国家青藏高原科学数据中心作为科研论文关联数据仓储,发布共享了“第三极地区长时间序列高分辨率地面气象要素驱动数据集(TPMFD, 1979-2023)”。目前,该数据集已更新至2023年,用户可开放获取,关联论文近期发表于Science China Earth Sciences。
第三极地区地形及气候条件复杂,气象要素呈现高度的时空变异性,受限于恶劣的自然环境,该地区气象站点分布相对稀疏且多集中在中东部的低海拔地区,而现有的全球或区域再分析数据在第三极地区普遍存在系统误差,如高估降水、低估近地面气温等。鉴于此,研究团队结合高分辨率大气模拟和机器学习技术实现了长时间序列ERA5再分析数据降尺度,并进一步融合地面站点数据,研制了2m气温、2m比湿、10m风速和近地面气压数据(图1);利用半物理半经验的CD99模型计算了近地面向下长波辐射。该数据集还集成了研究团队前期研制的降水数据TPHiPr和短波辐射数据ISCCP-ITP/ISCCP-ITP-CNN,共同组成了包含驱动陆面和水文模型所需全部7个近地面气象要素的综合数据集,数据覆盖时间范围为1979~2023年,空间分辨率1/30°,最高时间分辨率为1小时。
图1 气温、比湿、风速及气压数据研制流程。CNN和RF分别代表卷积神经网络和随机森林,Cov、SubpixelCov和Relu分别代表卷积算子、亚像元卷积算子和修正线性单元激活函数, Cov后的数字代表卷积核的大小
研究团队利用独立站点观测对研制的数据集进行了评估并与主流再分析产品进行了对比,结果表明研制的数据集中大部分要素精度优于目前主流的再分析产品(图2)。该数据集目前已广泛应用于第三极地区的径流、地下水、蒸散发、湖泊水量、净初级生产力等水文和生态要素模拟。
图2 TPMFD与主流再分析产品在独立验证站点上的均方根误差(RMSE)和平均偏差(Bias)对比
该数据集及关联成果由电子科技大学姜尧志博士、清华大学阳坤教授和中国科学院青藏高原研究所唐文君研究员联合清华大学、中国科学院青藏高原研究所、中国科学院国家空间科学中心等单位的研究人员合作完成。相关研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0206)、国家自然科学基金委员会青年科学基金项目(42201021)和国家自然科学基金委“青藏高原地球系统基础科学中心项目”(41988101)资助,同时得到了国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”支持。
论文信息:
Jiang, Y., Tang, W., Yang, K., He, J., Shao, C., Zhou, X., Lu, H., Chen, Y., Li, X., & Shi, J. (2025). Development of a high-resolution near-surface meteorological forcing dataset for the Third Pole region. Sci. China Earth Sci., 68. https://doi.org/10.1007/s11430-024-1507-6.Jiang, Y., Yang, K., Qi, Y., Zhou, X., He, J., Lu, H., Li, X., Chen, Y., Li, X.D., Zhou, B., Mamtimin, A., Shao, C., Ma, X., Tian, J., & Zhou, J. (2023). TPHiPr: a long-term (1979–2020) high-accuracy precipitation dataset (1/30◦, daily) for the Third Pole region based on high-resolution atmospheric modeling and dense observations. Earth Syst. Sci. Data 15, 621–638. https://doi.org/10.5194/essd-15-621-2023Shao, C., Yang, K., Tang, W., He, Y., Jiang, Y., Lu, H., Fu, H., & Zheng, J. (2022). Convolutional neural network-based homogenization for constructing a long-term global surface solar radiation dataset. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 169(September), 112952. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112952
数据信息:
阳坤, 姜尧志,唐文君, 何杰, 邵长坤,周旭, 卢麾, 陈莹莹,李新, 施建成. (2023). 第三极地区长时间序列高分辨率地面气象要素驱动数据集(TPMFD, 1979-2023). 国家青藏高原数据中心.
https://doi.org/10.11888/Atmos.tpdc.300398.
https://cstr.cn/18406.11.Atmos.tpdc.300398.
Yang, K., Jiang, Y., Tang, W., He, J., Shao, C., Zhou, X., Lu, H., Chen, Y., Li, X., Shi, J. (2023). A high-resolution near-surface meteorological forcing dataset for the Third Pole region (TPMFD, 1979-2023). National Tibetan Plateau/Third Pole Environment Data Center.
https://doi.org/10.11888/Atmos.tpdc.300398.
https://cstr.cn/18406.11.Atmos.tpdc.300398.