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Parallel Computing of a Variational Data Assimilation Model for gps/met Observation Using the Ray-Tracing method

Advances in Atmospheric Sciences 2004年第2期21卷 220-226页

作者：张昕刘月巍王斌季仲贞 Key Laboratory of Pure and Applied Mathematics Center for Computational Science and EngineeringSchool of Mathematical Sciences Peking University Beijing 100871 National Meteorological Center Beijing 100081 National meteorological Center Beijing 100081 State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospherics Sciences and Geophysical Fluid Dynamics Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029

The Spectral Statistical Interpolation (SSI) analysis system of NCEP is used to assimilate meteorological data from the Global Positioning Satellite System (gps/met) refraction angles with the variational technique. Verified by radiosonde, including gps/met observations into the analysis makes an overall improvement to the analysis variables of temperature, winds, and water vapor. However, the variational model with the ray-tracing method is quite expensive for numerical weather prediction and climate research. For example, about 4 000 gps/met refraction angles need to be assimilated to produce an ideal global analysis. Just one iteration of minimization will take more than 24 hours CPU time on the NCEP's Cray C90 computer. Although efforts have been taken to reduce the computational cost, it is still prohibitive for operational data assimilation. In this paper, a parallel version of the three-dimensional variational data assimilation model of gps/met occultation measurement suitable for massive parallel processors architectures is developed. The divide-and-conquer strategy is used to achieve parallelism and is implemented by message passing. The authors present the principles for the code's design and examine the performance on the state-of-the-art parallel computers in China. The results show that this parallel model scales favorably as the number of processors is increased. With the Memory-IO technique implemented by the author, the wall clock time per iteration used for assimilating 1420 refraction angles is reduced from 45 s to 12 s using 1420 processors. This suggests that the new parallelized code has the potential to be useful in numerical weather prediction (NWP) and climate studies.

关键词： parallel computing variational data assimilation gps/met

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gps/met误差分析及其在降水预报中的应用

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中国水土保持科学 2017年第2期15卷 85-91页

作者：王洪张恩红孟金徐晓琳山东省气象信息中心济南250031 广东省气象探测数据中心广州510080

gps/met反演的大气可降水量产品具有近实时、全天候等优点,可为全国水土保持领域的组网监测提供更多的数据支持,gps/met的数据质量对降水预报分析尤为重要。本研究将gps大气可降水量与探空、微波辐射计进行对比,分析gps/met的数据质量;... 详细信息

gps/met反演的大气可降水量产品具有近实时、全天候等优点,可为全国水土保持领域的组网监测提供更多的数据支持,gps/met的数据质量对降水预报分析尤为重要。本研究将gps大气可降水量与探空、微波辐射计进行对比,分析gps/met的数据质量;同时,分析gps大气可降水量与地面降水的关系,探索gps/met在邻近降水预报中的作用。结果显示:1)2015年gps大气可降水量与探空、微波辐射计的演变趋势总体一致,波峰和波谷有很好的对应性,全年看整层大气水汽含量存在着明显的月际变化,随时间呈单峰曲线分布;因此gps/met能较好的反映大气中可降水量随时间的变化。2)虽然gps/met与微波辐射计、探空2种探测手段的平均偏差较大,但是离散程度不大,说明gps/met与其余2种探测方法之间存在稳定的系统误差。3)大气可降水量在地面降水发生前十几个小时开始增大,随后维持在一个高值的水平上,说明在降水前大气中有一个明显的水汽积累的过程。地面降水发生时大气可降水量达到最大值,降雨强度的极大值与可降水量的极大值有很好的对应。地面降水过程结束后,可降水量量迅速下降。4)大气可降水量的极大值是降水产生的必要条件。综合考虑降水次数和降水概率后,选取大气可降水量连续4 h增加6 mm以上为判断降水发生的依据之一;因此,gps/met数据质量较可靠且在降水预报中具有指示性作用,作为气象和水土保持学科交叉的纽带,可为水土保持业务和决策部门决策分析和制定方面提供数据支撑。

关键词： gps/met 可降水量探空微波辐射计降水

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gps/met与气象卫星反演大气可降水量的比较

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安徽农业科学 2009年第1期37卷 286-289页

作者：牟凤军官莉南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044

介绍了gps/met与卫星红外遥感大气可降水量的基本原理以及COSMIC和AIRS的工作方式及反演原理,并对COSMIC与AIRS反演的大气可降水量进行比较。结果表明,COSMIC具有覆盖范围广、垂直分辨率高、全天候的观测特点,COSMIC反演的大气可降水量... 详细信息

介绍了gps/met与卫星红外遥感大气可降水量的基本原理以及COSMIC和AIRS的工作方式及反演原理,并对COSMIC与AIRS反演的大气可降水量进行比较。结果表明,COSMIC具有覆盖范围广、垂直分辨率高、全天候的观测特点,COSMIC反演的大气可降水量比AIRS与无线电探空值更接近,但受掩星事件发生时所能探测最低高度的限制,不能得到该高度以下的大气信息。AIRS在晴空时大气可降水量反演精度较高,但受云天的限制,在云层以下,反演精度就大大降低。

关键词：大气可降水量 gps/met COSMIC AIRS

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Change Features of gps/met Precipitable Water Vapor in Different Precipitation in Lianyungang

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meteorological and Environmental Research 2015年第7期6卷 1-4,9页

作者： Hao Ling Zhao Liang Zhu Minhua Bai Xue Ma Chenchen Lianyungang meteorological Bureau

Based on the gps/met water vapor monitoring data and conventional meteorological data at Lianyungang station from April to July, 2015, the relationship between precipitable water vapor and real precipitation was studied. According to different precipitation, change trends of precipitable water vapor in convective precipitation and steady precipitation were analyzed. Results showed that necessary condition of precipitation generation was high precipitable water vapor value in the air. Precipitable water vapor change presented wave-shape and phased characters. In convection precipitation, precipitable water vapor changed frequently and had larger change amplitude, while its change was slow in steady precipi- tation. The appearing time of the maximum values of rainfall intensity and precipitable water vapor was not necessarily consistent, but it was known that severe rainfall usually began at the high-value stage of precipitable water vapor, and high-value stage of precipitable water vapor often corresponded to higher precipitation probability. In addition, precipitable water vapor showed different characteristics in the above two different precipitation, and these results could provide a reference for precipitation forecast.

关键词： gps/met Precipitable water vapor Variation features China

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利用gps/met与CHAMP掩星资料反演地球中性大气参数的比较

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武汉大学学报（信息科学版） 2004年第3期29卷 214-217页

作者：徐晓华李征航罗佳武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

采用Abel积分反演算法 ,在干大气模式下 ,分别针对gps/met与CHAMP特定掩星事件的Level2数据进行处理 ,得到了相应的折射指数与大气参数廓线。分别将反演结果与UCAR和GFZ公布的结果进行比较 ,证明了反演算法的正确性与通用性。分析了两... 详细信息

采用Abel积分反演算法 ,在干大气模式下 ,分别针对gps/met与CHAMP特定掩星事件的Level2数据进行处理 ,得到了相应的折射指数与大气参数廓线。分别将反演结果与UCAR和GFZ公布的结果进行比较 ,证明了反演算法的正确性与通用性。分析了两个温度反演结果都存在系统误差和CHAMP温度反演结果误差较大的原因。

关键词： gps/met CHAMP 反演地球中性大气参数干大气模式 Abel算法

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探测大气参数的gps／met方法

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气象科技 1996年第2期24卷 1-8页

作者：刘志权方宗义徐建平夏青国家卫星气象中心

文章介绍了美国在近年发展起来的一种新的遥测地球大气的方法─ＧＰＳ／ＭＥＴ，它是ＧＰＳ导航定位技术与无线电掩星技术相结合的产物。文中比较详细地描述了ＧＰＳ／ＭＥＴ反演折射率和大气参数的方法和步骤。从国外得到的初步反演结... 详细信息

文章介绍了美国在近年发展起来的一种新的遥测地球大气的方法─ＧＰＳ／ＭＥＴ，它是ＧＰＳ导航定位技术与无线电掩星技术相结合的产物。文中比较详细地描述了ＧＰＳ／ＭＥＴ反演折射率和大气参数的方法和步骤。从国外得到的初步反演结果可看出：在５－４０ｋｍ之间，反演出的温度廓线与探空资料吻合得很好；而在５ｋｍ以下和４０ｋｍ以上，反演的结果误差较大．ＧＰＳ／ＭＥＴ探测系统的进一步发展，可能会对天气预报和全球变化研究等领域产生深刻的影响。

关键词： gps/met 掩星大气参数大气探测

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湖南gps／met信息共享服务平台的设计与实现

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2009年第2期35卷 217-220页

作者：李艾卿肖清陈建军湖南省气象局湖南长沙410007 湖南省国土资源厅湖南长沙410004

gps/met探测具有探测精度高、全天候等诸多优点,受到许多国家气象部门的高度重视.湖南省气象局将与湖南省国土资源厅合作,在全省建立93个gps/met站.重点针对湖南建设实际,对站点布局和共享服务平台设计进行探讨,提出了科学有效的信息共... 详细信息

gps/met探测具有探测精度高、全天候等诸多优点,受到许多国家气象部门的高度重视.湖南省气象局将与湖南省国土资源厅合作,在全省建立93个gps/met站.重点针对湖南建设实际,对站点布局和共享服务平台设计进行探讨,提出了科学有效的信息共享实现方案.

关键词： gps/met 共享服务平台湖南

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聊城市gps/met站建设应用分析

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安徽农业科学 2008年第33期36卷 14672-14673页

作者：贾斌衣霞杨继安南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044 山东聊城市气象局山东聊城252000

详细介绍了聊城市气象局在建设山东省首个地基gps/met站过程中,从数据采集和传输格式转换到最终解算出相应结果形成单站水汽图的全部过程,从而为正在进行的全省gps/met组网建设和数据应用及信息跨部门共享提供了宝贵的经验。

关键词： gps/met 数据传输水汽显示平台

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基于分钟级地面观测数据的gps/met资料匹配系统开发

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现代计算机 2019年第22期25卷 84-87页

作者：钟艳雯朱亮夏正龙罗林艳欧阳计跃湖南省气象信息中心

中国气象局要求使用国家地面自动气象站观测数据与缺少气象文件的gps资料匹配,生成对应的gps气象文件;同时由于gps观测设备存在版本差异,需要进行基于分钟级地面观测数据的gps/met资料匹配系统开发。gps/met资料匹配系统是一套以CIMISS... 详细信息

中国气象局要求使用国家地面自动气象站观测数据与缺少气象文件的gps资料匹配,生成对应的gps气象文件;同时由于gps观测设备存在版本差异,需要进行基于分钟级地面观测数据的gps/met资料匹配系统开发。gps/met资料匹配系统是一套以CIMISS为数据来源、对台站上传的gps数据进行检查、匹配、监控的系统。从gps/met资料匹配系统的功能结构、数据流向、系统流程等方面对系统架构进行阐述,并重点介绍文件匹配模块与资料处理模块的设计实现。

关键词：分钟级地面观测数据 gps/met 匹配

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基于GAMIT系统的gps/met数据反演及其在闽南地区获取PWV的应用

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沙漠与绿洲气象 2019年第2期13卷 115-122页

作者：杜言霞梁莺吴勇凯陈州川林添水泉州市气象局福建泉州362000 海峡气象开放研究实验室福建厦门361012 福建省大气探测技术保障中心福建福州350008 安溪县气象局福建安溪362400

基于福建省闽南地区6个gps/met站点的观测资料,利用从IGS下载的精密星历数据,通过GAMIT软件计算出对流层湿延迟(Zenith Wet Delay,ZWD);利用厦门2016年的实际气象资料统计拟合出加权平均温度模型,得到加权平均温度,从而反演出大气可降水... 详细信息

基于福建省闽南地区6个gps/met站点的观测资料,利用从IGS下载的精密星历数据,通过GAMIT软件计算出对流层湿延迟(Zenith Wet Delay,ZWD);利用厦门2016年的实际气象资料统计拟合出加权平均温度模型,得到加权平均温度,从而反演出大气可降水量(PWV),并与由探空资料反演的PWV相比较,由GAMIT软件系统反演出大气可降水量结果能够达到实际业务需求的精度。

关键词： GAMIT gps/met 反演大气可降水量

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