Page 25 - 《高原气象》2026年第2期

2 期 廖 捷等：基于青藏高原夏季加密探空的CRA再分析产品评估 325
而， 由于不同再分析产品在研制阶段采用的技术细 NCEP/NCAR、 NCEP CFSR、 ERA-40 和 ERA-Inter‐
节（包括模式特征、 水平和垂直分辨率、 物理参数 im 等四套大气再分析产品在 100~500 hPa 的质量。
化、 边界条件以及同化方案等）存在差异， 且同化 随后， 他们结合第三次青藏高原试验（1998 年、
的观测数据也各不相同， 从而导致不同再分析产品 2008 年及 2015 -2016 年 5 -8 月暖季）获得的 6000
对同一区域大气状态的描述可能存在差异（Fuji‐ 余条独立探空观测廓线， 进一步对 NCEP CFSR、
wara et al， 2017）。在气象观测资料密集地区， 大气 ERA-Interim、 JRA-55和 MERRA-2四套再分析产品
再分析产品通常能够较好地反映大气的实际状况。 在 100~500 hPa 高度层的表现进行了评估（Bao and
然而在观测资料稀疏地区， 不同再分析产品的差异 Zhang， 2019）。上述评估结果表明， 不同的再分析
可能较大。 产品对各个变量的描述存在显著差异。由于缺乏
青藏高原（以下简称高原）是一个气象观测资 高质量的独立探空观测资料， 以往的研究在对高原
料稀疏地区。它的热力作用类似于一个受感热驱 地区再分析产品评估时所用独立的观测数据较少。
动的“气泵”， 对大气环流重要的强迫作用， 影响着 国家气象信息中心于 2013 年底启动全球大气
亚洲季风、 降水、 区域能量平衡和水循环（Liu et
再分析工作， 2017年发布了中国第一代全球大气再
al， 2017； Zhao et al， 2018； Kong and Chiang，
分析产品的中间产品（以下简称 CRA-Interim）。评
2020； 马耀明等， 2021； 罗红羽等， 2023）。然而，
估表明， CRA-Interim能够反演南极中山站-Dome A
高原地区探空观测数据的稀缺， 不仅加大了对局地
断面的气温及极端气温事件的变化（朱江萍等，
大气环流系统（尤其是天气尺度与中尺度系统）从
2020）。2020 年 11 月， 中国气象局正式发布中国第
西向东发展和移动过程的探测难度（杨颖璨等，
一代全球大气再分析产品（CRA， 时间分辨率为
2018； Zhao et al， 2018）， 也导致再分析数据在制作
6 h， 空间分辨率34 km， 垂直层次为64层）（Liu et al，
中缺乏足够的探空观测数据进行同化。这增加了
2023）。用户可通过访问国家气象科学数据中心下载
数据同化过程中的误差与不确定性， 进而影响了再
CRA（https： //data. cma. cn/data/index/98555d0119fa1
分析产品在高原上空大气层中对真实大气状态描
85a. html）。与欧美发布的再分析产品相比， CRA
述的准确性。因此， 在利用大气再分析产品研究高
在中国地区同化了更多的地面、 高空、 飞机报及近
原天气气候之前， 需要定量评估大气再分析产品的
海船舶浮标观测数据（Chen et al， 2021； Jiang et al，
不确定性。
2021； Liao et al， 2021）。以 ERA5 为基准， 多方综
许多学者评估了国外研制的大气再分析产品
合评估表明， CRA 的三维大气温度场、 湿度场、 风
对青藏高原上空大气状态的描述能力。胡梦玲等
场等总体上优于国际第一、 二代全球大气再分析产
（2015）的评估表明， 美国研发的 20 世纪再分析产
品， 与国际第三代全球大气再分析产品质量相当
品（20CR）、 气候预报系统再分析产品（CFSR）、 美
（周自江等， 2022）。尽管 CRA 同化了 2015 年 9 月
国国家环境预报中心（NCEP）第一代再分析产品
（NCEP1）、 NCEP 第 二 代 再 分 析 产 品（NCEP2）、 以来的第三次青藏高原加密观测数据， 但并未同化
ERA-Interim、 ECMWF 20 世纪气候模拟再分析产 2014 年 6 -8 月的第三次青藏高原试验的加密探空
品（ERA-20CM）和 JRA-55 这 7 套再分析产品的位 观测。由于 2014 年 6 -8 月的加密观测数据也未被
势高度和风场在高原地区的适用性存在显著的季 国际上其他再分析产品同化， 因此这部分数据为我
节性、 空间和垂直层次差异。除多等（2016）验证了 们客观评估 CRA 和其他再分析产品在高原上空的
美国宇航局（NASA）面向研究和应用的全球再分析 质量提供了可能。
产品（MERRE）的地表温度在高原的适用性。赵洪 本文利用 2014 年 6 -8 月第三次青藏高原试验
宇等（2017）进一步表明 JRA-55和 ERA-Interim再分 加密探空观测数据， 主要对 CRA的高空温度、 湿度
析产品在比湿方面存在较大偏差。周顺武和张人 和风场的质量进行评估， 同时三套国际上广泛应用
禾（2009）对比了美国 NCEP/NCAR再分析产品和高 的水平分辨率较高的大气再分析产品（JRA-55、
原 12 个探空站的观测数据， 发现再分析数据能够 ERA-Interim 和 ERA5）评估结果被用于与 CRA 进行
客观反映高原的气候特征。Bao and Zhang（2013） 比较。评估结果可为评估不同数值天气预报模式
利用第二次青藏高原试验（TIPEX-II， 1998 年 5 月 和相关数据同化系统在高原及周边地区的质量和
10日至 8月 9日）获取的独立探空观测数据， 评估了 可信度提供参考。