水汽监测

水汽监测在天气预报和气候研究领域占有很重要的地位，一般可以用高空探空直接获得，也可由卫星水汽通道与雷达等手段反演得到。随着GPS技术的发展及其与气象学的交叉融合，使得GPS成为水汽监测的一种先进手段。

GPS即全球导航定位系统，是1970—1990年在美国发展起来的一种技术成熟的卫星导航和定位系统，主要由三个部分组成：空间星座、地面监控和用户设备。

空间星座由24颗高空GPS卫星组成，保证在全球任何地区、任何时刻都有不少于4颗卫星可供用于观测定位，实现了全球地面连续覆盖，从而确保了全球全天候连续地提供动态目标的三维位置、速度和时间信息。

地面监控目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星检测站、主控站和信息注入站。根据GPS用户的不同要求，所需的接收设备各异，主要由GPS接收机、数据处理软件、微处理机及其终端设备组成。GPS气象学是应用GPS设备来研究大气科学的一个分支学科。根据GPS接收机的位置，可将GPS遥感技术分为地基和空基两种。地基GPS气象遥感技术是利用地球表面上静止的GPS接收机接收GPS卫星信号，以连续对地球大气参数进行测量。空基GPS气象遥感技术主要利用安置在人造卫星平台上的GPS接收机接收GPS卫星信号，然后采用掩星法对气象参数进行测量。

利用实时的高时空密度GPS水汽遥感资料，结合同一时段气象卫星和多普勒天气雷达资料，分析中小尺度天气系统特征，尤其是水汽总量的空间分布与强对流系统演变之间的关系，可以改善中小尺度天气系统的预警能力。将GPS反演的大气水汽含量同化到数值预报中，可明显提高预报准确率。GPS遥感技术可以比较精确地反演大气垂直积分水汽含量或对流层大气水汽总量，即可降水量，具有不受降水影响、时间分辨率高和设备维护简单等优点，因而越来越受到各国气象部门的重视。

瑞典早在1993年就开始建立包括24站的地基GPS观测网，日本已于1998年建成了覆盖全国的地基GPS观测网，美国已建成了由200多个GPS接收站组成的全国性探测网，而我国的国家卫星气象中心和北京大学地球物理系也在1995年开展了利用空基GPS信号反演大气参数和利用地基GPS反映大气柱总水汽含量的研究工作。2000年夏季，北京市范围内布设10个GPS观测点，开始地基GPS的观测试验。目前，GPS遥感探测技术还处于探索和试验阶段，有待进一步的研究和发展以推进其在监测和预测中的应用。