1. 研究目的与意义
1.1 研究意义
暴雨作为一种灾害性天气，往往会造成洪涝危害。排水不畅易使农作物根系活动受到抑制，从而导致减产，水流湍急会加剧城市排水系统负担，影响社会经济活动。因此，准确及时的暴雨短临预报变得尤为重要。大气可降水量(precipitablewater vapor，pwv)是反映大气中水汽含量的重要指标，与地面实际降水直接相关，对天气短临预报和气候预测起着指导作用，因此发现pwv与实际降水的关系显得尤为重要。
2. 研究内容和预期目标
2.1 研究内容
首先基于2015-2016年的探空气象资料建立适用于长三角地区的加权平均温度（tm）模型，针对2017-2019年间的暴雨过程，利用66个江苏连续运行参考站反演得到的高精度pwv，分析此次暴雨降水过程前后pwv、温度和气压等气象参数的时空分布特征，提炼暴雨时空变化特性及指标，对比实际降水时间和落区，利用其关联性为降水的落区、强度和持续时间提供预报参考。
3. 研究的方法与步骤
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3.1 GNSS技术反演高精度PWV GNSS-PWV和ZWD之间的关系为： QUOTE （1） 式中 QUOTE 是水汽转换因子， QUOTE 是水汽的比气体常数， QUOTE ； QUOTE 、 QUOTE 是大气折射率常数， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ，m是PWV的摩尔质量与干空气的比率，数值通常为0.6219，无量纲 QUOTE 为加权平均温度。 由式（2）可见， QUOTE 是直接影响PWV精度的关键参数。本文利用长三角地区7个探空站2015-2016年的数据，将数值积分法计算的 QUOTE 作为真值，分析 QUOTE 与地面温度（ QUOTE ）、水汽压（ QUOTE ）和气压（ QUOTE ）的线性关系 QUOTE （2） 将其误差方程写成矩阵形式 QUOTE （3） 基于最小二乘法（ QUOTE ）进行多元线性拟合，分别计算出 QUOTE 的系数b， QUOTE 的系数c， QUOTE 的系数d和常数a，即可建立本文适用的本地化 QUOTE 模型 QUOTE （4） 3.2 PWV与其增量分析 绘制PWV 时间序列和雨量趋势图，研究降雨前后PWV的变化幅度，如图1。
图1. PWV及其增量变化趋势分析
3.3 大气热动力条件分析 绘制 PWV、温度和气压的变化趋势对比图，研究降水前后温度和气压的变化情况，如图2和图3。
图2. PWV和温度的变化趋势对比图
图3. PWV和气压的变化趋势对比图 3.4 PWV高值区与实际降水落区的对比 绘制PWV和实际降水量的平面动态分布图，研究PWV的峰值区和暴雨中心的关联性，如图4.
图4. PWV和实际降水量的平面动态分布图 |
4. 参考文献
| [1] ZhaoQ, Yao Y, Yao W. GPS-based PWV for precipitation forecasting and its applicationto a typhoon event[J]. Journal of Atmospheric and Solar-TerrestrialPhysics:S29132693X. [2] 李黎, 匡翠林, 朱建军, 等. 基于实时精密单点定位技术的暴雨短临预报[J]. 地球物理学报, 2012, 55(04): 1129-1136. [3] 张小红，李星星，郭斐等．基于服务系统的实时精密单点定位技术及应用研究. 地球物理学报,2010,53(6):1308－1314. [4] 吴海英, 曾明剑, 张备, 等. 地基GPS/PWV在降水过程中的突变与缓变性特征[J]. 气象科学,2015, 35(6): 775-782. [5] 丁海燕, 李青春, 郑祚芳, 等. 利用北京GPS监测网分析夏季暴雨的水汽特征[J]. 应用气象学报, 2012, 23(1): 47-58. [6] 郭莲英, 王继竹, 王海燕等. GPS可降水量在湖北暴雨预报中的指示性[J]. 气象科学, 2015, 43(4): 666-674. [7] 杨军建, 姚宜斌, 许超钤, 等. 大气可降水量与实际降水量的关联性分析[J].测绘地理信息,2016, 41(01): 18-21. [8] 陈永奇, 刘焱雄, 王晓亚等. 香港实时ＧＰＳ水汽监测系统的若干关键技术. 测绘学报,2007, 36(1): 9-12. [9] Adeyemi,B., Joerg, S., 2012. Analysis of water vapor over Nigeria using radiosondeand satellite data. J. Appl. Meteorol. Climatol. 51, 1855–1866. [10] 曾明剑, 张备, 周嘉陵, 等. GPS/PWV资料同化在强降水过程中的定量作用评估[J]. 气象科学, 2014, 34(01): 77-86. [11] 王久珂, 韩素芹, 边海, etal. 一次暴雨过程中GPS三维层析水汽场的变化特征[J]. 北京大学学报(自然科学版),2014, 50(6):1053-1064. [12] 邓佳, 李国平. 地基GPS-PWV 资料在一次西南涡暴雨分析中的应用[C]. 中国气象学会年会.2011. |
5. 计划与进度安排
(1) 2022.1—2022.2（研究前期）：收集文献、资料查阅、与老师探讨相关技术、了解该项目国内外的研究现状和发展趋势、进行项目的可行性分析、整理相关材料、编写研究提纲。
(2) 2022.3—2022.4（研究中期）：利用GNSS技术反演出高精度PWV，绘制PWV 时间序列和雨量趋势图；绘制 PWV、温度和气压的变化趋势对比图；绘制PWV和实际降水量的平面动态分布图。
(3)2022.5—2022.6 （研究后期）：依照绘制的图标和整理的数据，总结分析PWV与降水的关系。最后准备论文的撰写，准备答辩。课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
