GPS技术应用于气象领域的作用

GPS技术强大无比，在各个领域都发挥着巨大的作用，今天和大家介绍下GPS技术在气象领域的应用情况。

GPS技术在气象上的应用研究起源于美国，早在1992年美国人就提出了采用地基GPS技术探测大气水汽含量的原理，并可以使用掩星技术通过对大气折射率的遥感来反演大气的温湿特性。GPS/MET是GPS/Meteorology(GPS气象学)的简写，它是由卫星动力学、大地测量学、地球物理学和气象学交叉派生出的新兴边缘学科。我国从1997年后逐步开始这方面的研究。GPS探空是运用GPS系统的定位功能而发展起来的一门新型技术。

GPS/MET探测数据具有覆盖范围广(全球)、高垂直分辨率、高精度和长期稳定的特点。对它的研究将给天气预报、气候和全球变化监测等领域产生深刻的影响。

1.天气预报

我们知道数值天气预报(NWP)模式必须用温、压、湿和风的三维数据作为初值。目前提供这些初始化数据的探测网络的时空密度极大限制了预报模式的精度。无线电探空资料一般只在大陆地区存在，而在重要的海洋区域，资料极为缺乏。即使在大陆地区，探测一般也只是每隔12h进行一次。虽然目前气象卫星资料可以反演得到温度廓线，但这些廓线有限的垂直分辨率使得它们对预报模式的影响相当小。而GPS/IMET观测系统可以进行全天候的全球探测，加上观测值的高精度和高垂直分辨率，使得NWP精度的提高成为可能。这样，可以提高数值天气预报的准确性和可靠性。

2.气候和全球变化监测

全球平均温度和水汽是全球气候变化的两个重要指标。与当前的传统探测方法相比，GPS/MET探测系统能够长期稳定地提供相对高精度和高垂直分辨率的温度廓线，尤其是在对流层顶和平流层下部区域。更重要的是，从GPS/MET数据计算得到的大气折射率是大气温度、湿度和气压的函数，因此可以直接把大气折射率作为"全球变化指示器”。

3.其他应用

GPS/MET观测数据有可能以足够的时空分辨率来提供全球电离层映像，这将有助于电离层/热层系统中许多重要的动力过程及其与地气过程关系的研究。例如，重力波使中层大气与电离层之间进行能量和动量交换，通过测量LEO卫星和Gps卫星之间信号路径上总的电子含量(TEC)来追踪重力波可能是一种方法。

GPS/MET提供的温度廓线还可以用于其他的卫星应用系统中。如臭氧(03)的遥感系统中需要提供精确的温度廓线，利用GPS/MET数据可以很好地满足这一要求。

随着科技的发展，相信GPS技术在气象学上将会有更大的突破，在加上北斗全球卫星导航系统2020年建成后，气象学研究将达到一个新的高度。