ISSN 1004-4965

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HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析

渠鸿宇 黄彬 赵伟 宋佳凝 郭乙莹 胡海川 曹越男

渠鸿宇, 黄彬, 赵伟, 宋佳凝, 郭乙莹, 胡海川, 曹越男. HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(4): 569-579. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.051
引用本文: 渠鸿宇, 黄彬, 赵伟, 宋佳凝, 郭乙莹, 胡海川, 曹越男. HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(4): 569-579. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.051
QU Hongyu, HUANG Bin, ZHAO Wei, SONG Jianing, GUO Yiying, HU Haichuan, CAO Yuenan. COMPARISON AND EVALUATION OF HRCLDAS-V1.0 AND ERA5 SEA-SURFACE WIND FIELDS[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(4): 569-579. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.051
Citation: QU Hongyu, HUANG Bin, ZHAO Wei, SONG Jianing, GUO Yiying, HU Haichuan, CAO Yuenan. COMPARISON AND EVALUATION OF HRCLDAS-V1.0 AND ERA5 SEA-SURFACE WIND FIELDS[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(4): 569-579. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.051

HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.051
基金项目: 

广东省重点领域研发计划项目 2019B111101002

中国气象局创新发展专项 CXFZ2021J021

国家重点研发计划 2018YFC1506904

详细信息
    通讯作者:

    黄彬,女,山东省人,研究员级高级工程师,主要从事海洋气象预报和研究。E-mail:hbzbj199928@163.com

  • 中图分类号: P732

COMPARISON AND EVALUATION OF HRCLDAS-V1.0 AND ERA5 SEA-SURFACE WIND FIELDS

  • 摘要: 基于2020年中国近海31个浮标的逐小时数据,使用统计分析方法对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(HRCLDAS-V1.0)和欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析数据(ERA5)海面风场进行了系统的检验,检验结果表明:两者在我国近海均具有较高的可信度,风速平均绝对误差(MAE)分别为1.16 m/s和1.09 m/s,风向MAE分别为23 °和22 °。随着风力增大两者的风速准确度均有所降低,当风力等级≥10级时,前者准确度优于后者;对于风向而言,随着风力增大,两者准确度均升高。此外,选取2020年典型的两次冷空气过程和2008号台风“巴威”过程,检验两者在不同天气过程影响下的准确度,两类融合产品均能较好地再现冷空气过程引起的风向变化,而对不同强度的冷空气过程下的风速反映存在差异;对于台风引起的大风,在风速较低时两者风速均具有不错的表现,但HRCLDAS-V1.0对峰值强度的表现优于ERA5。

     

  • 图  1  用以检验的浮标站点位置分布图

    不同颜色代表不同海域。

    图  2  HRCLDAS-V1.0(a)和ERA5(b)与浮标数据风速散点分布图

    颜色代表样本量,黑色代表对角线,红色代表线性回归线。

    图  3  不同等级下HRCLDAS-V1.0和ERA5风速的检验结果

    图  4  HRCLDAS-V1.0(a)和ERA5(b)与浮标数据风向散点分布图

    颜色代表样本量,黑色代表对角线,红色代表线性回归线。

    图  5  不同等级下HRCLDAS-V1.0和ERA5风向检验结果

    图  6  各月HRCLDAS-V1.0和ERA5风向检验结果

    图  7  不同海域各级风速MAE(a)、风向MAE(b)和样本点个数(c)

    不同颜色代表不同海域,圆点代表HRCLDAS-V1.0,三角代表ERA5,HRCLDAS-V1.0和ERA5在各海域的各级风样本点数量相同均用圆点表示。

    图  8  受冷空气影响的MF14005和MF05003浮标站位置分布

    图  9  冷空气过程下MF14005和MF05003浮标及HRCLDAS-V1.0和ERA5风速和风向的时间序列

    左侧为风速,右侧为风向,黑色线代表浮标,红色线代表HRCLDAS-V1.0,蓝色线代表ERA5。

    图  10  台风“巴威”部分路径及MF07001和QF110浮标站位置

    箭头指示的数字代表台风在此位置的时间。

    图  11  台风过程下MF07001和QF110浮标及HRCLDAS-V1.0和ERA5风速和风向的时间序列

    黑色线代表浮标,红色线代表HRCLDAS-V1.0,蓝色线代表ERA5。

    表  1  风力等级划分表

    风力分级 风速/(m/s) 风力分级 风速/(m/s)
    0 0.0~0.2 9 20.8~24.4
    1 0.3~1.5 10 24.5~28.4
    2 1.6~3.3 11 28.5~32.6
    3 3.4~5.4 12 32.7~36.9
    4 5.5~7.9 13 37.0~41.4
    5 8.0~10.7 14 41.5~46.1
    6 10.8~13.8 15 46.2~50.9
    7 13.9~17.1 16 51.0~56.0
    8 17.2~20.7 17 ≥56.1
    下载: 导出CSV

    表  2  HRCLDAS-V1.0和ERA5风速检验结果

    风速检验 样本数 ME/(m/s) MAE/(m/s)
    HRCLDAS-V1.0风速 127 620 -0.22 1.16
    ERA5风速 127 620 -0.31 1.09
    下载: 导出CSV

    表  3  HRCLDAS-V1.0和ERA5风向检验结果

    风向检验 样本数 ME/° MAE/°
    HRCLDAS-V1.0风向 127 620 -4 23
    ERA5风向 127 620 -5 22
    下载: 导出CSV

    表  4  两次冷空气过程HRCLDAS-V1.0和ERA5风速和风向统计检验结果

    风速和风向 MF14005 MF05003
    MAE 最大偏差 MAE 最大偏差
    HRCLDAS-V1.0风速 0.84 m/s 2.40 m/s 2.04 m/s 4.39 m/s
    ERA5风速 0.87 m/s 2.15 m/s 2.21 m/s 4.23 m/s
    HRCLDAS-V1.0风向 7 ° 17 ° 9 ° 20 °
    ERA5风向 4 ° 11 ° 9 ° 21 °
    下载: 导出CSV

    表  5  台风过程HRCLDAS-V1.0和ERA5风速和风向的统计检验结果

    风速和风向 MF07001 QF110
    MAE COR 峰值误差 MAE COR 峰值误差
    HRCLDAS-V1.0风速 2.12 m/s 0.92 -4.3 m/s 2.53 m/s 0.85 -2.6 m/s
    ERA5风速 3.46 m/s 0.72 -7.9 m/s 1.82 m/s 0.92 -3.9 m/s
    HRCLDAS-V1.0风向 8 ° - - 17 ° - -
    ERA5风向 11 ° - - 17 ° - -
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-28
  • 修回日期:  2022-05-18
  • 网络出版日期:  2022-10-25
  • 刊出日期:  2022-08-20

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