Оценка точности реанализа GHCN-CAMS в расчетах внутригодового распределения температуры воздуха на территории Республики Саха (Якутия)

В данной работе выполнена оценка точности воспроизведения реанализом GHCN-CAMS внутригодового распределения температуры воздуха для исторического (1961-1990 гг.) и актуального (1991-2020 гг.) климатических периодов, в масштабе климатических норм сезонов и отдельных месяцев. Использованы данные по 86 метеостанциям на территории РС(Я), по которым имелись климатические ряды в обоих временных периодах. Проведено сравнение климатических норм метеостанций с данными реанализа GHCN-CAMS в соответствующих пикселях, а также их изменение между периодами. В качестве метрик схожести рассчитаны корень среднеквадратичной ошибки, коэффициент корреляции Пирсона и коэффициент конкордации Лина. Показано, что определённые для метеостанций и рассчитанные в модели реанализа GHCN-CAMS климатические нормы тесно связаны линейно, с коэффициентом корреляции больше 0.9; наибольшая точность отмечена для весенних месяцев. В то же время изменение климатических норм месяцев и сезонов между периодами реанализ воспроизводит значительно хуже, лучше остальных – для осени и зимы. Обобщены сведения о среднесезонной температуре воздуха на территории РС(Я) по данным реанализа GHCN-CAMS. В целом, модель GHCN-CAMS допустимо использовать для приложений, где требуется внутригодовое распределение температуры воздуха.

1. Fan, Y. A global monthly land surface air temperature analysis for 1948–present / Y. Fan, H. van den Dool // Journal of Geophysical Research. – 2008. – V. 113. – D01103. DOI: 10.1029/2007JD008470.

2. Hersbach, H. ERA5 reanalysis is in production / H. Hersbach, D. Dee // ECMWF Newsletter. – 2016. – No. 147. URL : https://www.ecmwf.int/en/newsletter/147/news/era5-reanalysis-production (дата обращения : 02.11.2023). – Электронные данные : электронные.

3. Тананаев, Н. И. Подбор оптимальной модели климатического реанализа по среднегодовой температуре воздуха для территории Республики Саха (Якутия) / Н. И. Тананаев // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Серия: Науки о Земле. – 2023. – № 2(30). – С. 88-101.

4. Mistry, M. N. Comparison of weather station and climate reanalysis data for modelling temperature-related mortality / M. N. Mistry, R. Schneider, P. Masselot, D. Royé [et al.] // Scientific Reports. – 2022. – Vol. 12. – 5178. DOI : 10.1038/s41598-022-09049-4.

5. Бокучава, Д. Д. Анализ аномалий приземной температуры воздуха в Северном полушарии в течение ХХ века по данным наблюдений и реанализов / Д. Д. Бокучава, В. А. Семенов // Фундаментальная и прикладная климатология. – 2018. – Т. 1. – С. 28-51.

6. Демчев, Д. М. Верификация данных реанализов ERA-Interim и ERA5 о приповерхностной температуре воздуха в Арктике / Д. М. Демчев, М. Ю. Кулаков, А. П. Макштас [и др.] // Метеорология и гидрология. – 2020. – № 11. – С. 36-45

7. Marshall, G. J. The accuracy of climate variability and trends across Arctic Fennoscandia in four reanalyses / G. J. Marshall, S. Kivinen, K. Julhä, R. M. Vignols [et al.] // International Journal of Climatology. – 2018. – Vol. 38. – P. 3878–3895. DOI : 10.1002/joc.5541.

8. Køltzow, M. Value of the Copernicus Arctic Regional Reanalysis (CARRA) in representing near-surface temperature and wind speed in the north-east European Arctic / M. Køltzow, H. Schyberg, E. Støylen, X. Yang // Polar Research. – 2022. – Vol. 41. DOI : 10.33265/polar.v41.8002.

9. Васильев, М. С. Сравнение приземной температуры воздуха в Якутии по данным реанализа и наземных наблюдений / М. С. Васильев, С. В. Николашкин, Р. Р. Каримов. – Текст : непосредственный // Вестник СВФУ. – 2014. – Т. 14. – №5. – С. 82–88.

10. Лобанов, В. А. Отклик климатических индикаторов на современное потепление климата в Республике Саха (Якутия) / В. А. Лобанов, К. С. Кириллина // Географический вестник. №4 (34). – 2017. – С. 112-122.

11. Гидрометцентр РФ. – URL : https://meteoinfo.ru/climatcities, свободный (дата обращения : 15.06.2023). – Электронные данные : электронные.

12. Температура воздуха (месячные данные) : база данных. ВНИИГМИ-МЦД, 2021. Данные в формате DAT. URL : http://aisori-m.meteo.ru/waisori/index.xhtml?idata=8 (дата обращения : 15.06.2023). Режим доступа: для зарегистрир. пользователей. – Электронные данные : электронные.

13. Погода и климат. – URL : http://www.pogodaiklimat.ru/history.php, свободный (дата обращения : 15.06.2023). – Электронные данные : электронные.

14. RStudio: Integrated Development for R, 2023.06.01 Build 524. 2023. RStudio, Inc., Boston, MA, USA. – URL: https://posit.co/products/open-source/rstudio. – Электронная программа : электронная.

15. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. – 2023. – URL : https://www.R-project.org/ (дата обращения: 17.10.2023). – Электронная программа : электронная.

16. QGIS Development Team, 2023. QGIS Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project. – URL : http://qgis.osgeo.org (дата обращения: 12.05.2023). – Электронная программа : электронная.

17. Hamner, B. Metrics: Evaluation Metrics for Machine Learning / B. Hamner, M. Frasco // R package version 0.1.4. – 2018. – URL : https://CRAN.R-project.org/package=Metrics (дата обращения : 15.06.2023).

18. Signorell, A. DescTools: Tools for Descriptive Statistics / A. Signorell // R package version 0.99.49. – 2023. – URL : https://CRAN.R-project.org/package=DescTools (дата обращения : 15.06.2023).

19. Научно-прикладной справочник «Климат России» : база данных. ВНИИГМИ-МЦД, 2022. Данные в формате CSV. – URL : http://aisori-m.meteo.ru/climsprn/faces/index1a.xhtml (дата обращения : 05.11.2023). Режим доступа: для зарегистрир. пользователей. – Электронные данные : электронные.

20. Menne, M. The Global Historical Climatology Network Monthly Temperature Dataset, Version 4 / M. Menne, C. N. Williams, B. E. Gleason, J. J. Rennie [et al.]. – Текст : непосредственный // Journal of Climate. – 2018. – V. 31, Is. 24. – P. 9835–9854. – DOI : 10.1175/JCLI-D-18-0094.1.

21. Кириллина К. С. Разработка региональной климатической программы для Республики Саха (Якутия) / К. С. Кириллина. Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. СПб., РГГМУ, 2017. – 118 с.

22. Программный комплекс "Гидрорасчёты". URL : http://hydrotec.spb.ru/ (дата обращения : 05.11.2023).

23. Фибер Л. С. Современные изменения температуры воздуха на северо-западе европейской территории России / Л. С. Фибер // Выпускная квалификационная работа. СПб, РГГМУ, 2022. – 57 с. URL : http://elib.rshu.ru/files_books/pdf/rid_7679720e0e7e4c248aa616f50aa4d0b2.pdf (дата обращения : 03.11.2023).