科研解读 | 再分析资料在气候变化研究中的发展与应用

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作者 | 燕（气象业务单位）

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CRA-40全球大气再分析产品研制计划

气候变化研究与长时间序列气象数据的关系十分密切，多变量、高质量、更精准的气象数据对理解气候气候变化至关重要。1979 年日内瓦第一次世界气候大会建立了世界气候研究计划，并开始努力构建应对气候变化的国际机制。从此，确立了全球气候研究和应对的起点。

观测资料作为研究气候变化的一手资料，存在非均一性、城市化影响以及质量不一等问题。大气再分析资料有着时间尺度长、空间覆盖全面、包含动力和物理意义以及时空分辨率高等优越性，它的出现使得气候变化研究得到迅速发展。再分析资料由全球预测模式、输入观测、同化方案三部分组成，随着同化方案的不断改进，观测手段的不断提高，再分析资料自诞生以来一直不断升级。由上世纪80年代最初开展全球大气再分析资料的三家机构（美国的NASA和NCEP、欧洲的ECMWF）到现在已经有超过十种的全球大气再分析资料并在国内外得到广泛的应用和评价。我国已自主研发了第一代全球大气再分析资料，是全球首个具有“东亚（中国）区域特色”的高质量、高分辨率再分析资料，为我国气候变化研究增添了有力的数据支撑。

有许多研究组织对再分析资料展开了更深入的研究，其中WMO下属的SPARC组织建立了S-RIP计划来分析再分析资料的适用性。该计划为研究人员提供再分析资料研究的共享平台，以助于更好地提升再分析资料的应用与研发。(S-RIP计划官网：http://s-rip.ees.hokudai.ac.jp/resources/data.html)。近年来，南极和北极臭氧洞的发现让人们开始重视平流层气候变化。该计划的研究报告指出，由于平流层观测资料较少、误差较大，再分析资料正适用来作为其研究的重要工具。而由于观测系统的改变，可能使再分析资料的输出产品产生数据“漂移”现象。例如再分析资料中卫星资料源由TOVS卫星转为ATOVS卫星，SSU卫星转为AMSU-A卫星等都对中上层大气再分析资料质量产生较大的影响。将MSU卫星数据作为同化资料输入再分析场中可有效提高平流层数据的真实性。

我国气象工作者也利用不同方法对多种再分析资料在不同地区的适用性做出评估。由于研究方法不同，使得对再分析资料的评估结论存在一定程度上的差异。发展再分析资料的科学评估和订正方法，对于开展区域气候变化影响评估和脆弱性等研究，将发挥重要作用。东北地区是受气候变化影响的脆弱区之一，高质量积雪资料的缺乏限制了开发和利用东北地区冰雪资源的研究，观测受限于资料站点稀疏、卫星遥感资料年代较短，而有些再分析资料则能很好的刻画积雪的分布特征和深度变化特征，较好的可靠性使其可作为很好的代用资料。

随着再分析资料的不断发展，以ERA-5为代表的第四代再分析资料使再分析资料的应用前景更加广阔。在气象服务转型升级的大背景下，再分析资料已不仅是气候变化的研究手段，更可以为各领域行业气象服务提供有力的数据支撑。基于再分析资料制作多变量协同的行业服务产品，可以克服传统服务产品时空分辨率较低等缺点，作为传统服务产品的重要补充，丰富产品形式、提升用户满意度、打造服务品牌，最终增加服务效益。

参考文献

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