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随着对可靠且可信赖的气候信息的需求日益迫切,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)已开始实施其下一代再分析数据集ERA6。这一哥白尼气候变化服务(C3S)旗舰产品的推出将分阶段进行,首个数十年的数据将于2027年底发布。在众多改进中,ERA6的水平分辨率将比ERA5精细两倍多。
ERA6是ECMWF近十年来研究和开发的成果,旨在改进地球系统——大气、陆地、海洋、海冰及其相互作用——的表征和模拟。这一新一代再分析将从近实时回溯75年以上,以每小时的时间精度重建我们的气候,相比其前身ERA5具有更高的分辨率和更多增强参数。因此,生产ERA6是一项重大的科学和技术挑战。

ERA6 14km(左)- ERA5 31km(右)
基于以往ECMWF再分析版本的经验,部署计划经过精心设计,充分考虑用户需求,以管理数据集的规模和复杂性,同时保持ERA5的业务工作流程不受干扰,直至必要之时。
生产阶段遵循全面的准备和开放评估阶段,在此期间用户有机会访问实验性的"ERA6原型"。这一迭代过程带来双向益处:用户可以提前获得越来越接近最终产品形态和体验的预发布产品,而对ECMWF科学家而言,则能获得早期用户反馈。

首先将部署前两个十年的数据,随后向后扩展涵盖更早的十年。这种分阶段发布确保高需求的近期气候信息尽早可用,而完整的历史重建则随时间不断深化。
到2028年初,用户将能够下载前四个十年的数据。
举例说明其可能性:这张2006年3月29日几内亚湾日食图像并非卫星影像,而是如果Meteosat第三代卫星(MTG)在当时已经发射,从太空观测日食本应呈现的重建图像。

这是根据ERA6,如果MTG在2006年已在轨道上,其搭载的FCI仪器本应观测到的景象。图片由ECMWF/Philippe Lopez提供。
新再分析中的改进和升级是全面的。ERA6受益于自2016年部署ERA5以来对ECMWF集成预报系统(IFS)的每一次升级,从支撑ERA5的Cycle 41r2到支撑ERA6的当前Cycle 49r2,共经历了10个循环。每个循环都带来了诸多变量的增强、升级和修正。
ERA6还受益于过去十年计算能力、存储和数据访问的改进。
ERA6的一些主要特征包括:
自最初有限的数据访问可能性以来,ERA5数据访问已取得长足进步。目前,用户可以通过Polytope和ARCO就绪版本等解决方案,在数秒内提取最受欢迎参数的时间序列。这些开发成果将在ERA6中更快地提供。此外,应用户要求,ERA6的产品组合相比ERA5有所扩展,例如包括为风能应用提供的固定高度层输出。
ERA6显著提升了空间分辨率——即划分地球网格单元的大小。在许多分量中,水平分辨率提高至约14公里,改进了ERA5的31公里大气分辨率。这一精细化改进使得热带气旋和其他中尺度天气系统、沿海过程以及陆-气相互作用的表征更加准确。

Medicane Trixie(地中海飓风Trixie)在ERA-Interim(左)、ERA5(中)和ERA6(右)中的表征对比。ERA6为这些极端天气提供了更好的表征,包括大气压力(黑色等值线)和风速(彩色阴影)。图片来源:Paul Poli/ECMWF
海-气耦合
在ECMWF旗舰再分析中,ERA6首次纳入海洋模型,以提供大气、海浪与海洋之间一致的表征。然而,ERA6不会直接同化海洋观测数据,这些数据由ORAS6再分析进行同化——ORAS6是与哥白尼海洋服务合作准备的,为ERA6提供可靠的海洋和海冰初始条件。
这种集成改善了海洋和大气过程之间的一致性,从而增强了数据集在风暴潮研究、海洋环流研究和沿海风险评估等领域的价值。这些创新共同使ERA6成为前所未有的详细地球系统重建。
ERA6的一项重大创新是纳入了 rescued(抢救)、reprocessed(再处理)以及新可用的历史观测数据(例如,由于数据开放政策或国际数据交换协议的结果)。这些包括1979年前的早期卫星记录、来自C3S合同的再处理数据记录,以及过去实地测量档案的校正版本。这项工作结合增强的预报能力,确保了气候记录早期十年的更大连续性和准确性,并有助于纠正原始档案中的地理位置和时间误差。

每个面板中每对变量的每日观测数量(见图例),ERA5可用数据(底部曲线)和ERA6可用数据(顶部曲线),阴影显示从一次再分析到下一次的增量(某些变量从增加50%到增加一倍以上)。图片来源:Paul Poli/ECMWF
改进平流层表征的努力使得模型改进和偏差修正成为可能,有助于改善ERA5在平流层上部已知的一些问题,并有利于整个地球系统的重建。
推出ECMWF再分析新版本的首要原因是响应用户的反馈和需求。此外,科学、硬件、云技术等方面的稳步进步,使得有必要发布C3S和气候数据商店最受欢迎产品的新一代版本。为改进与其他国际再分析及ECMWF业务产品的互操作性,ERA6原始数据将完全符合世界气象组织(WMO)GRIB第二版标准格式。
在天气和气候预测正处于AI革命十字路口的当下,ERA5已展示了基于物理的稳健天气数据的重要价值——这些数据已被用于训练大多数成功的机器学习/AI模型,包括ECMWF的AIFS。
此外,再分析总体而言,特别是ERA5,已巩固作为全球气候系统知识的参考标准,包括用于决策制定和研究。
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