表示year₀‑i年、t时的对流层湿分量延迟值，具体可由下式计算：式中表示year₀‑i年、大地高为l、时间为t时，天顶方向大气湿分量折射率，Z_w^‑1表示水汽可压缩因子，由(8)式求出：求得后，对其求平均，如(9)式，为平均后结果：随后对平均值进行低通滤波，如(10)式：式中滤波后结果，以此代表当年t时的水汽直减因子值；W为滤波窗口；△t为采样间隔；当t+i·△t大于一年当中时间最大值时，将该值减去Y/△T，Y＝365天；步骤五：计算当日对流层湿延迟。按照公式(11)，即Askne&Nordius公式，代入由本专利计算的加权平均温度和水汽直减因子值并结合地表水汽压即可得到对流层湿延迟值：式中表示当年t时的对流层湿延迟值。