1.一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、收集历史探空数据,用于构建Ts‑Tm线性模型;其中,Tm为大气加权平均温度,Ts为地表气温;
步骤2、对历史探空数据进行预处理;
步骤3、将预处理后的探空数据按天气分类;具体如下:
获取预处理后的探空数据对应时间与位置处的降雨信息,以天为单位,根据当天是否降雨,将所有通过预处理的探空数据分为无雨天数据和有雨天数据;
步骤4、分天气构建Ts‑Tm模型;具体如下:
根据无雨天数据和有雨天数据分别构建Ts‑Tm线性模型;Ts‑Tm线性模型的形式为Tm=a·Ts+b (1)其中,a为比例系数,即线性模型的斜率,b为线性模型的截距;
大气加权平均温度Tm的定义式为
其中,Pw为水汽压,T为温度,h为高度,h0为测站高度,h1为大气层顶高度;根据探空数据计算Tm时,采用(2)式的离散形式式中,N为探空数据将大气分层的数目,定义气球上升过程中相邻两次观测间为一层,Δhi为第i层大气的厚度,即相邻两次观测高度之差;Pwi为第i层平均大气水汽压,Ti为第i层平均温度;
根据各探空廓线计算大气加权平均温度Tm,并与地表气温Ts观测值建立方程,写成误差方程形式如下式中,n为观测值总数,vj、Tsj和Tmj分别为第j个观测方程的残差、地表气温和大气加权平均温度,j=1,2,…,n;Ts‑Tm线性模型对应的a和b由下式求得对无雨天数据和有雨天数据分别求得系数(a1,b1)和(a2,b2),则得到同一地区无雨天和有雨天的大气加权平均温度线性计算模型步骤5、计算不同天气下大气加权平均温度;具体如下:
依据应用时的实际天气是否有降雨,相应地选择有雨天模型或无雨天模型,根据实际观测的地表气温Ts以及公式(6)计算大气加权平均温度。
2.根据权利要求1所述的一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,步骤1中历史探空数据来源于实际应用区域长时间序列的历史探空数据或者采用气象再分析资料代替探空数据。
3.根据权利要求1所述的一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,步骤2中,预处理是指将气压层不满足预设要求的数据及含有粗差的数据进行剔除。
4.根据权利要求3所述的一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,步骤2具体如下:预设要求的数据满足:1)探空数据在测站高度处的观测(即首层数据)必须存在;2)最高处的气压观测值要小于等于300hPa;3)当测站处气压观测值大于1000hPa,则数据中必须包含气压为1000、850、700、500和300hPa的观测;4)当测站处气压观测值小于1000hPa,但是大于850hPa,则数据中必须包含气压为850、700、500和300hPa的观测;5)当测站处气压观测值小于850hPa,但是大于700hPa,则数据中必须包含气压为700、500和300hPa的观测;6)当测站处气压观测值小于700hPa,但是大于500hPa,则数据中必须包含气压为500hPa和
300hPa的观测;若以上条件中任何一条未满足,则舍弃整条廓线数据;
对满足Tm‑Ts>10K和Ts‑Tm>30K条件的探空廓线数据进行粗差检测。
5.根据权利要求1所述的一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,步骤3中,降雨信息通过地面自动气象站记录数据来获取。
6.根据权利要求1所述的一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,步骤4中,Pwi由第i层底部与顶部水气压取平均求得,Ti由第i层底部与顶部温度取平均求得。
7.根据权利要求1所述的一种顾及天气的GNSS大气加权平均温度计算方法,其特征在于,步骤4中,水汽压Pw由水汽混合比mx与大气压P计算而得,计算公式如下