两套新型高分辨率再分析降水资料在湖南年季尺 - 湖南科技学院学报杂志社投稿

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两套新型高分辨率再分析降水资料在湖南年季尺

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引言

目前，我国实况降水资料收集站点还较少、监测时长有限，在业务预报和气象服务中降水资料的时间和空间分辨率均有待提高，故重建高质量、长时间序列和高空间分辨率的降水数据集刻不容缓。气象数据不仅是气象业务和服务的基础，也是深入开展大气科学研究的重要条件(李红莉等，2014；杨晓亮等，2017；叶梦姝，2018；张思齐等，2018)。降水是最重要的气象要素之一，尤其是强降水往往会影响人们的正常生产生活，一直是气象预报业务和服务重点关注的对象(韩佳芮等，2007；姜爱军等，2008)；同时，降水参与了天气和气候系统中的水汽和能量循环过程，对天气学机理研究至关重要(李超等，2020；杨磊等，2020)。当前大气再分析资料开发和应用评估已成为气象学和水文学中的研究热点之一。再分析资料各气象要素中，依据观测系统和模式强迫影响的大小，其质量精度从高到低依次分为A、B、C、D四类，其中降水要素属于精度最差的D类(吕少宁等，2011；张蒙蒙，2012)。正因为再分析降水资料的准确度较其他要素资料低，使得其降水资料的评估备受气象业务工作者和科研人员关注。赵天保和符淙斌(2006)从空间分布和时间变化上分析了ERA-40、NCEP-2再分析资料在中国区域的适用性，指出这两套资料均能反映出中国各区域雨带的位置，与实况降水场空间分布大体一致；同时，再分析资料反映出中国区域降水的准2 a振荡信号，同观测资料基本吻合。李建等(2010)对比分析NCEP/DOE、ERA 和JRA 再分析资料与站点资料表明，三套资料均较好地体现了中国夏季的降水特征，对中国大部分区域降水年际和季节内变化特征均反映较好。成晓裕等(2013)对NCEP-1、ERA-40、20CR再分析降水资料与实况降水资料在中国区域的适用性进行对比评估表明，再分析资料与实况资料的相关性具有显著的区域特征，再分析降水资料在我国东部地区的质量明显优于西部地区。刘鹏飞等(2018)分别从年、季、月时间尺度对CFSR、MERRA 和NCEP 再分析降水资料在东北地区的适用性进行评估表明，三套再分析降水资料均刻画了我国东北地区降水东南多、西北少的分布特征，但在不同时间尺度上每套资料的精度各有差异。

以上对再分析降水资料的对比评估研究均基于第二代或第三代再分析资料，目前对第四代再分析降水资料的研究分析尚少。因此，本文选取最新发布、分辨率较高的CMFD、CRA-40 两套再分析降水资料，利用湖南省多年实况降水资料，与这两套再分析降水资料进行对比评估，以期对湖南省今后气候变化、模式检验、新型高分辨率再分析资料应用等提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料说明

(1)中国区域地面气象要素数据集(China Meteorological Forcing Dataset，CMFD)。CMFD 是中国科学院青藏高原研究所开发的一套近地面气象与环境要素再分析数据集(下载网址：/zh-hans/data/8028b944-daaa-4511-8769-c49/)。该数据集以国际上现有的Princeton再分析资料、GLDAS资料、GEWEX-SRB 辐射资料与TRMM 降水资料为背景场、融合中国气象局常规气象观测数据制作而成(Yang et al.，2010)。本文用到的是CMFD 的日降水数据，空间分辨率0.1°×0.1°，年限为1979—2018年。

(2) 中国全球陆面再分析40 年产品(CRA-40/Land)。国家气象信息中心基于集合同化算法、多源融合方法、Noah 3.3 陆面模式及地表参数优化等核心技术建立了中国全球陆面再分析系统，此系统目前发布两类数据集，即大气驱动融合产品(2 m 气温、2 m 比湿、10 m u 风、10 m v 风、降水)和陆面产品(含地表温度、土壤温度、土壤湿度、水汽通量、积雪等在内的约30个陆面要素)(王旻燕等，2018)。本文选用大气驱动融合产品中的逐日降水资料(下载网址：http：///idata/web/data/index?dataCode=NAFP_NR T_CRA_DAY_PROD)，其空间分辨率为0.312 2°×0.312 5°，年限为1979—2018年。

(3)站点降水资料(OBS)。所用OBS资料由中国气象局国家气象信息中心提供，包含湖南省97个国家级气象站1979—2018年逐月降水数据，剔除了资料不完整的站点，共选取95个站点，其分布见图1。

1.2 评估方法

首先，采用双线性插值方法(智协飞等，2016；张宏芳等，2019)，将CMFD、CRA-40 再分析数据插值到湖南省95 个气象观测站点；再应用偏差比较、气候倾向率和相关分析等方法，比较再分析数据与观测数据的异同。

图1 湖南省95个国家级气象观测站(黑三角所示)分布Fig.1 Distribution of the 95 national weather stations(showed by black triangles)over Hunan.

文章来源：《湖南科技学院学报》网址: http://www.hnkjxyxb.cn/qikandaodu/2021/0708/740.html