Атмосферная переанализ (также: метеорологический переанализ и климат переанализ ) является метеорологическими и климатом ассимиляции данных проекта , который направлен на усваивать исторические атмосферные данные наблюдений , охватывающим длительный период, с использованием одного последовательного усвоения (или «анализом») схемы во всем.
Анализ оперативных данных
В оперативном численном прогнозировании погоды модели прогнозов используются для прогнозирования будущего состояния атмосферы на основе того, как климатическая система эволюционирует с течением времени от исходного состояния. Исходное 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, и 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. Поэтому метод ассимиляции данных используется для проведения анализа начального состояния, которое наилучшим образом соответствует числовой модели имеющимся данным с учетом ошибок в 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 улучшаются. Проект реанализа включает повторную обработку данных наблюдений за длительный исторический период с использованием последовательной современной системы анализа для создания набора данных, который можно использовать для метеорологических и климатологических исследований.
Примеры наборов данных реанализа включают повторный анализ ECMWF , [1] Ретроспективный анализ современной эпохи для исследований и приложений, Версия 2 (MERRA-2), [2] и NCEP / NCAR Reanalysis [3] (NB: они связаны статьи включают опубликованные ссылки), а также повторный анализ JRA-25 [4], проведенный Японским метеорологическим агентством. В дополнение к этим глобальным проектам реанализа, существуют также мероприятия регионального реанализа с высоким разрешением для различных регионов, например, для Северной Америки [5], Европы [6] или Австралии. [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, переменных состояния моря [9] ).
Осторожно при использовании
Хотя часто повторный анализ можно рассматривать как наилучшую оценку многих переменных (таких как ветер [10] и температура ) атмосферы, к его использованию следует подходить с осторожностью. [11] Ухудшение, замена или модификация инструментов (например, спутников ), а также изменения в методах наблюдения (например, на поверхности , на высоте ) могут вызвать ошибку. [12] Не все данные реанализа ограничены наблюдениями: некоторые типы данных, такие как осадки (в зависимости от реанализа) и поверхностное эвапотранспирация (для которых глобальные наблюдения просто не существуют), получены путем выполнения (предположительно более новой) общей циркуляции или Модели ЧПП . Известно, что повторные анализы не сохраняют влагу. [13]
Рекомендации
- ^ Уппала, С., и соавторы, 2005: Повторный анализ ERA-40. Кварта. Дж. Рой. Метеор. Soc., 131, 2961–3012. DOI: 10.1256 / qj.04.176
- ^ Геларо, Р., и соавторы, 2017: Ретроспективный анализ современной эпохи для исследований и приложений, версия 2 (MERRA-2). J. Climate, 30, 5419-5454, [1]
- ^ Kalnay, Е. и соавторы, 1996: The NCEP / NCAR 40-летний проект повторного анализа. Бык. Амер. Метеор. Soc., 77, 437–471. DOI: 10.1175 / 1520-0477 (1996) 077% 3C0437: TNYRP% 3E2.0.CO; 2
- ^ Onogi, К., и соавторы, 2007: ЮРА-25 Повторный анализ. J. Meteor. Soc. Япония, 85, 369–432.
- ^ Месинджер, Ф. и соавторы, 2006, Североамериканский региональный реанализ. Бык. Амер. Метеор. Soc. DOI: 10.1175 / БАМС-87-3-343
- ^ Bollmeyer, С. Келлер, JD, Ohlwein, К., Wahl, S., Crewell С., Friederichs П., Hense А., Keune, J., Kneifel С., Pscheidt И., Редл, С., Стейнке, С .: На пути к региональному реанализу с высоким разрешением для европейской области CORDEX, QJR Meteorol. Soc., 141, 1–15, 2015, DOI: 10.1002 / qj.2486
- ^ Su, C.-H., Eizenberg, N., Steinle, P., Jakob, D., Fox-Hughes, P., White, CJ, Rennie, S., Franklin, C., Dharssi, I., и Чжу, Х., 2019: BARRA v1.0: Региональный реанализ высокого разрешения атмосферы Бюро метеорологии для Австралии, Geosci. Разработка моделей, 12, 2049-2068, DOI: 10.5194 / gmd-12-2049-2019
- ^ Кайзер-Вайс, А. К., Borsche, М., Нирманн Д., Каспар, Ф. Lussana, К., Isotta Ф., ван ден Besselaar, Е., вандерSchrier, G., и Undén, P. : Дополнительные преимущества региональных реанализов для климатологических приложений, Сообщения об экологических исследованиях, 2019. DOI: 10.1088 / 2515-7620 / ab2ec3
- ^ Перес, DJ; 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 . DOI : 10.1016 / j.ocemod.2015.08.002 .
- ^ Кайзер-Вайс, А. К., Каспар Ф., Heene В., Borsche, М., Тан, рБоп, Poli, П., Obregon А., Gregow, H., 2015: Сравнение регионального и глобального реанализ приповерхностные ветры со станционными наблюдениями над Германией, Adv. Sci. Res., 12, 187-198, DOI: 10.5194 / asr-12-187-2015
- ^ Паркер, WS, 2016: Повторный анализ и наблюдения: в чем разница? Бык. Амер. Метеор. Soc., 97, 1565–1572, DOI: 10.1175 / BAMS-D-14-00226.1
- ^ Trenberth, KE, DP Stepaniak, JW Харрелл, М. Fiorino, 2001: Качество реанализы в тропиках. J. Climate, 14, 1499–1510. DOI: 10.1175 / 1520-0442 (2001) 014% 3C1499: QORITT% 3E2.0.CO; 2
- ^ Нигам, С., и А. Руис-Баррадас, 2006: Сезонная изменчивость гидроклимата над Северной Америкой в глобальных и региональных повторных анализах и моделировании AMIP: различное представление. J. Climate, 19, 815–837. DOI: 10.1175 / JCLI3635.1
Чтение о конкретных реанализах
- Kalnay, E. , и соавторы, 1996: 40-летний проект повторного анализа NCEP / NCAR . Бык. Амер. Метеор. Soc., 77, 437–471.
- Канамицу, М., В. Эбисузаки, Дж. Вулен, С.-К. Ян, Дж. Дж. Хнило, М. Фиорино и Г. Л. Поттер, 2002: NCEP-DOE AMIP-II Reanalysis (R-2). Бык. Амер. Метеор. Soc., 83, 1631–1643.
- Месинджер, Ф. и соавторы, 2006: Североамериканский региональный анализ . Бык. Амер. Метеор. Soc., 87, 343–360, http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-87-3-343 .
- Уппала, С., и соавторы, 2005: Повторный анализ ERA-40 . 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., Соци, 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, Э.А., Янискова, М., Кили, С., Лалоо, П., Лопес, П., Радноти, Г., Росней, П.Д., Розум, И., Вамборг, Ф., Вильом, С., Тепо, Ж.-Н., 2020: глобальный реанализ ERA5 . QJR Meteorol Soc, https://doi.org/10.1002/qj.3803 .
- Оноги, К., и соавторы, 2007: Реанализ JRA-25 . 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 .
- Хатиби, А .; Краутер, С. Валидация и производительность набора спутниковых метеорологических данных MERRA-2 для солнечной и ветровой энергии. Энергия 2021, 14, 882. Https://doi.org/10.3390/en14040882
Смотрите также
- Реанализ океана
Внешние ссылки
- конспекты из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды
- Таблица сравнения атмосферных реанализов от Reanalysis.org