在全球变暖及北极放大效应的作用下，近年来北极地区大气、海冰、海洋发生了翻天覆地的变化，主要表现为海冰范围减小，海冰融化季延长，多年冰快速消融等。通过热力学和动力学过程，海冰的变化会进一步影响海-冰-气相互作用，改变海洋表面的辐射能量平衡和物质平衡，从而对区域甚至全球气候系统产生巨大的影响。为了准确分析北极气候的变化规律、模拟和预测海冰未来变化机制，诸多大气、积雪、海冰、海洋模型研究采用再分析温度数据作为输入驱动场或伴随同化数据，因此再分析温度数据的准确性对各种模型中精确模拟大气-海冰-海洋演变过程至关重要，也已成为国内外研究的热点问题。
近日，我实验室极地海洋与气候变化创新团队使用了2010-2020年北极地区共计910个漂流浮标的现场观测温度数据对欧洲中期天气预报中心（ECMWF）发布的再分析资料ERA-I和ERA5的2米气温数据进行了多年逐月及逐日的精度评估，同时评估了北极地区ERA-I及ERA5的表面温度数据精度。 研究发现，相比浮标数据，2010-2020年ERA-I及ERA5的2米气温呈现暖偏差（2.27±3.33°C，2.34±3.22°C）而表面温度呈现冷偏差（-4.79±4.86°C, -4.11±3.92°C），其中2米气温精度高于表面温度，表现出与浮标实测温度更高的一致性和更小的偏差。研究结果进一步显示，2米气温的暖偏差以及表面温度的冷偏差均具有显著的季节变化，通常夏季偏小而冬季达到最大值。相比ERA-I，ERA5的2米气温与表面温度均呈现较暖的趋势。三种浮标项目中，基于MOSAiC项目的浮标现场实测温度与再分析温度数据的偏差最小。该研究为后续结合海冰密集度及积雪厚度数据开展更精细尺度偏差分析，从而提升北极地区再分析数据同化精度奠定了基础。 该研究成果于2021年7月在Remote Sensing（中科院二区，影响因子4.848）上发表，题为“Evaluation of 2-m air temperature and surface temperature from ERA5 and ERA-I using buoy observations in the Arctic during 2010–2020”。文章第一作者为中山大学测绘科学与技术学院博士研究生于亦宁，创新团队首席科学家程晓教授、核心成员惠凤鸣教授为合作作者。 该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划课题以及南方海洋实验室创新团队建设科研经费的支持。
图1 (a) ERA5、ERA-I和浮标观测值的逐日平均2米气温变化，(b) ERA5、ERA-I和浮标观测值偏差。
图2 (a) ERA-I和(b) ERA5基于多年平均值的逐日2米气温偏差
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