文档介绍：・894・
中国地球物理201l
(25)空间天气与人类活动
中性大气天顶延迟及湿延迟季节变化特征的GPS观测研究
Statistics of GPS-derived Zenith Neutral Delay and
Zenith Wet Delay from global IGS sites
李薇‘袁运斌欧吉坤
Li
Wei+Yuan
Yunbin
Ou Jikun
中科院测量与地球物理研究所
武汉430077
E・mail:******@
GPS电波信号在传输中受到中性大气的作用从而产生信号延迟,根据GPS观测量可以精确计算这种
延迟。中性大气天顶延迟(ZND,zenith
neutral
delay)包括静力延迟(ZHD,zenith
hydrostatic
delay)项和非
静力延迟(又称为湿延迟ZWD,zenith
wet
delay)项。GPS基准站能连续、长期地获得大气延迟信息,且
具有高精度、高时空分辨率、低价格等优势,其对于改善气象数值模型、气候变迁、全球水汽变化监测等
研究有重要意义。IGS(International
GPS
Service)的全球GPS基准站自九十年代末期陆续开始提供中性大
气延迟资料。本研究利用全球分布的240多个IGS站2001~2010年的GPS观测资料研究ZND和ZWD的
季节变化和空间分布特征,以及ZND与ZWD的相关关系等。ZND的精度约为4 mm,时间分辨率约为5
分钟。由于各IGS站建立时间不同,研究所用各站的ZND数据持续时间也存在差异。
利用傅里叶频谱方法分析各IGS站ZND的时间序列,发现ZND都存在明显的周期变化,频谱的谱峰
主要对应于年周期和半年周期变化。通过余弦函数拟合,计算ZND年变化分量的幅度、相位和半年变化
分量的幅度、相位。统计结果发现:大部分地区ZND的年变化幅度都远大于其半年变化幅度,即ZND的
时间变化规律以年变化为主;但赤道地区有5个站的ZND的年变化幅度小于半年变化幅度,这一结果在
;全球IGS站观测的ZND年变化幅度的范围
为4~I 16 mm,均值为45 mm;在赤道外地区,ZND年变化的相位基本一致,北半球的平均值为213天,
南半球平均值为39天(对应ZND季节变化达到峰值的时间),即ZND在夏季最大冬季最小;ZND的年
变化幅度在中纬度地区最大,而在赤道和极地相对较小;ZND年变化幅度较大的地区主要位于海陆交界处;
~39 mm,平均值为10 mm;ZND半年变化幅度较大的地区位于日本岛、
中国东部沿海、朝鲜半岛和美国西海岸等地;在中、高纬地区,ZND存在明显的南北半球不对称,北半球
ZND的年均值、年变化幅度和半年变化幅度均大于南半球的相应值。
本研究重点分析了ZWD的时间变化特征及其与ZND的关系。ZHD与大气压强成正比,但目前只有
部分IGS站配备气象观测仪器,由58个IGS站的大气压强数据计算ZHD,进而得到ZWD并进行统计分
析。研究发现:ZWD年均值的范围为3l~250 mm,平均值为1