地球信息科学学报 ›› 2021, Vol. 23 ›› Issue (12): 2261-2274.doi: 10.12082/dqxxkx.2021.180357
张俊兵1(), 沈润平1,*(
), 师春香2, 白磊3,4, 刘军建5, 孙帅2
收稿日期:
2018-07-03
修回日期:
2021-09-27
出版日期:
2021-12-25
发布日期:
2022-02-25
通讯作者:
*沈润平(1963— ),男,江西湖口人,教授,博士生导师,主要从事陆面过程遥感与模拟研究. E-mail: rpshen@nuist.edu.cn作者简介:
张俊兵(1992— ),男,山西朔州人,硕士生,研究方向为陆面过程模拟与遥感。E-mail: zhangjob_921@163.com
基金资助:
ZHANG Junbing1(), SHEN Runping1,*(
), SHI Chunxiang2, BAI Lei3,4, LIU Junjian5, SUN Shuai2
Received:
2018-07-03
Revised:
2021-09-27
Online:
2021-12-25
Published:
2022-02-25
Supported by:
摘要:
ERA5地表下行太阳短波辐射数据是欧洲中期天气预报中心(ECMWF)最新的,具有高时空分辨率的再分析产品,该短波辐射产品可作为陆面模式大气强迫数据之一,并在区域气候评估、农业以及太阳能资源等方面具有重要应用。本文利用中国区域2011—2018年经过质控的91个国家级地面辐射站点观测数据,对其在中国大陆地区的适用性进行多时空尺度的评估,并与ERA-Interim、CFSR、MERRA2共3套全球大气再分析产品和1套CERES卫星反演SYN1deg的产品进行了比较。结果表明:① 在月均值尺度上,与其他再分析产品比较,ERA5产品与站点数据的Corr最高(0.939),RMSE最小(28.309 W/m2),Bias(15.4 W/m2)略大于ERA-Interim产品(13.2 W/m2);CERES卫星反演产品与站点数据的Corr为0.955,RMSE为20.042 W/m2,Bias为5.3 W/m2;② 5套产品的辐射值均高于地面观测数据,存在高估现象,总体上,ERA5产品在中国大陆地区的整体精度高于其他再分析产品,但与CERES卫星反演产品还存在一定差距,日均值比较结论亦具有相似规律。③ 分区评估结果表明在再分析产品中,ERA5产品在4个区域与观测数据都有更好的一致性,但5套产品均在南部区域表现不佳。并且与东北和北部区域相比,ERA5产品和CERES卫星反演产品在西部区域和观测数据相比的RMSE和Bias也相对偏大。
张俊兵, 沈润平, 师春香, 白磊, 刘军建, 孙帅. 中国大陆地区ERA5下行短波辐射数据适用性评估与对比[J]. 地球信息科学学报, 2021, 23(12): 2261-2274.DOI:10.12082/dqxxkx.2021.180357
ZHANG Junbing, SHEN Runping, SHI Chunxiang, BAI Lei, LIU Junjian, SUN Shuai. Evaluation and Comparison of Downward Solar Radiation from New Generation Atmospheric Reanalysis ERA5 across Mainland China[J]. Journal of Geo-information Science, 2021, 23(12): 2261-2274.DOI:10.12082/dqxxkx.2021.180357
表1
下行短波辐射数据基本信息
产品 | 空间分辨率 | 时间分辨率 | 时段 | 数据制作方法 | 研究机构 | 获取地址 |
---|---|---|---|---|---|---|
CERES_SYN1deg | 1°×1° | 日平均小时累积 | 2000—2021 | 辐射传输模型 | NASA | |
CFSv2 | 0.2°×0.2° | 6小时累积 | 2011—2021 | 3DVar | NCEP | |
ERA-Interim | 0.75°×0.75° | 日累积 | 1979—2019 | 4DVar | ECMWF | |
ERA5 | 0.3°×0.3° | 逐小时累积 | 1950—2021 | 4DVar | ECMWF | |
MERRA2 | 0.5°×0.625° | 逐小时累积 | 1980—2021 | 3DVar | NASA | |
表5
5套产品分别在4个区域与台站产品的比较统计
产品 | CERES_SYN1deg | ERA5 | ERA-Interim | CFSR | MERRA2 | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
区域 | Corr | RMSE | Bias | Corr | RMSE | Bias | Corr | RMSE | Bias | Corr | RMSE | Bias | Corr | RMSE | Bias | ||||
西部 | 0.98 | 18.1 | 7.4 | 0.96 | 32.8 | 23.8 | 0.95 | 33.3 | 20.1 | 0.95 | 34.7 | 24.4 | 0.97 | 32.1 | 27.0 | ||||
北部 | 0.98 | 13.9 | 3.8 | 0.96 | 25.0 | 16.5 | 0.94 | 27.0 | 13.9 | 0.93 | 38.2 | 31.1 | 0.94 | 36.8 | 28.3 | ||||
东北 | 0.99 | 12.7 | 6.2 | 0.98 | 15.7 | 7.2 | 0.96 | 20.1 | -4.1 | 0.97 | 26.2 | 19.2 | 0.98 | 25.3 | 16.9 | ||||
南部 | 0.96 | 18.1 | 4.7 | 0.91 | 26.1 | 12.9 | 0.86 | 32.9 | 14.6 | 0.86 | 41.1 | 27.5 | 0.88 | 53.2 | 44.0 |
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