Page 188 - 《高原气象》2022年第5期

第 41 卷 第 5 期 高 原 气 象 Vol. 41 No. 5
2022 年 10 月 PLATEAU METEOROLOGY October，2022

程鹏，王研峰，罗汉，等，2022. 基于 GPS 的河西走廊干旱区大气可降水量特征［J］. 高原气象，41（5）：1281-1290. CHENG
Peng，WANG Yanfeng，LUO Han，et al，2022. Charateristics of Precipitable Water Vapor in Arid Areas of the Hexi Corridor based
on GPS Measurements［J］. Plateau Meteorology，41（5）：1281-1290. DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00053.

基于GPS的河西走廊干旱区大气可降水量特征

程 鹏 1，2 ，王研峰 ，罗 汉 ，李宝梓 ，甘泽文 ，陈 祺 ，白 明 3
1
1
2
1
1
（1. 甘肃省人工影响天气办公室，甘肃 兰州 730000；
2. 兰州市气象局，甘肃 兰州 730020；
3. 张掖市气象局，甘肃 张掖 734000）
摘要：利用张掖国家气候观象台 2016年 10月至 2019年 5月地基 GPS反演的大气可降水量资料及地面常
规观测资料和探空资料，探讨了地基 GPS反演的大气可降水量的实用性，研究了河西走廊干旱区大气可
降水量时间变化特征及与降水、地面水汽压之间的关系。结果表明：（1）GPS/PWV 与探空资料计算的
PWV（precipitable water vapor）有较好的一致性，两者存在非常显著的正相关关系，GPS/PWV 具有较高
的精度和可用性。（2）大气可降水量呈“单峰型”月分布特征，8 月最大，2 月最小；降水量不仅受 PWV 影
响，还与降水转化率相关，月降水量峰值较 PWV 峰值滞后，是因为 7月降水转化率高于 8月；PWV 日变
化幅度较小，峰值出现在 01:00（世界时，下同），谷值出现在 08:00，且与气温存在明显反相关。（3）降水
大多发生在 PWV 高于基值（8. 4 mm）时段，降水发生前 7~11 h PWV 出现积累和跃增，跃增值普遍在
3. 0 mm 以上；降水多开始于 PWV 最大值前后，结束于 PWV 快速下降阶段，最大小时雨强通常在 PWV
最大值或之后 1 h出现。（4）雨日 PWV 显著偏高于无雨日，但 PWV 对河西走廊干旱区的降雪天气指示意
义并不明显。（5）大气可降水量与地面水汽压之间存在二次多项式关系。
关键词：河西走廊干旱区；大气可降水量；地基GPS；时间变化特征
文章编号：1000-0534（2022）05-1281-10 中图分类号：P457.6 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00053

1 引言 目前常用于大气水汽探测或遥感的方式有常
规 探 空 、地 基 GPS（Global Positioning System）遥
水汽是大气中重要组成成分，水汽的凝结潜热
感、地基微波辐射计、卫星红外遥感等（刘红燕，
加热可以明显改变天气系统的结构和演变，在各种
2011；杨大生等，2012；赫小红等，2020）。相比较
天气变化中起主导作用（盛裴轩等，2003）。大气中 其他探测方式，地基 GPS遥感技术在经历了多次发
的水汽主要集中于低层，深入了解低层水汽的时空 展之后，具有全天候、高精度等优点，利用地基
变化特征对于提高降水预报的精度和科学开展人 GPS 反演的高时空分辨率大气可降水量序列被广
工影响天气具有重要意义。大气可降水量（precipi‐ 泛应用于气象、水文领域中（Baelen et al，2005；李
table water vapor，PWV）是指单位截面大气柱中从 光伟等，2018；段晓梅和曹云昌，2018）。围绕地基
地面到大气顶所含的水汽总量全部凝结降至地面 GPS 探测原理、反演算法和大气可降水量时空变化
产 生 的 降 水 量（刘 健 文 等 ，2005；于 晓 晶 等 ， 特征，国内外学者开展了诸多研究（赵伯林等，
2019），它是表征大气中水汽含量的重要指标，对 1981；何平等，2002）。中国从 20 世纪 90 年代开始
于研究降水形成及开展人工增雨作业非常重要。 了 GPS 的气象应用研究（毛节泰，1993），利用武汉

收稿日期：2021⁃03⁃01；定稿日期：2021⁃06⁃07
资助项目：甘肃省自然科学基金项目（20JR10RA455）；甘肃省气象局科研重点项目（Zd2021-03）；甘肃省气象局创新团队项目（GSQX‐
CXTD-2019-02）
作者简介：程鹏（1981-），男，甘肃临泽人，高级工程师，主要从事云降水微物理和人工影响天气研究. E-mail：tfreefish@163.com
通信作者：王研峰（1986-），男，甘肃会宁人，高级工程师，主要从事大气物理和大气遥感研究. E-mail：wangyanfeng_1986@163.com