北斗导航技术在气象领域的应用

今天我们来聊聊北斗导航技术在气象领域的应用，北斗行业应用头条号，旨在普及推广北斗应用，科普北斗知识，欢迎大家订阅，闲话不多说我们直接聊今天的正题。

图示北斗气象监测设备

北斗导航技术的迅猛发展和日臻成熟使其成为对地球观测的一种新的、更加有力的手段,已开始在地球科学的许多领域应用,如地壳形变和板块运动监测,火山爆发、地震的监测及预报,地球自转监测,电离层监测及空间天气预报,对流层监测及天气预报等。

图示多路径效应

在气象科学研究和业务应用方面,北斗技术已展示出广阔的应用前景。20世纪90年代以来,人们已开始利用卫星导航理论和技术来遥感地球大气（那时还主要以美国GPS为主）。例如多路径效应是卫星导航定位的一种噪音,至今仍是高精度卫星导航定位中一个很不容易解决的“干扰”,但人们从大气对卫星导航信号延迟的噪声处理的逆问题,发展出了利用卫星导航信号测定大气水汽含量及温度的一种新手段,从而为更好地监测恶劣天气和气候变化提供了新的技术支持。

现在卫星导航气象探测已成为WMO(世界气象组织)21世纪新的全球综合高空观测系统的重要组成部分。由此,以卫星导航技术在气象学研究及应用为主要内容形成了一门新兴的交叉学科,称为卫星导航气象学。卫星导航观测资料在大气探测、天气变化监测和数值天气预报模式中应用的优越性以及取得的初步成功,使卫星导航气象学在不到十年的时间内很快发展为一个崭新的、极具应用潜力的卫星导航研究及应用的重要领域。

图示世界气象组织标志

卫星导航气象学分类

地基卫星导航气象学

地基卫星导航气象学是将卫星导航接收机安放在地面上,像常规的卫星导航测量一样,通过地面布设卫星导航接收机网络,来估计某个地区的气象要素。

图示卫星导航接收机

空基卫星导航气象学

空基卫星导航气象学是利用安装在低轨卫星上的卫星导航接收机来接收卫星导航信号。当卫星导航信号与LEO卫星上卫星导航接收机的连线经过地球上空对流层大气时,卫星导航信号会发生折射,把这种测量大气折射的技术称为卫星导航无线电掩星探测方法。该方法是20世纪60年代美国JPL和斯坦福大学为研究行星大气和电离层而发展起来的。通过对含有折射信息数据的处理,可算出大气折射量从而得出我们所需要的气象要素值。空基卫星导航掩星法测定大气的技术具有覆盖面广、垂直分辨好、数据获取速度快等优点,可获得地基卫星导航/MET不易取得的海洋上的资料,对于改进区域及全球数值天气预报相当重要。

卫星导航气象探测的应用领域

1、对流层低层的水汽探测，用于强对流天气和降雨的短期预报，水汽的全球气候学、水汽循环研究；

2、在数值模式中直接同化应用偏转角或折射率资料，用于业务数据值天气预报、气候研究的再分析；

3、对流层高层的高分辨率的温度廓线，用于对流层顶研究、平流层/对流层交换、平流层臭氧、高层锋面研究、火山效应、气候变率和气候变化的研究；

4、高层等压面的位势高度计算，用于气候研究；

5、通过地转/梯度风关系估计高纬度地区风，用于航空工业；

6、其他遥感系统的相互比较、检定、初值，用于微波探测单元、地球静止业务环境卫星（GOES）、泰罗斯业务垂直探测器（TOVS）、EOS；

7、电离层电子密度剖面：电离层研究、空间天气（Space Weather）、通信工业；

8、代替雷达定位探空仪器，测量高空风。