2018 年NCEP 再分析資料在內(nèi)蒙古的分布特征

張保龍

（巴彥淖爾市氣象局，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾015000）

內(nèi)蒙古自治區(qū)地處祖國北部邊疆，地域遼闊，東西狹長，具有高原半干旱、干旱的氣候特點(diǎn)[1]。對2018 年內(nèi)蒙古氣溫變化進(jìn)行研究分析對提升當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)能力很有幫助，但內(nèi)蒙古地勢復(fù)雜，氣象站空間密度小，再分析資料對很多研究有較好的補(bǔ)充作用。

美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(簡稱NCEP)再分析資料其包含氣象要素種類多、時(shí)空分辨率高，在氣候變化研究中被廣泛使用[2-4]，本文對2018 年內(nèi)蒙古逐日氣溫與NCEP 再分析資料中的逐日氣溫進(jìn)行對比，分析NCEP 再分析資料在內(nèi)蒙古的可信度。

1 資料及處理方法

本文使用2018 年1 月1 日-2018 年12 月31 日內(nèi)蒙古119 個(gè)氣象站地面觀測資料，氣象要素包括日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫。所用的同期再分析資料為NCEP FNL Operational Model Global Tropospheric Analysis，該資料一日4次，分別為00 時(shí)、06 時(shí)、12 時(shí)和18 時(shí)(世界時(shí))，水平分辨率為1°×1°，氣象要素為2 米氣溫。

由于NCEP 再分析資料為網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用雙線性插值方法，將格點(diǎn)數(shù)據(jù)插值到站點(diǎn)位置，與地面觀測資料進(jìn)行對比。采用NCEP 再分析資料4 時(shí)次平均值、06 時(shí)數(shù)據(jù)、00 時(shí)數(shù)據(jù)分別與地面觀測資料中的日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫進(jìn)行對比分析。計(jì)算兩者偏差，采用NCEP 再分析資料的氣溫減去地面觀測資料。

2 平均氣溫對比分析

2018 年內(nèi)蒙古平均氣溫-3.6～10.1℃，平均5.8℃。其中呼倫貝爾市大部、興安盟西北部、錫林郭勒盟東北部低于2.0℃，阿拉善盟、烏海市、鄂爾多斯市大部、巴彥淖爾市、包頭市南部、呼和浩特市大部高于8.0℃，其余地區(qū)在2.0～8.0℃之間。與歷史同期相比，錫林郭勒盟西部、烏蘭察布市北部、包頭市、呼和浩特市、巴彥淖爾市偏高1.0～1.6℃，其余地區(qū)偏高0～1.0℃。

NCEP 再分析資料平均氣溫在-1.7～12.0℃之間，平均6.2℃。其中呼倫貝爾市大部低于2.0℃，阿拉善盟、烏海市、鄂爾多斯市大部、巴彥淖爾市、通遼市南部高于8.0℃，其余地區(qū)均在2.0～8.0℃之間。

NCEP 再分析資料平均氣溫空間分布趨勢和地面觀測資料大致相同，都反映出東北低，西南高，由東北向西南遞增的趨勢。兩者偏差-2.4～4.0℃，訂正后可以使用。負(fù)偏差區(qū)域主要分布在呼倫貝爾市東南部、興安盟北部、赤峰市北部、呼和浩特市，正偏差區(qū)域分布在其余地區(qū)。由逐日平均氣溫變化圖可知（圖略），兩者變化趨勢基本相同，相關(guān)系數(shù)0.998，通過0.001 的T 信度檢驗(yàn)。春、夏季兩者平均偏差-0.05℃～0.09℃，秋季略高-0.69℃，冬季最高-1.02℃。

對NCEP 再分析資料與地面觀測資料的偏差采用自然正交函數(shù)方法（EOF）分析，其前三個(gè)模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為25.7%、11.0%和10.2%,第一模態(tài)占了大部分貢獻(xiàn)。第一模態(tài)的空間分布型（圖略）為全區(qū)一致偏多型，從時(shí)間系數(shù)分布來看（圖略），第一模態(tài)正特征向量主要分布在11-3 月，負(fù)特征向量主要分布6-9 月。由此看出，NCEP 再分析資料主要的空間型與地面觀測資料較為一致。

3 最高氣溫對比分析

日最高氣溫11.7～13.5℃，平均12.6 ℃。其中烏蘭察布市大部、呼和浩特市大部、包頭市南部、鄂爾多斯市東部、阿拉善盟東部高于13.0℃；呼倫貝爾市大部、錫林郭勒盟北部、阿拉善盟西部低于12.0℃；其余地區(qū)在12.0～13.0℃之間。

NCEP 再分析資料日最高氣溫2.5～15.6℃，平均10.1℃。其中高于13.5℃的區(qū)域主要分布在興安盟東南部、通遼市東南部、巴彥淖爾市南部、鄂爾多斯市南部、阿拉善盟北部；低于11.7℃的區(qū)域主要分布在呼倫貝爾市、興安盟大部、赤峰市、錫林郭勒盟、烏蘭察布市、包頭市、呼和浩特市；其余地區(qū)在11.7～13.5℃之間。

NCEP 再分析資料最高氣溫空間分布和地面觀測資料分布大致相同，都反映出東部偏北地區(qū)偏低，東部東南地區(qū)、西部地區(qū)偏高；兩者偏差在-10.5～2.6℃之間，負(fù)偏差區(qū)域偏差較大，主要分布在呼倫貝爾市，正偏差區(qū)域偏差不大，分布在其余地區(qū)，訂正后可以使用。由逐日平均氣溫變化圖可知（圖略），兩者變化趨勢相似，相關(guān)系數(shù)0.930，通過0.01 的T 信度檢驗(yàn)。整體以負(fù)偏差為主，夏、秋季兩者平均偏差-2.2℃～-2.1℃，冬季略高，冬季最高。

4 最低氣溫對比分析

日最低氣溫-1.0～0.4℃。其中赤峰市北部、烏蘭察布市南部、鄂爾多斯市南部、阿拉善盟東部高于0℃，其余地區(qū)低于0℃。

NCEP 再分析資料最低氣溫-2.0～8.8℃。其中高于0.4℃的區(qū)域主要分布在興安盟東南部、通遼市、赤峰市東南部、烏蘭察布市、包頭市、呼和浩特市、巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、烏海市、阿拉善盟；低于-1.0℃的區(qū)域主要分布在呼倫貝爾市西部；其余地區(qū)在-1.0～0.4℃之間。

NCEP 再分析資料最低氣溫空間分布和地面觀測資料趨勢分布大致相同，都反映出東部偏北地區(qū)偏低、東部東南地區(qū)、西部地區(qū)偏高；兩者偏差在-1.7～9.0℃之間，偏差空間分布上來看，負(fù)偏差區(qū)域主要分布在呼倫貝爾市，偏差較小，其余地區(qū)為正偏差區(qū)域，偏差較大。由逐日平均氣溫變化圖可知（圖略），兩者變化趨勢相似，相關(guān)系數(shù)0.935，通過0.01 的T 信度檢驗(yàn)。整體以正偏差為主，冬季偏差較小，夏季略高，春、秋季最高。

5 結(jié)論與討論

2018 年平均氣溫-3.6～10.1℃，從東北向西南遞增，中西部高于常年值，其余地方接近常年。NCEP 再分析資料平均氣溫-1.7～12.0℃，空間分布趨勢和地面觀測資料大致相同，比地面觀測資料平均偏高0.4 ℃，訂正后可以使用。負(fù)偏差區(qū)域主要分布在呼倫貝爾市東南部、興安盟北部、赤峰市北部、呼和浩特市，正偏差區(qū)域分布在其余地區(qū)。從時(shí)間分布來看，春夏季平均偏差較小，秋季偏差稍大，冬季偏差最大。從NCEP 再分析資料平均氣溫EOF 分解結(jié)果來看，第一模態(tài)占據(jù)25.7%方差貢獻(xiàn)率，空間結(jié)構(gòu)和地面觀測資料分布大致相同。

NCEP 再分析資料對平均氣溫的描述較準(zhǔn)確，空間分布都與地面觀測資料大致相同，簡單訂正后可以使用。對最高氣溫的描述較為準(zhǔn)確，對最低氣溫的描述偏差較大，但兩者空間分布與地面觀測資料大致相同。究其原因，可能是由于日最高氣溫一般出現(xiàn)在06 時(shí)后，NCEP 再分析資料06 時(shí)氣溫不能完全代表當(dāng)日最高氣溫，所以最高氣溫四季都是負(fù)偏差。而日最低氣溫一般出現(xiàn)在00 時(shí)以前，NCEP 再分析資料00 時(shí)氣溫不能完全代表當(dāng)日最低氣溫，所以最低氣溫四季都是正偏差。如何用NCEP 再分析資料獲得準(zhǔn)確的最高氣溫和最低氣溫，是我們以后要研究的內(nèi)容。