Атмосферный реанализ - Atmospheric reanalysis

An атмосферный реанализ (также: метеорологический реанализ и климатический реанализ) это метеорологический и климат ассимиляция данных проект, направленный на ассимиляцию исторических данных наблюдений за атмосферой за длительный период с использованием единой последовательной схемы ассимиляции (или «анализа»).

Анализ оперативных данных

В оперативном численный прогноз погоды, модели прогноза используются для прогнозирования будущего состояния атмосферы на основе того, как климатическая система эволюционирует со временем из исходного состояния. Первоначальное состояние, предоставляемое в качестве входных данных для прогноза, должно состоять из значений данных для ряда «прогностических» метеорологических полей, то есть тех полей, которые определяют будущее развитие модели. Пространственно изменяющиеся поля требуются в форме, используемой моделью, например, в каждой точке пересечения на регулярной сетке кругов долготы и широты, а исходные данные должны быть действительными в один момент времени, который соответствует настоящему или недавнему прошлому. Напротив, доступные данные наблюдений обычно не включают все прогностические поля модели и могут включать другие дополнительные поля; эти данные также имеют пространственное распределение, отличное от сетки прогнозной модели, действительны в течение определенного периода времени, а не одного раза, а также подвержены ошибкам наблюдений. Техника ассимиляция данных поэтому используется для создания анализ начального состояния, которое является наиболее подходящий численной модели к имеющимся данным с учетом ошибок модели и данных.

Использование и примеры

Помимо инициализации оперативных прогнозов, сами анализы являются ценным инструментом для последующих метеорологических и климатологических исследований. Однако набор данных оперативного анализа, то есть данные анализа, которые использовались для прогнозов в реальном времени, обычно страдает несогласованностью, если он охватывает какой-либо продолжительный период времени, поскольку системы оперативного анализа часто совершенствуются. Проект реанализа включает повторную обработку данных наблюдений за длительный исторический период с использованием согласованной современной системы анализа для создания набора данных, который можно использовать для метеорологических и климатологических исследований.

Примеры наборов данных реанализа включают Повторный анализ ЕЦСПП,[1] Ретроспективный анализ современной эпохи для исследований и приложений, версия 2 (MERRA-2),[2] и NCEP / NCAR повторный анализ[3] (Примечание: эти связанные статьи включают опубликованные ссылки), а JRA-25[4] повторный анализ, проведенный Японским метеорологическим агентством. В дополнение к этим проектам глобального реанализа, существуют также мероприятия регионального реанализа с высоким разрешением для различных регионов, например для Северной Америки,[5] Европа[6] или Австралия.[7] Такие региональные повторные анализы обычно основаны на региональной модели прогнозирования погоды и используют граничные условия из глобального повторного анализа.[8]

В различных исследованиях используются данные повторного анализа для воспроизведения других климатических переменных с помощью моделей черного ящика (например, состояние моря переменные[9]).

Осторожность в использовании

Хотя часто повторный анализ можно рассматривать как наилучшую оценку многих переменных (таких как ветры[10] и температура ) атмосферы, его следует использовать с осторожностью.[11] Деградация, замена или модификация инструментов (например, спутники ), а также изменения в методах наблюдения (например, поверхность, наверху ) может вызвать ошибку.[12] Не все данные повторного анализа ограничиваются наблюдением: некоторые типы данных, такие как осадки (в зависимости от реанализа) и поверхности эвапотранспирация (для которых глобальных наблюдений просто не существует), получаются путем запуска (предположительно более нового) общее обращение или же ЧПП модели. Известно, что повторные анализы не сохраняют влагу.[13]

Рекомендации

  1. ^ Уппала, С., и соавторы, 2005: Повторный анализ ERA-40. Кварта. Дж. Рой. Метеор. Soc., 131, 2961–3012. DOI: 10.1256 / qj.04.176
  2. ^ Геларо Р. и соавторы, 2017: Ретроспективный анализ современной эпохи для исследований и приложений, версия 2 (MERRA-2). J. Climate, 30, 5419-5454, [1]
  3. ^ Kalnay, E., и соавторы, 1996: 40-летний проект повторного анализа NCEP / NCAR. Бык. Амер. Метеор. Soc., 77, 437–471. DOI: 10.1175 / 1520-0477 (1996) 077% 3C0437: TNYRP% 3E2.0.CO; 2
  4. ^ Оноги, К., и соавторы, 2007: Реанализ JRA-25. J. Meteor. Soc. Япония, 85, 369–432.
  5. ^ Месинджер, Ф. и соавторы, 2006 г., Североамериканский региональный реанализ. Бык. Амер. Метеор. Soc. DOI: 10.1175 / БАМС-87-3-343
  6. ^ Боллмейер, К., Келлер, Дж. Д., Олвейн, К., Валь, С., Круэлл, С., Фридрихс, П., Хенсе, А., Кеуне, Дж., Кнайфель, С., Пшайдт, И., Редл , S., и Steinke, S .: К региональному реанализу с высоким разрешением для европейского домена CORDEX, QJR Meteorol. Soc., 141, 1–15, 2015, DOI: 10.1002 / qj.2486
  7. ^ Су, Ч.-Х., Эйзенберг, Н., Стейнл, П., Якоб, Д., Фокс-Хьюз, П., Уайт, С.Дж., Ренни, С., Франклин, К., Дарсси, И., и Чжу, Х., 2019: BARRA v1.0: Бюро метеорологического анализа атмосферы с высоким разрешением для Австралии, Geosci. Разработка моделей, 12, 2049-2068, DOI: 10.5194 / gmd-12-2049-2019
  8. ^ Кайзер-Вайс, А. К., Борше, М., Нирманн, Д., Каспар, Ф. Луссана, К., Изотта, Ф., ван ден Бесселаар, Э., ван дер Шриер, Г., и Унден, П .: Дополнительные преимущества региональных повторных анализов для климатологических приложений, Сообщения об экологических исследованиях, 2019. DOI: 10.1088 / 2515-7620 / ab2ec3
  9. ^ Перес, Д. Дж .; Iuppa, C .; Cavallaro, L .; Cancelliere, A .; Фоти, Э. (01.10.2015). «Значительное расширение рекордов высоты волны с помощью нейронных сетей и данных повторного анализа ветра». Моделирование океана. 94: 128–140. Bibcode:2015OcMod..94..128P. Дои:10.1016 / j.ocemod.2015.08.002.
  10. ^ Kaiser-Weiss, AK, Kaspar, F., Heene, V., Borsche, M., Tan, DGH, Poli, P., Obregon, A., and Gregow, H., 2015: Сравнение регионального и глобального реанализа рядом с -поверхностные ветры со станционными наблюдениями над Германией, Adv. Sci. Res., 12, 187-198, DOI: 10.5194 / asr-12-187-2015
  11. ^ Паркер, У.С., 2016: Повторный анализ и наблюдения: в чем разница? Бык. Амер. Метеор. Soc., 97, 1565–1572, DOI: 10.1175 / БАМС-Д-14-00226.1
  12. ^ Тренберт, К. Э., Д. П. Степаняк, Дж. У. Харрелл и М. Фиорино, 2001: Качество повторного анализа в тропиках. J. Climate, 14, 1499–1510. DOI: 10.1175 / 1520-0442 (2001) 014% 3C1499: QORITT% 3E2.0.CO; 2
  13. ^ Нигам С. и А. Руис-Баррадас, 2006: Сезонная изменчивость гидроклимата над Северной Америкой в ​​глобальных и региональных реанализах и моделированиях AMIP: различные представления. J. Climate, 19, 815–837. DOI: 10.1175 / JCLI3635.1

Чтение о конкретных реанализах

  • Калнай, Э., и соавторы, 1996: 40-летний проект повторного анализа NCEP / NCAR. Бык. Амер. Метеор. Soc., 77, 437–471.
  • Канамицу, М., В. Эбисудзаки, Дж. Вулен, С.-К. Янг, Дж. Дж. Хнило, М. Фиорино и Г. Л. Поттер, 2002: NCEP-DOE AMIP-II повторный анализ (R-2). Бык. Амер. Метеор. Soc., 83, 1631–1643.
  • Месинджер, Ф., и соавторы, 2006: Североамериканский региональный реанализ. Бык. Амер. Метеор. Soc., 87, 343–360, http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-87-3-343.
  • Уппала, С., и соавторы, 2005: ЭРА-40 Повторный анализ. Кварта. Дж. Рой. Метеор. Soc., 131, 2961–3012, https://doi.org/10.1256/qj.04.176.
  • Херсбах, Х., Белл, Б., Беррисфорд, П., Хирахара, С., Хораньи, А., Муньос-Сабатер, Дж., Николас, Дж., Пьюби, К., Раду, Р., Шеперс, Д. ., Симмонс, А., Сочи, К., Абдалла, С., Абеллан, X., Бальзамо, Г., Бехтольд, П., Биавати, Г., Бидло, Дж., Бонавита, М., Де Кьяра, Г., Дальгрен, П., Ди, Д., Диамантакис, М., Драгани, Р., Флемминг, Дж., Форбс, Р., Фуэнтес, М., Гир, А., Хаймбергер, Л., Хили, С., Хоган, Р.Дж., Холм, Е.А., Янискова, М., Кили, С., Лалоо, П., Лопес, П., Радноти, Г., Росней, П.Д., Розум, И., Вамборг, Ф., Вильом, С., Тэпо, Ж.-Н., 2020: ERA5 глобальный реанализ. Q J R Meteorol Soc, https://doi.org/10.1002/qj.3803.
  • Оноги, К., и соавторы, 2007: JRA-25 Реанализ. J. Meteor. Soc. Япония, 85, 369–432, https://doi.org/10.2151/jmsj.85.369.
  • Каспар, Ф., Нирманн, Д., Борше, М., Фидлер, С., Келлер, Дж., Поттхаст, Р., Рёш, Т., Шпангель, Т., и Тинц, Б., 2020: Региональная атмосферная деятельность по повторному анализу в Deutscher Wetterdienst: обзор результатов оценки и примеров применения с акцентом на возобновляемые источники энергии, Adv. Sci. Res., 17, 115–128, https://doi.org/10.5194/asr-17-115-2020.

Смотрите также

внешняя ссылка