1.研究背景及意義
在全球變暖背景下，極端天氣事件特別是強降水引發的災害事件增多增強，嚴重威脅着人們的生命財產安全。大氣水汽是影響強降水的重要氣象要素之一，為強降水的形成提供物質基礎和動力條件。大氣水汽也是地球大氣中含量最為豐富的溫室氣體，深刻影響着地球能量和氣候系統。此外，大氣水汽給無線電信號傳播帶來的信號延遲是目前許多空間大地測量手段（如北斗/GNSS、InSAR、VLBI等）的主要誤差源。因此大氣水汽精準探測和準確建模對於氣候分析、天氣預警預報和空間大地測量等領域都十分重要。
大氣水汽主要分布在對流層內，其複雜的時空分布及快速變化的特性使得對其高精度監測極具困難。GNSS水汽探測相比於其他手段具備高精度、高時間分辨率、低成本、全天候的綜合優勢，自上世紀90年代被提出以來，已經成為水汽探測的重要手段，GNSS氣象學也是許多國際頂級研究機構的前沿研究方向。
圖1. 部分開展GNSS氣象學研究的國際機構
近些年，隨着全球衛星導航系統特別是我國北斗系統及地面觀測設施的迅猛發展，為開展北斗/GNSS精細水汽探測及相關應用提供了重要的數據基礎和發展機遇，推動北斗在氣象行業的應用也是國家急需。
2.課題組研究進展
課題組面向國家需求和國際研究前沿，結合北斗/GNSS衛星和地面觀測技術的快速發展，重點開展廣域高精度對流層模型建立及在空間大地測量、極端天氣預報和氣候變化分析中的應用研究。
圖2. 課題組北斗/GNSS氣象學研究重點
在該研究方向，課題組近5年承擔和重點參與了國家重點研發計劃、國家自然科學基金（國際合作、面上、青年）、廣西重點研發計劃、湖北省自然科學基金、中國博士後基金特別資助等項目。在J. Geodesy、J. Climate、JGR等頂級期刊上發表SCI論文30餘篇，申請/授權發明專利、軟件著作權5項。指導研究生獲中國衛星導航定位協會優秀博士論文、CPGPS優秀論文特等獎等獎勵。
該研究方向指導教師包括樓益棟教授（入選國家級人才計劃）、張衛星副教授（入選中國科協青年人才托舉工程），現在校攻讀博士研究生5人、碩士研究生3人以及本科生1人。
3.代表性成果
（1）發展了一套中國地區高時空分辨率、多維度大氣模型構建方法，建立了從一維到三維的系列大氣新模型，有效支撐了廣域大氣增強的精密定位和北鬥氣象應用。
代表性論文：ASR 2018; J. Geodesy，2018；2019；2020a；2020b；2021（論文鏈接附後）
圖3.多維度系列大氣模型研究成果
（2）實現了GNSS統一基準下中國地區年代際多源數據（氣象觀測、NWM、MODIS、InSAR）多時間尺度大氣水汽分布變化和誤差特徵提取，為區域和全球氣候變化研究建立重要的水汽基礎數據集。
代表性論文：J. Climate, 2017;2018;JGR-Atmos. 2019;Atmos. Res., 2021;Int. J. Appl. Earth Obs., 2022（論文鏈接附後）
圖4. 多源水汽產品誤差特徵提取研究成果
（3）研製了廣域高精度大氣模型產品解算軟件平台（GMET），支撐武漢大學成為歐洲氣象觀測網GNSS水汽計劃（E-GVAP）分析中心。軟件應用於中國氣象局北鬥氣象行業數據處理中心，實現了全國北鬥氣象產品准實時業務化處理，成果被科技部列入支撐2020年長江中下游特大暴雨防汛救災技術裝備成果清單（地球觀測與導航重大專項唯一入選成果）。
圖5.業務化處理產品與英國Met Office、德國地學研究中心、法國國家地理院等國際機構產品精度相當
4. 學術活動
圖6.赴中國氣象局氣象探測中心學術交流
圖7. IGS Workshop報告
圖8. 參加AGU國際會議
圖9.參加IAG國際會議
代表性論文鏈接：
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