[发明专利]一种对流层顶的高度的估算方法、装置、电子设备和存储介质

说明书

本发明提供一种对流层顶的高度的估算方法、装置、电子设备和存储介质，方法包括：S1、获取大气折射率的垂直分布信息；S2、利用指数模型根据所述垂直分布信息模拟大气折射率的垂直分布情况，得到大气折射率随高度变化的廓线函数f(z)；S3、对所述廓线函数f(z)在高度b上进行局部协方差变换；给定某个a值时，计算出折射率的局部协方差W_f(a，b)在不同高度b处的值。本发明提出利用大气折射率数据，通过对折射率廓线进行局部协方差变换确定对流层顶高度，从而避免因理想的假设所引起的大气反演误差的影响，对流层顶的高度估算的准确度得到了较大的提升，从而利于进一步研究对流层顶结构。

技术领域

本发明涉及一种卫星定位及GNSS气象学领域，特别涉及一种对流层顶的高度的估算方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

对流层顶是对流层与平流层之间的过渡层，是影响对流层和平流层之间物质、能量交换的关键区域。对流层顶处的大气温度、气压、湿度、结构以及环流变换直接影响着近地层的天气与气候。对流层顶结构与全球气候变化密切相关，研究对流层顶结构特征对研究全球气候变化具有重要意义。

对流层顶是一个深厚的对流阻滞层，它是以温度垂直递减率急剧减小为主要特征，它阻碍着积雨云顶的垂直发展、气溶胶和水汽的垂直交换。对流层顶在平流层和对流层的交换(Strato-sphere-Troposphere Exchange,STE) 中具有相当重要的作用。此外，大气急流、飞机颠簸、臭氧层顶等重要物理、化学现象均与对流层顶的位置、强度及其变动密切相关。

对流层顶也是反映各种大气过程的一个很好的指示器，它在气压形势、气团平流、大气环流形势更替等作用下发生变化。在许多数值天气预报模式中，对流层顶均被作为一个特殊的、便于计算的、永久存在于大气之中的高度层顶来加以利用。温室效应导致全球变暖是公认的事实，由于温室气体增多导致的对流层变暖和由于臭氧减少导致的平流层变冷可能是对流层抬升的主要原因，对流层顶高度上升已成为全球气候变化的又一标志。

对流层顶结构特征的决定因素是对流层顶的高度，现在一般确定对流层顶高度的研究方法主要是由无线电掩星温度廓线出发通过CPT(Cold Point Tropopause，温度最低点对流层顶)或LRT(Lapse Rate Tropopause，温度递减率对流层顶)方法确定，进而分析对流层顶参数的全球分布和变化特性。但由于温度廓线的反演过程中假设了上部对流层到平流层的水汽含量可忽略，并且引入了一个先验温度剖面，同时还应用了流体静力平衡方程、理想气体状态方程，而实际大气状态并不遵循这种理想模式，进而导致由掩星温度廓线出发研究对流层顶结构存在误差影响，同时，中纬度地区因受大气急流和强气流活动影响，在对流层中存在多个温度逆温层，温度变化缓慢，从温度廓线出发确定对流层顶比较困难，确定的结果往往存在的误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种对流层顶的高度的估算方法、装置、设备和介质，从而大大降低目前从温度廓线出发确定对流层顶所存在误差。

第一方面，本发明提供了一种对流层顶的高度的估算方法，包括下述步骤：

S1、获取大气折射率的垂直分布信息；

S2、利用指数模型根据所述垂直分布信息模拟大气折射率的垂直分布情况，得到大气折射率随高度变化的廓线函数f(z)：

其中，N₀为近地面第一层的大气折射率；e为自然指数；h₀为N₀所对应的近地面第一层高度；标高h_i、h_i+1分别为相邻上下层高度， N_i、N_i+1为对应于高度h_i、h_i+1的大气折射率值；

S3、对所述廓线函数f(z)在高度b上进行局部协方差变换：