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青藏高原多源再分析数据地面风场模拟性能评估

青藏高原；地面风场；再分析数据；模拟性能；偏差特征

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.8 季风系统的模拟评估与预测预估

青藏高原多源再分析数据地面风场模拟性能评估

赵静¹，张爽²，李全喜¹，高颖¹，杨帆¹，李宣¹，刘亚娇¹

1.中国人民解放军61150部队，陕西榆林，719000

2.武汉大学，湖北武汉，430072

摘要:青藏高原地面风场受复杂地形、多尺度环流耦合作用显著，再分析数据模拟存在固有不确定性，精准评估其模拟性能与偏差特征是气象数据应用的重要基础。本研究基于近20年青藏高原及周边70个地面观测站逐3小时风场数据，结合矢量相似系数、风场矢量泰勒图等多维度量化评估指标，从年、季节、日变化三级时间尺度，系统评估ERA5、MERRA2、CMA-RA/LAND三套再分析数据的地面风场模拟性能，解析偏差的时空分异特征和数据集间的互补性。结果表明，三套数据集无绝对最优产品，呈现显著的互补性分异特征：ERA5的方向一致性与整体误差控制表现最优，但存在全尺度风速低估与地形梯度平滑化缺陷；CMA-RA/LAND 擅长风速振幅与地形-环流耦合特征刻画，却存在相位提前3小时的系统性偏差，且西部观测稀疏区离散度高；MERRA2为均衡型数据集，相位模拟精准、大尺度环流稳定，然局地地形响应偏弱。研究还发现，模拟偏差兼具尺度共性与特异性，共性上与地形复杂度、观测约束强度高度耦合，西部稀疏区与东部复杂地形区偏差最显著；特异性体现为年尺度偏差以空间异质性为主，季节尺度冬季模拟精度高于夏季，日变化尺度清晨与午后偏差最大、夜间最小。本研究明确了青藏高原再分析风场偏差的主控因素，提出分区加权的融合优化策略，为高原风场数据融合、模式参数化方案改进提供科学依据，也为复杂地形区气象再分析数据评估提供了参考范式。

关键词：青藏高原；地面风场；再分析数据；模拟性能；偏差特征