长三角地区线性/非线性本地化Tm模型开题报告

1. 研究目的与意义

对流层中的水汽是大气的重要组成部分，变化频率快且空间分布极不均匀，但常规大气探测手段的时空分辨率限制了对水汽的时变特性和空间分布的认识，而利用gps 卫星信号在中性大气层中的延迟量可反演出大气中的水汽含量，这种方式具有不受天气影响、高时空分辨率和高精度的优点。gps穿过大气层时产生的对流层延迟（ztd）分为干延迟（zhd）和湿延迟（zwd），ztd减去zhd便得到zwd。zwd再乘水汽转换因子（π）就可得到天顶方向上的大气可降水量（pwv），大气加权平均温度（tm）则是直接影响π精度的关键参数。因此想提高数值天气预报模式初始湿度场的精度和数值天气预报的准确度，建立适合江苏地区的tm计算模型，探究本地化模型的可用性是十分必要的。

2. 研究内容和预期目标

针对gnss气象学中大气加权平均温度受时空影响的问题，利用江苏地区探空数据，把数值积分法计算的tm作为真值，分析tm与地面的温度（ts）、水汽压（es）和气压（ps）的线性关系，并基于最小二乘法进行一元、二元及多元线性拟合，建立江苏地区的最优本地化线性模型。本次研究将首次对江苏地区内的加权平均温度进行线性建模并利用大气加权平均温度模型预测降水量（pwv），之后会进一步探究大气加权平均温度是否与地表温度呈现非线性函数关系，进行非线性拟合，及比较线性拟合和非线性拟合效果，从而确定最适合江苏地区的本地化模型。预期目标如下：

①得出tm和ts及各影响因子的相关性分析及共线性分析结果。

3. 研究的方法与步骤

本课题将利用数值分析法计算tm参考值；利用容忍度进行因子间共线性分析；基于最小二乘方法建立线性模型；基于垂直温度随高度线性递减的假设，从理论与数理统计上推导tm与ts之间的非线性函数关系。下图为本课题的研究步骤（研究路线）：

4. 参考文献

[1]陈俊勇. 地基gps遥感大气水汽含量的误差分析[j].测绘学报, 1998, 27(2) :113-118

[2]王勇,杨彬云,刘严萍,等.基于无线电探空的武汉大气加权平均温度模型研究[j].测绘科学,2010,35(2):112-114

[3]刘焱雄,陈永奇,刘经南. 利用地面气象观测资料确定对流层加权平均温度[j].武汉大学学报(信息科学版), 2000, 25(5): 400-404

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）：建立及比较各类线性模型，制作相应图表，便于分析得出最适合江苏地区的本地化线性模型。

2022.5—2022.6 （研究后期）：建立非线性模型，比较线性模型和非线性模型效果，得出江苏地区最优本地化模型。进行成果总结，毕业论文的撰写、答辩。