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第１６卷第３期　２００２年９月　黑龙江工程学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｉｌｏｎｓｊｉａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．１６．Ｎｏ．３　ＳＥＰ一２００２　文章编号：１６７１—４６７９（２ＯＯ２）０３—００３５—０３　推算大气综合水汽　转换系数Ｋ值的计算与分析　曲建光　（黑龙江工程学院测绘工程系，黑龙江哈尔滨１５０００８）　摘要：介绍了计算转换系数Ｋ的两种方法，利用不同测站上的实测数据，对两种方法计算的Ｋ值进行　分析和比较，分析不同纬度不同季节Ｋ值的变化规律，得到了一些有益的结论。　关键词：转换系数Ｋ；综合水汽含量　中圈分类号：Ｐ２２８．４　文献标识码：Ａ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｋ　Ｖａｌｕｅ　ｏｆ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｖａｐｏｒ　ＱＵ　Ｊｉａｎ－ｇｕａｎｇ　（Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００８，Ｃ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｅｔｌ１ｏｄｓ　ｏｆ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｅ伍ｃｉｅｎｔ　Ｋ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ａｎ￣ｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆＫ　ｖａｌｕｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ　ｍｅａｓｕｒｅ－　ｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｍａｄｅ．ｃｈａｎｇｅ　ｌａｗ　ｏｆＫ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ妇ａｎａｌｙｓｅｄ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｕｓｅｆｕｌ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｋ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｖａｐｏｒ　ｒｅｎｔ　ｌａｔｉｔｕｄｅ　ａｎｄ　ｓｅａｓｏｎ　ｉｓ　在利用地基ＧＰＳ数据遥感大气水汽含量时，　由天顶湿延迟（（ｚｅｎｉｈ　ｔｗｅｔ　ｄｅｈｙ）ＺＷＤ）推算综合　水汽含量（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｖａｐｏｒ（ＩＷＶ））需要通过　Ｒ，，＝４．６１３ｘ　１０　尔格／克・度　后ｔ２和七　是大气折射常数，　是水汽的气体常　数（ｇａｓ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｏｆｗａｔｅｒ　ｖａｐｏｒ），　是某点上的水汽　转换系数　来实现，即　ＩＷＶ＝Ｋ・ＺＷＤ　（１）　分压（ｐａｒｔｉｌａ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆｗａｔｅｒ　ｖａｐｏｒ），单位是毫巴，　是同一点上的绝对温度（Ｋ）。转换系数　在此式中　１　因此可以说转换系数　对于精确推算水汽含量是　非常重要的。　的单位是Ｍｋｇ／ｍ　。　１转换系数Ｋ的计算　计算转换系数　通常用下面式（２）和式（４）　一由ＧＰＳ数据推算大气综合水汽时，转换系数　最好是用不同地区、不同季节采用不同的　值　来推算，若采用单一的　值将会产生较大的误差。　的大小取决于地面温度、对流层温度断面和水　１　－６　—１　１Ｏ（　＋　：）Ｒｙ　（２）　式中ｊｉ｝　２　２２．１＋２．２　Ｋ／ｍｂａｒ，　．ｊ｝　＝３．７３９ｘ１０　±Ｏ．Ｏ１２×１　Ｉ　／ｍｂａｒ。　ｒ　＝汽分压的垂直分布。推算　实际值的最好方法是　利用当时运作的气象模型，从短期预报的断面数据　中推算。推算　最简单的方法是取一经验值。较为　精确的方法是利用比测定时间早２４小时的模型变　ｒ　，　ｌ（　／Ｔ）＆／ｌ（Ｐｙ／　）ｄｚ　收稿日期：２００２—０５—１３　作者简介：曲建￣；（１９６４－），男，黑龙江工程学院测绘工程系副教授，研究方向；ＧＰＳ气象学。　

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黑龙江工程学院学报　２００２年９月　量来计算　值，这相当于一个２４小时持续预报。　由于缺少相应的数据，一般采用统计分析的　方法，推出Ｔ　相对表面温度Ｔ　的线性回归公式。　时间　表１不同测站按两种算法计算的转换　系数Ｋ的相应的ＩＷＶ差值　北京　武汉　拉萨　国外推出的适合于中纬度（２７。Ｎ一６５。Ｎ）的线性回　归公式如下　Ｔ　７０．２＋０．７２Ｔｓ　（３）　０：００　０　１５８６　０．１６２６２：００　０．１６０１　０．１６２６４：００　０．１６１０　０　１６２６６：００　０　１６１５　０．１６２６８：００　０．１６１７　０．１６２６１０：００　０．１６１２　０．１６２６壹值　壹１直　－０．６　０．１５９１　０．１６５３－１　７　０．１５１９　０　１６５５　－０．５　０．１５８９　０．１６５３—０．３　Ｏ．１５８３　０．１６５３－２．０　０．１５４５　０．１６５５　－２．２　０．１５２８　０．１６５５　上式中　的单位是Ｋ，中误差是±４．７４Ｋ，相对误差　小于２％，推算Ｉ　ｒ、，的平均误差小于４％。对于某一　－０．２　Ｏ．１５８３　０．１６５３－２．３　０．１５４４　０．１６５５　－０．２　０．１５８８　０．１６５３－２．１　０．１５４５　０　１６５５　－０．３　Ｏ．１６０１　０．１６５３－１　８　０．１５３６　０　１６５５　地区的不同季节，如按统计回归的方法从　推出　，１２：０ｏ　０．１５９７　０．１６２６－０　７　０．１６１１　０　１６５３－１．５　０．１５５３　０．１６５５　１４：００　０．１５９１　０．１６２６－０．８　０　１６１２　０．１６５３－１．４　０．１５２１　０．１６５５　１６：００　０．１５８２　０．１６２６－１．０　０．１６１４　０．１６５３－１　２　０．１５６１　０．１６５５　１８：ｏ０　０．１５７８　０．１６２６—１．１　０．１５９８　０．１６５３－１　４　０．１５１８　０．１６５５　就可解决转换系数Ｋ的问题。　一１　＝　＋口，　ｓｉｎ（２＂ｒｒｘｔＤ／３６５）　（４）　２０：００　０．１５７２　０．１６２６－１．３　０．１５９６　０　１６５３－１．６　０　１５６３　０　１６５５　２２：００　０　１５７０　０．１６２６—１．５　０　１５９４　０．１６５３—１．５　０．１５６２　０．１６５５　＋　ｃｏｓ（２１ｒｘｔｎ／３６５）　式中０是测站纬度，ｔ。是年积日（即指观测日期在　一１．５　ｋｇ／ｍ。，最小是０．２　ｋｇ／ｍ　，平均差值为Ｏ．７１　ｋｇ／　年中是第几天），　＝５．８６１、口，＝０．０１１、　＝Ｏ．０５４、　ｍ－。在武汉站上Ｉ　ｒ、，最大差值高达２．３ｋｇ／ｍ。，最　小也达到了１．２　ｋｇ／ｍ。，平均差值为１．７０ｋｇ／ｍ。。在　＝０．１３８，该公式中　主要与测站纬度和观测日期　有关。　拉萨站上Ｉ　ｒ、，最大差值则达到１．８　ｋｇ／ｍ　，最小的　达到了１．２　ｋｇ／ｍ。，平均差值为１．５１　ｋｇ／ｍ。。　２　由两种公式计算的Ｋ值分析　从以上的两个公式可知：由式（２）推算的转换　系数Ｋ的精度取决于　的精度，由于观测数据的　利用两种方法计算Ｋ值产生的差值所引起的　推算综合水汽含量的中误差是：北京站ｍ　＝±Ｏ．８２　ｋｇ／ｍ。，限制，ｒ值难以精确确定。如采用经验公式，则跟　踪站上的地面温度　的测定精度将决定转换系数　武汉站ｍ。＝±１．７６　ｋ　ｍ。，拉萨站　＝±１．５２　ｋｇ／ｍ。。误差最大的武汉站天气湿润，误差最小的　北京站天气干燥，这说明Ｋ差的大小或相应的Ｉ一　Ｋ的精度，同时也决定了转换系数Ｋ在同一个站　上是随温度的变化而变化，即转换系数　是一个　随时间而变化的值。由式（　）推算的转换系数Ｋ的　精度取决于系数　、　、　和　的精度。转换系数Ｋ　Ⅳ值一差ｌｌ　”＝　一　一呈¨¨＂””　　一　一　一　一　一　一　一　一　一　与测站纬度和观测日期有关，即受地理位置和日　ｒ、，差值的大小与测站的气候特点有关。　３　不同纬度与季节的Ｋ值　表２给出了从式（４）所推算的不同纬度地区的　转换系数Ｋ，随着纬度的增加，　值在减小，在高纬　度地区Ｋ值要低于低纬度地区的Ｋ值，这也反映　了地理位置对转换系数　的影响。　从表３、４、５中我们可以得到这样的结论：从式　表２不同纬度地区的转换系数Ｋ　纬度（。）　１０　２０　３０　４ｏ　５０　６０　７０　８ｏ　期的影响。它在同一测站、同一天是一个常数。因　此同一个测站上用不同公式计算的转换系数Ｋ来　推算水汽含量肯定会有差别的。为了便于比较和　分析，选取了北京、武汉和拉萨三个跟踪站上的数　据进行处理。　从表１中可以看出：由式（２）算得的转换系数　Ｋ可以反映出Ｋ值一天之内的细微变化，而从式　（４）算得的转换系数Ｋ在一天之内是一个定值。由　转换系数Ｋ　０．１７１７　Ｏ．１６８５　０．１６５４　０．１６２５　０．１５９６　Ｏ．１５６９　０．１５４２　０．１５１６　表３北京站上不同年积日所对应的转换系数Ｋ　年积日　１　３２　６０　９１　１２１　１５２　式（２）和式（４）分别算得的转换系数Ｋ之间存在着　一转换系数Ｋ　０．１５５４　年积日　１８２　０．１５５２　２１３　０．１５５９　２４４　０．１５７４　０．１５９３　０．１６１２　２７４　３Ｏ５　３３５　定的差异。在北京站上Ｋ值最大相差Ｏ．００５６　Ｍｋｇ／ｍ　，最小相差０．００３９　Ｍｋｇ／ｍ　。而在拉萨站上　Ｋ值最大相差高达０．０１３７　Ｍｋｇ／ｍ　，最小相差也高　达Ｏ．００９２　Ｍｋ　。这种差异所引起的水汽含量的　转换系数Ｋ　０．１６２４　０．１６２６　０．１６１８　０．１６０２　０１５８２　０１５６５　表４武汉站上不同年积日所对应的转换系数Ｋ　年积日　１　３２　６０　９１　１２１　１５２　转换系数Ｋ　０．１５７８　年积日　１８２　０．１５７７　２１３　０．１５８４　２４４　０．１６ｏ０　０．１６１９　０．１６３８　２７４　３０５　３３５　变化是明显的，在北京站上Ｉ、　最大差值达到了　转换系数Ｋ　０．１６５ｏ　０．１６５３　０．１６４４　０．１６２９　０．１６０８　０１５９０　

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第３期　曲建光：转换系数Ｋ对推算大气综合水汽的影响　．３７．　表５拉萨站上不同年积日所对应的转换系数Ｋ　项系数的确定和精度将影响到Ｋ值的精度，需要　年积日　１　３２　６０　９１　１２１　１５２　我们仔细研究。　转换系数Ｋ　０．１５８１　０．１５７９　０．１５８６　０．１６０２　０．１６２２　０．１６４１　年积日　１８２　２１３　２４４　２７４　３０５　３３５　（３）在同一时间和同一地点利用两种方法所　转换系数Ｋ　０．１６５３　０．１６５５　０．１６４７　０．１６３０　０．１６１０　０．１５９２　推算的Ｋ值会产生差异　这种差异的大小随地理　（４）所推算的转换系数　随季节变化而变化，无论　位置和日期的变化而变化，在湿润的地区，这种差　地理位置如何，　值都具有冬季最小，夏季最大，春　异会大一些；在干燥的地区，这种差异会小一些。这　秋居中的特点。夏季潮湿，　值偏大；冬季干燥，　种差异使我们推算综合水汽含量时也产生了相应　值偏小，这正好反映了　值的季节性。　的差值，并影响到推算综合水汽含量的精度，因此，　４　结论　采用什么方法能够较精确地推算出Ｋ值是我们今　后要解决的关键问题之一。　（１）由式（２）计算转换系数Ｋ时，由于受到数　参考文献　据的限制，只能用地面温度来推算。因为地面温度　【１】ｖ．Ｂ．ＭＥＮＤＥＳ，Ｒ．Ｂ．ＬＡＮＧＬＥＹ．Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｚｅｎｉｔｈ　Ｄｅｌａｙ　只能在某种程度上反映地域和季节的变化，因此Ｋ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　Ａｃｃｕｒａｃｙ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｌ１一Ｐｒｅｃｅｓｉｏｎ　ＧＰＳ　Ｐｏｓｉｉｔｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｎａｖ—　值部分地反映出地理位置和日期的变化，同时，由　ｉｇａｆｉｏｎｉｆ］．Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇ　１９９９，ｖｏ１．４６，Ｎｏ．１：２５－３３．　于地面温度随天气变化而变化，所以Ｋ值具有一　【２］Ｍｉｃｈａｅｌ　ＢＥＶＩＳ，Ｓｔｅｖｅｎ　ＢＵＳＩＮＧＥＲ．，ｅｔ　ａｌ：Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆＡｔ－　定的动态性，能够较好地反映出天气细微变化。　ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｗａｔｅｒ　Ｖａｐｏｒ　Ｕｓｉｎｇ　ｈｔｅ　ＧＰＳ［Ｊ］．Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．，１９９２，　Ｖｏ１．９７，Ｎｏ，Ｄ１４：１６８７８－１５８０１．　（２）由式（４）计算转换系数Ｋ时，地理位置和　【３］Ｔ．　ｅ　ＥＭＡＲ．ＤＳＯＮ，Ｇｕｎｎａｒ　ＥＬＧＥＲＥＤ，ｅｔ　ａｌ：Ｔｈｒｅｅ　Ｍｏｎｔｈｓ　日期变化得到了良好的体现，Ｋ值能够充分地反映　ｏｆ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｗａｔｅｒ　Ｖａｐｏｒ　ｗｉｈｔ　ａ　出地域和季节的变化，但其相对的不变性（一天内　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｆ　ＧＰＳ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ，Ｒｅｓ．，１９９８，Ｖｏ１．１０３，　是常数）不能够反映出天气的细微变化。式中的各　Ｎｏ　Ｄ２：１８０７－１８２０　［责任编校：王黎】　庆典公告　五十年风雨，五十年春秋，沧桑巨变，冰情雪韵，桃李芬芳，坐落在风光秀丽的北国名城哈尔滨的黑龙　江工程学院迎来了５０华诞。　黑龙江工程学院经教育部批准由原黑龙江交通高等专科学校与哈尔滨工程高等专科学校合并组建而　成。原黑龙江交通高等专科学校创建于１９５２年，当时东北内河航运管理局在哈尔滨建立了东北河运学校，　１９５８年升格为黑龙江交通学院，１９６２年更名为黑龙江交通学校，１９８７年晋升为黑龙江交通专科学校，１９９４　年８月更名为黑龙江交通高等专科学校；原哈尔滨工程高等专科学校创建于１９５３年，前身为哈尔滨土木　建筑工程学校，１９５５年更名为哈尔滨冶金测量学校，１９８５年升格为哈尔滨冶金测量专科学校，１９９４年５　月更名为哈尔滨工程高等专科学校。两校创建以来始终坚持党的教育方针，以培养高素质的应用型人才为　己任，培育了近４万名行业英才。学院现有１４个本科专业，３２个专科专业，涵盖了工、管、文、理等学科，提　出了立足地方，面向全国，主动服务交通、冶金等行业和区域经济，培养直接面向经济建设主战场、面向基　层，具有现代科技知识的工程应用型人才和具有现代理念的管理人才，把黑龙江工程学院建成一所以工学　为主，多学科发展，特色鲜明的应用型工程大学的办学理念，现在的黑龙江工程学院已步入健康发展的快　车道，她的未来将更加辉煌灿烂。　五十年伟业，五十年丰碑。学院将“回顾历史、展望未来、加快发展、与时俱进、塑造形象、再创辉煌”作　为主题，定于２００２年１Ｏ月８日在院本部（原黑龙江交通高等专科学校）隆重举行５Ｏ华诞庆典。我们热忱　邀请各界嘉宾届时莅临指导；诚挚欢迎海内外校友届时返校欢聚，畅叙友情，共商发展大计，再创黑龙江工　程学院美好明天！　特此公告，敬请周知　黑龙江工程学院　２００２年５月２９日