Meteorological Applications | 国产再分析数据集CRA40对全球台风活动的再现能力
论文作者：李矜霄，田群，沈子力等
大气资料“再分析”通过资料同化技术重新处理历史观测数据，形成时空均一的再分析数据集，为气象学研究提供了强有力的工具。再分析资料的质量反映了资料收集、处理以及数值模式资料同化的水平。国际上主要的气象研究和业务中心，如欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和美国环境预中心（NCEP），都推出了自己的再分析数据集，并得到广泛应用。2021年，中国气象局发布了首个国产大气再分析数据集CRA40，填补了我国在全球大气再分析领域的空白。台风是地球上最具破坏性的自然现象之一。根据世界气象组织的统计，1970年至2020年，台风引发的灾害造成超过78万人遇难，经济损失超过1.4万亿美元。了解再分析资料中台风的再现能力能够有效指导在相关研究中如何使用这些数据。虽然已有研究对当前主要再分析数据中的台风再现能力进行了分析，但针对CRA40的相关研究仍然相对不足。近日，发表在《Meteorological Applications》的论文“Fidelity of global tropical cyclone activity in a new reanalysis dataset (CRA40)”系统评估了CRA40对1981-2020年全球台风活动的再现能力。研究使用IBTrACS台风最佳路径数据集作为观测资料，对比了CRA40与ERA5、JRA55、CFSR、MERRA2等主流再分析数据在台风生成数量、强度和移动速度等方面的再现能力差异。图1：5套再分析资料及观测中的台风路径（线）及强度（颜色）
研究结果显示，CRA40和其他再分析数据普遍低估了全球台风的生成数量和强度。对台风生成数的空间分布、季节性、年际变化、长期趋势，以及台风最低气压与最大风速之间关系的详细分析揭示了这些再分析数据集之间的相似性和差异性。总体而言，CRA40在以上方面的表现与其他再分析资料相当。然而，在台风移动速度方面，CRA40的表现优于其他再分析数据集。CRA40在移动速度的纬向平均分布、峰值纬度带上的经向分布以及移动速度的年际变化上与观测数据具有较高的一致性，表明其在描述台风的大尺度环流特征方面具备良好的能力。图2 ：5套再分析资料及观测中的台风最低气压和最大风速，(a)-(f)分别表示北印度洋、西北太平洋、东北太平洋、北大西洋、南印度洋和南大西洋中的情况
研究表明，CRA40适用于台风的气候学研究，尤其是在分析台风的大尺度环境特征时。然而，在研究某些台风特征（例如强度）时，应谨慎使用CRA40及其他再分析数据，因为这些数据与观测之间仍存在显著差距。为了提升对台风活动描述的准确性，下一代再分析产品可以通过以下措施进行优化：提高空间分辨率、改进参数化方案，以及更多地同化台风相关信息。图3：5套再分析资料及观测中的台风移动速度
本文的第一作者为三峡集团上海勘测设计研究院的李矜霄博士，通讯作者为中国气象局广州热带海洋气象研究所的田群博士以及复旦大学大气科学研究院沈子力博士。此外，来自国家气象信息中心、中国科学院大学、中国科学院大气物理研究所、湖北省气象服务中心、南京信息工程大学和兰州资源环境职业技术大学的科研人员也参与了本项研究。
论文信息：Li, J., Tian, Q., Shen, Z., Xu, Y., Yan, Z., Li, M., Zhu, C., Xue, J., Lin, Z., Yang, Y., & Zeng, L. (2024). Fidelity of global tropical cyclone activity in a new reanalysis dataset (CRA40). Meteorological Applications, 31(5), e70009. https://doi.org/10.1002/met.70009
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