EAR70、CLDAS和ERA-Interim表層土壤溫度在中國(guó)地區(qū)的評(píng)估

單帥 師春香 沈潤(rùn)平 白磊

(1 南京信息工程大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210044; 2 國(guó)家氣象信息中心，北京 100081；3 海南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，?？?570228)

引言

地表溫度是地氣相互作用研究中的重要變量，是衡量陸面和大氣之間能量交換的重要表征[1]。中國(guó)地面氣象觀測(cè)網(wǎng)所包含的地面觀測(cè)站點(diǎn)已超過(guò)6萬(wàn)個(gè)，但在空間上呈現(xiàn)“東多西少”分布不均勻的格局。除國(guó)家級(jí)站點(diǎn)外，氣象站的觀測(cè)在時(shí)間上存在不連續(xù)的現(xiàn)象(如大部分自動(dòng)站冬季停止觀測(cè)降水和土壤濕度)，土壤溫度觀測(cè)的有無(wú)和深度也因地區(qū)存在較大差異。這就造成中國(guó)氣象觀測(cè)網(wǎng)中土壤溫度數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的局限性。數(shù)值模式可以連續(xù)模擬出土壤的溫濕狀態(tài)，借助于同化技術(shù)可以加入精度高的觀測(cè)信息，大氣再分析和陸面數(shù)據(jù)同化技術(shù)成為獲取時(shí)空連續(xù)的地表溫度數(shù)據(jù)的重要渠道[2-8]。

目前已經(jīng)有不少較為成熟的大氣再分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)集，如ERA-Interim[9]、NCEP/NCAR[10]、NCEP/DOE[11]、MERRA1/2[12-13]、JRA55[14]等，成熟的陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)有：NLDAS[15]、GLDAS[16]、CLDAS(CMA Land Data Assimilation System V2.0)[17-18]等。在東亞地區(qū)，CLDAS相比GLDAS使用了更多的地面觀測(cè)資料，其土壤溫度和濕度的精度更高[19-24]。針對(duì)大氣再分析數(shù)據(jù)中的土壤溫度，在中國(guó)地區(qū)已經(jīng)有很多的評(píng)估工作，均認(rèn)為大氣再分析土壤溫度具有明顯的地域特征[25-31]。然而大氣再分析側(cè)重于同化大氣中參數(shù)，用以提高大氣參數(shù)模擬質(zhì)量。而陸面數(shù)據(jù)同化則側(cè)重于同化觀測(cè)的地面要素，獲得較為精確的陸面過(guò)程相關(guān)變量。結(jié)合兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在精細(xì)化地面初始狀態(tài)下進(jìn)行區(qū)域尺度的再分析動(dòng)力降尺度模擬，有利于獲得高質(zhì)量、高分辨率的陸面過(guò)程數(shù)據(jù)。

基于以上假說(shuō)，本文針對(duì)一套基于精細(xì)化地面初始場(chǎng)的區(qū)域動(dòng)力降尺度數(shù)據(jù)集在時(shí)間和空間上進(jìn)行評(píng)估，探討大氣再分析、陸面數(shù)據(jù)同化以及將兩者結(jié)合進(jìn)行動(dòng)力降尺度所得到的土壤溫度數(shù)據(jù)的精度變化特點(diǎn)，為再分析表層土壤溫度產(chǎn)品的改進(jìn)和用戶(hù)使用提供建議。

1 研究資料與處理方法

1.1 站點(diǎn)觀測(cè)資料

土壤表層溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn)，時(shí)間范圍為2010—2015年。在研究中，假定所有站點(diǎn)上0～10 cm土壤為均質(zhì)土壤，故可將0 cm和10 cm土壤溫度計(jì)算算數(shù)平均值代表0～10 cm表層土壤平均溫度)，使之能夠與再分析數(shù)據(jù)集中土壤表層數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，便于后續(xù)比較。站點(diǎn)觀測(cè)和再分析數(shù)據(jù)均為世界時(shí)(UTC)，故本文的對(duì)比評(píng)估結(jié)果以世界時(shí)為參考。圖1為土壤溫度數(shù)據(jù)站點(diǎn)空間分布(中國(guó)地圖矢量邊界審圖號(hào)為GS(2017)3320號(hào))。

圖1 中國(guó)地區(qū)表層土壤溫度觀測(cè)站點(diǎn)空間分布

1.2 大氣再分析和陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)資料

ERA-Interim為歐洲中期預(yù)報(bào)中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)研制的第4代全球大氣再分析產(chǎn)品。時(shí)間覆蓋為1979—2019年，空間分辨率大約為0.75°。其中，分析場(chǎng)時(shí)間分別為世界時(shí)間的00:00、06:00、12:00和18:00。在本研究中，選取第一層(0～7 cm)土壤溫度用于與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

CLDAS(CMA Land Data Assimilation System)是國(guó)家氣象信息中心開(kāi)發(fā)的陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)(可由中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)http://data.cma.cn/ 獲取)。該數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率1 h，時(shí)間覆蓋為2008年至今，空間分辨率為0.0625°，空間覆蓋為中國(guó)。該數(shù)據(jù)利用地面、衛(wèi)星、模式等資料在中國(guó)范圍使用多種陸面模式進(jìn)行同化。本研究選取其第1層(0～5 cm)和第2層(5～10 cm)土壤溫度數(shù)據(jù)計(jì)算算術(shù)平均數(shù)代表表層0～10 cm土壤溫度。

EAR70是覆蓋東亞地區(qū)1948—2018年長(zhǎng)序列高分辨率地表變量再分析產(chǎn)品。該數(shù)據(jù)使用WRF模式作為同化平臺(tái)，分別同化了多套大氣再分析數(shù)據(jù)、地面觀測(cè)和陸面再分析數(shù)據(jù)。EAR70運(yùn)行中在18:00時(shí)輸入精細(xì)化的初始場(chǎng)，Spin-up 6 h達(dá)到平衡后進(jìn)下一天的模擬，來(lái)獲取大氣和土壤的多種參數(shù)。在2008—2018年間，EAR70使用CLDAS的土壤狀態(tài)制作陸面初始場(chǎng)。EAR70空間分辨率5 km，時(shí)間分辨率1 h。同化平臺(tái)為WRF與NOAH陸面模式耦合。本研究使用該數(shù)據(jù)的第1層(0～10 cm)土壤溫度作為表層土壤溫度進(jìn)行分析研究。

空間上，本文使用最近鄰插值方法將格網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為站點(diǎn)位置的表層土壤溫度。時(shí)間上，EAR70和CLDAS計(jì)算的指標(biāo)基于逐小時(shí)數(shù)據(jù)，ERA-Interim則是每日4次的分析時(shí)刻與觀測(cè)土壤溫度進(jìn)行比較。評(píng)估再分析表層土壤溫度所用到的指標(biāo)為平均誤差(Mean Error, ME)、均方根誤差(Root Mean Square Error,RMSE)和Pearson相關(guān)系數(shù)R。3套數(shù)據(jù)的評(píng)估時(shí)間為2010—2015年，共計(jì)6年52584個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)樣本。

ERA-Interim是完整的大氣再分析系統(tǒng)，耦合大氣和陸面的數(shù)值模式。CLDAS在大氣再分析產(chǎn)生的大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中融合和同化了地面觀測(cè)，逐時(shí)驅(qū)動(dòng)上一時(shí)刻平衡態(tài)的陸面模式獲得土壤信息。EAR70是在ERA-Interim的大氣數(shù)據(jù)和CLDAS土壤溫濕狀態(tài)作為初始場(chǎng)下進(jìn)行模擬。相比逐時(shí)同化數(shù)據(jù)的CLDAS，EAR70時(shí)提前6 h將觀測(cè)信息放入模式同化(通過(guò)使用CLDAS的土壤數(shù)據(jù)制作初始場(chǎng))，隨后模式不受觀測(cè)數(shù)據(jù)約束。對(duì)于地面氣象數(shù)據(jù)，CLDAS是在ERA-Interim基礎(chǔ)上采用不同技術(shù)方法融合地面站點(diǎn)。對(duì)于土壤狀態(tài)初始場(chǎng)，CLDAS為上一時(shí)刻數(shù)據(jù)，EAR70為前6 h數(shù)據(jù)，兩者同化土壤狀態(tài)數(shù)據(jù)的差別是進(jìn)入模式的時(shí)間。對(duì)于模式，CLDAS為NOAH等陸面模式離線運(yùn)行，EAR70為NOAH模式與WRF模式耦合方式運(yùn)行，這使得EAR70在一定程度上受到ERA-Interim影響。3套數(shù)據(jù)均能覆蓋中國(guó)。這樣通過(guò)對(duì)比不同時(shí)間同化土壤狀態(tài)數(shù)據(jù)的EAR70和CLDAS，可以明確陸面同化過(guò)程中土壤狀態(tài)信息進(jìn)入模式的時(shí)間和觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于模式的記憶時(shí)間能力。

2 結(jié)果與分析

2.1 統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的空間特征

圖2為3種表層土壤溫度統(tǒng)計(jì)指標(biāo)空間分布。再分析表層土壤溫度在東北地區(qū)、新疆地區(qū)、青藏高原和四川盆地周?chē)貐^(qū)ME小于-2 ℃，表現(xiàn)為明顯的低估；黃土高原及其東邊的地區(qū)ME在-1～1 ℃之間。整體上，EAR70、CLDAS和ERA-Interim的ME分別為-1.21 ℃、-0.50 ℃和-1.81 ℃；再分析表層土壤溫度在東北、新疆、內(nèi)蒙和青藏高原地區(qū)RMSE大，在其他地區(qū)相對(duì)較小。EAR70和ERA-Interim在東北、內(nèi)蒙、新疆、西藏和云南幾個(gè)地區(qū)組成的大區(qū)域內(nèi)RMSE大于5 ℃。整體上EAR70、CLDAS和ERA-Interim的RMSE分別為4.72 ℃、3.0 ℃和4.72 ℃；再分析表層土壤溫度相關(guān)系數(shù)R整體都高，在青藏高原、云貴高原和四川盆地西部以外的地區(qū)R都能保持在0.9以上(p<0.05,站點(diǎn)樣本量>8000)。在圖2中EAR70在東南沿海有一些站點(diǎn)沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。整體上3套數(shù)據(jù)的R分別為0.92、0.96、0.93。綜合以上3個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，空間上表層土壤溫度精度排序依次是CLDAS、EAR70和ERA-Interim。對(duì)于 CLDAS和ERA-Interim，精度差別較大的站點(diǎn)主要分布在青藏高原上。

再分析表層土壤溫度在東北、內(nèi)蒙和新疆地區(qū)R較高，但是ME小于2 ℃，說(shuō)明再分析表層土壤溫度存在一定的系統(tǒng)性冷偏差，這種系統(tǒng)性的偏差可能和東北、內(nèi)蒙、新疆地區(qū)冬季積雪有關(guān)，因此陸面過(guò)程同化中同化積雪變量有利于改善這些地區(qū)表層土壤溫度的模擬精度，減小系統(tǒng)性的冷偏差。在青藏高原地區(qū)， EAR70和ERA-Interim 的R降低到0.7～0.8，且ME小于-2 ℃說(shuō)明再分析表層土壤溫度不僅表現(xiàn)出了明顯的低估，同時(shí)也沒(méi)有很好地反映出真實(shí)表層土壤溫度的變化。

ERA-Interim和CLDAS表現(xiàn)都好的地區(qū)如黃土高原地區(qū)，EAR70表層土壤溫度的精度也高。但是在ERA-Interim精度降低的青藏高原地區(qū)，EAR70相對(duì)于ERA-Interim冷偏差變小了，這受益于CLDAS土壤溫度較小的冷偏差，約束EAR70表層土壤溫度數(shù)值提高。

2.2 統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的時(shí)間特征

圖3為3種表層土壤溫度統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的時(shí)間分布。EAR70、CLDAS、ERA-Interim表層土壤溫度平均誤差ME有明顯的隨時(shí)刻和季節(jié)的變化特征。在時(shí)刻上，再分析表層土壤溫度ME在03:00—05:00明顯減小。EAR70和CLDAS每日在00:00—08:00表層土壤濕度基本表現(xiàn)為低估，在04:00低估達(dá)最大(EAR70的ME小于-2.5 ℃，CLDAS的ME小于-1.5 ℃)。ERA-Interim在分析時(shí)刻06:00時(shí)ME達(dá)到-3.5 ℃。在季節(jié)上，再分表層土壤溫度在夏秋兩季表現(xiàn)為低估。在時(shí)刻和季節(jié)上，再分析表層土壤溫度都在溫度高的時(shí)間(04:00世界時(shí)間對(duì)應(yīng)于我國(guó)北京時(shí)間12:00，正是一天中輻射最強(qiáng)地表溫度最高的時(shí)刻，夏秋兩季是一年中溫度最高的兩個(gè)季節(jié))出現(xiàn)冷偏差。RMSE也有類(lèi)似的隨時(shí)刻和季節(jié)的變化特征，時(shí)刻上,RMSE在每日的06:00附近最大。 EAR70和CLDAS的RMSE在00:00—10:00有一個(gè)明顯的峰生和峰消的過(guò)程，峰值(EAR70大于6 ℃，CLDAS大于4 ℃)出現(xiàn)在05:00，11:00后RMSE基本保持不變(EAR70為4～5 ℃，CLDAS為2～4 ℃)。在季節(jié)上，夏秋兩季RMSE變大。表層土壤溫度相關(guān)系數(shù)R在時(shí)刻上，每日06:00時(shí)R最小，EAR70在00:00—12:00相關(guān)系數(shù)低于0.7，CLDAS在02:00—10:00相關(guān)系數(shù)為0.7～0.9，12:00以后EAR70和CLDAS相關(guān)系數(shù)基本保持不變。在季節(jié)上夏秋兩季相關(guān)系數(shù)變低。

圖3 再分析表層土壤溫度統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的時(shí)間分布

再分析表層土壤溫度誤差指標(biāo)的時(shí)間變化比較統(tǒng)一。每日06:00前后，每年的夏秋兩季出現(xiàn)精度降低。世界時(shí)04:00—06:00對(duì)應(yīng)于北京時(shí)12:00—14:00，中國(guó)大部分地區(qū)的地表溫度都在這個(gè)時(shí)段升到每日的最高，這時(shí)再分析表層土壤溫度ME為較大的負(fù)值，這說(shuō)明再分析模擬的表層土壤溫度上升速度比真實(shí)情況慢。在季節(jié)上，夏秋兩季是表層土壤溫度一年中數(shù)值高的時(shí)段，再分析表層土壤溫度在這兩個(gè)季節(jié)表現(xiàn)為明顯的低估，這說(shuō)明在長(zhǎng)時(shí)間尺度上表層土壤的吸熱和保熱性能被低估了。規(guī)律的時(shí)間特征表明大氣再分析和陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的表層土壤溫度對(duì)高值表層土壤溫度的模擬能力差。為了改善這種時(shí)間上的偏差特征，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)溫度高值進(jìn)行偏差訂正，也可以通過(guò)改進(jìn)陸面模式提高土壤的吸熱性能來(lái)提高表層土壤溫度的模擬值，減小再分析表層土壤溫度的冷偏差。

2.3 代表站表層土壤溫度變化分析

對(duì)再分析表層土壤溫度的空間評(píng)估可知，表層土壤溫度的誤差有明顯的區(qū)域特征，具體可以分為青藏高原、新疆地區(qū)、東北三省地區(qū)、華中華東華南大部分地區(qū)和東南沿海，在這些分區(qū)中多數(shù)站點(diǎn)表層土壤溫度的平均誤差、均方根誤差和相關(guān)系數(shù)都表現(xiàn)出很大的相似。對(duì)再分析表層土壤溫度的時(shí)間評(píng)估可知，在評(píng)估年份2010—2015年里，每一年再分析表層土壤溫度的誤差變化基本一致，沒(méi)有出現(xiàn)不同年份之間明顯的變化。所以，為了進(jìn)一步研究這些典型區(qū)域表層土壤溫度的誤差特征，選取哈爾濱站、烏魯木齊站、那曲站、武漢站和?？谡荆謩e代表東北地區(qū)、新疆地區(qū)、青藏高原地區(qū)、華中華南地區(qū)和海南地區(qū)作為典型代表站，分析日平均表層土壤溫度在2010年內(nèi)的變化(圖4)，根據(jù)前文評(píng)估結(jié)果可知所選站點(diǎn)和年份均有代表性，同時(shí)避免了區(qū)域平均和多年平均抹去誤差細(xì)節(jié)。

圖4 2010年再分析日平均表層土壤溫度在5個(gè)典型代表站點(diǎn)上的時(shí)間序列

在哈爾濱站，4—11月3種再分析表層土壤溫度和觀測(cè)接近，其中ERA-Interim稍微低估表層土壤溫度。12月和1—3月，再分析低估表層土壤溫度超過(guò)15 ℃；在烏魯木齊站，4—11月EAR70和CLDAS和觀測(cè)較為接近，ERA-Interim則低估2～10 ℃。12月和1—3月，3種再分析都低估5～15 ℃；在那曲站，EAR70和CLDAS在全年都和觀測(cè)接近(ME為-1.1 ℃和-0.07 ℃，R為0.83和0.91)，但是ERA-Interim在全年基本低估表層土壤溫度1～7 ℃；在武漢站，再分析表層土壤溫度和觀測(cè)在全年都很接近；在海口站,再分析表層土壤溫度和觀測(cè)基本吻合，但是在5—11月里，觀測(cè)表層土壤溫度突然升高的時(shí)段，3種再分析都出現(xiàn)了低估，其中ERA-Interim效果最差。

聯(lián)系再分析表層土壤溫度誤差指標(biāo)的空間分布，哈爾濱站和烏魯木齊站是負(fù)偏差大、均方根誤差大但是相關(guān)系數(shù)高的地區(qū)。這兩個(gè)站點(diǎn)所代表的東北和新疆地區(qū)的ME來(lái)源于兩部分，一部分是春夏秋3季微弱的負(fù)偏差，另一部分是冬季巨大負(fù)偏差。東北和新疆地區(qū)是典型的冬季積雪區(qū)，再分析不能處理好積雪覆蓋(積雪覆蓋度的模擬和同化不準(zhǔn)確、積雪凍融和隔熱性能的模擬不準(zhǔn)確等)是表層土壤溫度模擬最大的問(wèn)題。青藏高原上的那曲站，EAR70和CLDAS和觀測(cè)很接近，這是由于CLDAS融合了青藏高原上一部分站點(diǎn)的氣象觀測(cè)，地面氣象要素的精度提高了，驅(qū)動(dòng)下邊的陸面模式模擬的土壤溫度精度也得到了提高。ERA-Interim則嚴(yán)重低估了表層土壤溫度，而且變化幅度也小于觀測(cè),這和青藏高原地區(qū)地形復(fù)雜而ERA-Interim分辨率較粗有關(guān)，與其他學(xué)者的評(píng)估結(jié)果一致[32-35]。青藏高原是地形復(fù)雜地區(qū)，CLDAS融合地面觀測(cè)站的氣溫、降水等觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)改善大氣驅(qū)動(dòng)精度的方法對(duì)提高土壤溫度模擬很有效。武漢站代表著廣大的華中華南地區(qū)，華中華南基本上是平原和丘陵地形，地形相對(duì)簡(jiǎn)單，3種再分析都能較好地模擬出表層土壤溫度。海南為島嶼類(lèi)型，EAR70和ERA-Interim表層土壤溫度的相關(guān)系數(shù)降低明顯，主要表現(xiàn)在表層土壤溫度快速上升的時(shí)段，模擬的表層土壤溫度上升速度遠(yuǎn)小于站點(diǎn)觀測(cè)到的真實(shí)溫度上升。

再分析表層土壤溫度在不同地區(qū)精度差異明顯，導(dǎo)致精度下降的原因不同。東北和新疆地區(qū)這些典型的冬季積雪區(qū)域需要著重改進(jìn)冬季的模擬，去除系統(tǒng)性負(fù)偏差；青藏高原地區(qū)要著重改善地表氣象要素初始值的質(zhì)量；平原地區(qū)再分析模擬表層土壤溫度的精度都高；島嶼地區(qū)(海南)需要改參數(shù)化方案來(lái)提高對(duì)土壤濕度快速上升的響應(yīng)能力。

3 結(jié)論與討論

本文使用2010—2015年2400余個(gè)中國(guó)地面氣象站逐小時(shí)觀測(cè)土壤溫度，對(duì)EAR70、CLDAS和ERA-Interim表層土壤溫度在時(shí)間和空間上進(jìn)行了評(píng)估，并對(duì)5個(gè)區(qū)域代表性的站點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)了不同地區(qū)再分析表層土壤溫度具體的誤差來(lái)源和解決方向。

(1)空間上,再分析表層土壤溫度CLDAS精度最高(ME為-0.5 ℃，RMSE為3.0 ℃，R為0.96)，EAR70精度稍差(ME為-1.21 ℃，RMSE為4.7 ℃，R為0.92)，ERA-Interim最差(ME為-1.81 ℃，RMSE為4.7 ℃，R為0.93)。再分析表層土壤溫度在空間上有明顯的區(qū)域特征，主要表現(xiàn)為：青藏高原地區(qū)精度低，RMSE增大R減??；東北內(nèi)蒙、新疆地區(qū)RMSE大但是相關(guān)系數(shù)R比較高，說(shuō)明存在系統(tǒng)性的偏差；在華中、華東和華南組成的大面積區(qū)域中，再分析表層土壤溫度精度都很高；再分析表層土壤溫度表現(xiàn)為復(fù)雜地區(qū)精度低，北部冬季積雪區(qū)有冷偏差的基本特征，CLDAS通過(guò)融合地面觀測(cè)提高大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量來(lái)提高表層土壤濕度的模擬精度，但是在北部冬季積雪區(qū)，不僅僅需要提高大氣驅(qū)動(dòng)的精度，還需要改進(jìn)陸面模式對(duì)雪的模擬或者加入積雪數(shù)據(jù)同化來(lái)減少土壤溫度模擬值的負(fù)偏差。

(2)時(shí)間上，再分析表層土壤溫度在06:00和夏秋季精度會(huì)明顯下降。EAR70和CLDAS在04:00—06:00 RMSE增大到6 ℃和4 ℃，R降低到0.7和0.8以下。再分析表層土壤溫度在土壤溫度高值的時(shí)段(中國(guó)本地時(shí)間12:00和夏秋兩季)出現(xiàn)低估，這種明顯隨時(shí)間變化的特征說(shuō)明再分析在模擬過(guò)程中對(duì)土壤吸熱能力估計(jì)不足，導(dǎo)致升溫速度慢，最終導(dǎo)致和觀測(cè)的真值之間出現(xiàn)較大差異?？梢酝ㄟ^(guò)改進(jìn)所使用的陸面模式(提高土壤的吸熱性能，或者根據(jù)溫度進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的偏差訂正)來(lái)改善再分析表層土壤溫度的精度。

(3)在哈爾濱站(代表東北地區(qū))和烏魯木齊站(代表新疆地區(qū))，再分析表層土壤溫度在冬季出現(xiàn)大的負(fù)偏差(ME小于-5 ℃)，需要改進(jìn)對(duì)積雪的處理；在那曲站(代表青藏高原地區(qū))，CLDAS因?yàn)槿诤狭说孛鏆庀笥^測(cè)提高大氣驅(qū)動(dòng)氣象要素的質(zhì)量，提高了表層土壤溫度的精度(R=0.91)；在武漢站(代表著華中華南地區(qū))，地形簡(jiǎn)單地區(qū)再分析表層土壤溫度精度都較高(R>0.95)；在海南的?？谡?，再分析表層土壤溫度在夏秋季里土壤溫度驟升的時(shí)段模擬效果不好，模擬值變化幅度明顯小于站點(diǎn)觀測(cè)到的變化幅度，有必要在這些地區(qū)對(duì)再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差訂正或改進(jìn)陸面模式的參數(shù)化方案。

(4)對(duì)于同化技術(shù)，CLDAS融合地面氣象觀測(cè)提高大氣驅(qū)動(dòng)氣象要素的質(zhì)量，進(jìn)而提高了陸地表面各種參數(shù)的模擬精度。ERA-Interim由于尺度較粗，在青藏高原地形復(fù)雜地區(qū)的精度變低。EAR70結(jié)合CLDAS和ERA-Interim制備了一整套包括各種大氣參數(shù)和陸面參數(shù)的數(shù)據(jù)集，其精度基本介于CLDAS和ERA-Interim之間。CLDAS的實(shí)時(shí)同化方式，能夠有效提高在分析數(shù)據(jù)的精度。

本文研究還有幾點(diǎn)不足，如：使用簡(jiǎn)單的空間插值方法，插值誤差沒(méi)有進(jìn)行細(xì)致討論；不同再分析表層土壤溫度厚度輕微差別，帶來(lái)的影響沒(méi)有評(píng)估；沒(méi)有加入更多新的再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比等。未來(lái)研究中可以根據(jù)本文發(fā)現(xiàn)的再分析表層土壤溫度在時(shí)間和空間分區(qū)上的誤差特征，對(duì)再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差訂正，或者調(diào)整模擬參數(shù)化方案及初始場(chǎng)數(shù)據(jù)。