إعادة تحليل الغلاف الجوي

الموسوعة الحرة

إعادة تحليل الغلاف الجوي ( أيضًا: إعادة تحليل الأرصاد الجوية وإعادة تحليل المناخ ) هو مشروع استيعاب بيانات الأرصاد الجوية والمناخية الذي يهدف إلى استيعاب بيانات الرصد الجوي التاريخية التي تغطي فترة زمنية ممتدة، باستخدام مخطط استيعاب (أو "تحليل") واحد متسق طوال العملية .

تحليل البيانات التشغيلية

في التنبؤ العددي التشغيلي بالطقس ، تُستخدم نماذج التنبؤ لتوقع حالات الغلاف الجوي المستقبلية، بناءً على كيفية تطور النظام المناخي بمرور الوقت انطلاقًا من حالة أولية. يجب أن تتضمن الحالة الأولية المُدخلة للتنبؤ قيم بيانات لمجموعة من الحقول الأرصادية "التنبؤية" ، أي تلك الحقول التي تحدد التطور المستقبلي للنموذج. يُشترط وجود حقول متغيرة مكانيًا بالشكل الذي يستخدمه النموذج، على سبيل المثال عند كل نقطة تقاطع على شبكة منتظمة من دوائر خطوط الطول والعرض، ويجب أن تكون البيانات الأولية صالحة في وقت واحد يتوافق مع الحاضر أو ​​الماضي القريب. في المقابل، لا تتضمن بيانات الرصد المتاحة عادةً جميع الحقول التنبؤية للنموذج، وقد تتضمن حقولًا إضافية أخرى؛ كما أن لهذه البيانات توزيعًا مكانيًا مختلفًا عن شبكة نموذج التنبؤ، وتكون صالحة على مدى زمني طويل بدلًا من وقت واحد، وتخضع أيضًا لخطأ الرصد. لذلك يتم استخدام تقنية استيعاب البيانات لإنتاج تحليل للحالة الأولية، والتي تمثل أفضل تطابق للنموذج العددي مع البيانات المتاحة، مع الأخذ في الاعتبار الأخطاء الموجودة في النموذج والبيانات.

الاستخدامات

إضافةً إلى تهيئة التنبؤات التشغيلية، تُعدّ التحليلات نفسها أداةً قيّمةً للدراسات المناخية والأرصادية اللاحقة. مع ذلك، فإنّ مجموعة بيانات التحليل التشغيلي، أي بيانات التحليل المستخدمة في التنبؤات الآنية، عادةً ما تعاني من عدم الاتساق إذا امتدّت على فترة زمنية طويلة، نظرًا للتحسينات المستمرة التي تُجرى على أنظمة التحليل التشغيلي. يتضمن مشروع إعادة التحليل إعادة معالجة بيانات الرصد التي تغطي فترة تاريخية طويلة باستخدام نظام تحليل حديث ومتّسق، لإنتاج مجموعة بيانات قابلة للاستخدام في الدراسات المناخية والأرصادية.

تستخدم دراسات متنوعة بيانات إعادة التحليل لإعادة إنتاج متغيرات مناخية أخرى بواسطة نماذج الصندوق الأسود (مثل متغيرات حالة البحر [ 1 ] ).

أمثلة

تشمل أمثلة مجموعات بيانات إعادة التحليل إعادة تحليل المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF ) [ 2 ] ، والتحليل الاسترجاعي للعصر الحديث للبحوث والتطبيقات، الإصدار 2 (MERRA-2) [ 3 ] ، وإعادة تحليل المركز الوطني للتنبؤ البيئي/المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCEP/NCAR) [ 4 ] ، وإعادة تحليل JRA -25 [ 5 ] [ 6 ] التي أجرتها وكالة الأرصاد الجوية اليابانية. بالإضافة إلى مشاريع إعادة التحليل العالمية هذه، توجد أيضًا أنشطة إعادة تحليل إقليمية عالية الدقة لمناطق مختلفة، مثل أمريكا الشمالية [ 7 ] ، وأوروبا [ 8 ] ، وأستراليا [ 9 ] [ 10 ] . تعتمد عمليات إعادة التحليل الإقليمية هذه عادةً على نموذج إقليمي للتنبؤ بالطقس، وتستخدم شروطًا حدودية من إعادة تحليل عالمية [ 11 ] .

إعادة تحليل المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى

مشروع إعادة تحليل البيانات التابع للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى ( ECMWF ) هو مشروع لإعادة تحليل البيانات المناخية ، يُنفذه المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF)، حيث يدمج بيانات الأرصاد الجوية التاريخية على شبكة عالمية منتظمة التباعد لتحليل بيانات الطقس بأثر رجعي . ويغطي المشروع بيانات من عام 1940 حتى الوقت الحاضر.

إعادة تحليل NCEP/NCAR

إعادة تحليل NCEP /NCAR هي إعادة تحليل للغلاف الجوي تُنتجها المراكز الوطنية للتنبؤ البيئي (NCEP) في كوليدج بارك، ميريلاند ، والمركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) في بولدر، كولورادو . وهي عبارة عن مجموعة بيانات شبكية عالمية يتم تحديثها باستمرار، تمثل حالة الغلاف الجوي للأرض ، وتتضمن الملاحظات ومخرجات نماذج التنبؤ العددي بالطقس (NWP) من عام 1948 حتى الآن.

الحذر عند الاستخدام

على الرغم من أن إعادة التحليل تُعتبر في كثير من الأحيان أفضل تقدير للعديد من متغيرات الغلاف الجوي (مثل الرياح [ 12 ] ودرجة الحرارة )، إلا أنه يجب توخي الحذر عند استخدامها. [ 13 ] فقد يؤدي تدهور الأجهزة أو استبدالها أو تعديلها (مثل الأقمار الصناعية )، بالإضافة إلى تغييرات في أساليب الرصد (مثل الرصد السطحي أو الرصد الجوي )، إلى حدوث أخطاء. [ 14 ] ولا تقتصر جميع بيانات إعادة التحليل على الرصد المباشر؛ فبعض أنواع البيانات، مثل الهطول (بحسب إعادة التحليل) والتبخر السطحي (الذي لا تتوفر له بيانات رصد عالمية)، تُستخلص من خلال تشغيل نماذج الدوران العام أو نماذج التنبؤ العددي بالطقس (التي يُفترض أنها أحدث) . ومن المعروف أن عمليات إعادة التحليل لا تحافظ على الرطوبة. [ 15 ]

مراجع

  1. ↑ بيريز، دي جيه؛ إيوبا، سي؛ كافالارو، إل؛ كانسيلييري، إيه؛ فوتي، إي. (2015-10-01). "توسيع نطاق سجلات ارتفاع الموجة الكبير باستخدام الشبكات العصبية وبيانات إعادة تحليل الرياح". نمذجة المحيطات . 94 : 128-140 . Bibcode : 2015OcMod..94..128P . doi : 10.1016/j.ocemod.2015.08.002 .
  2. ↑ أوبالا، س.، وآخرون، 2005: إعادة تحليل ERA-40. المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية، 131، 2961-3012. doi:10.1256/qj.04.176
  3. ↑ جيلارو، ر.، وآخرون، 2017: التحليل الاسترجاعي للعصر الحديث للبحوث والتطبيقات، الإصدار 2 (MERRA-2). مجلة المناخ، 30، 5419-5454،
  4. ↑ كالناي، إي.، وآخرون، 1996: مشروع إعادة تحليل البيانات لمدة 40 عامًا التابع للمركز الوطني للتنبؤ البيئي/المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي. نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية، 77، 437-471. [[doi:10.1175/1520-0477(1996)077%3C0437:TNYRP%3E2.0.CO;2]]
  5. ↑ JRA-25
  6. ↑ أونوجي، ك.، وآخرون، 2007: إعادة تحليل JRA-25. مجلة الجمعية اليابانية للأرصاد الجوية، 85، 369-432.
  7. ↑ ميسينجر، ف. وآخرون، 2006، إعادة تحليل إقليمي لأمريكا الشمالية. نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية. doi:10.1175/BAMS-87-3-343
  8. ^ Bollmeyer، C.، Keller، JD، Ohlwein، C.، Wahl، S.، Crewell، S.، Friederichs، P.، Hense، A.، Keune، J.، Kneifel، S.، Pscheidt، I.، Redl، S.، and Steinke، S.: نحو إعادة تحليل إقليمي عالي الدقة لمجال CORDEX الأوروبي ، QJR Meteorol. سوك.، 141، 1-15، 2015، دوى:10.1002/qj.2486
  9. ↑ سو، سي.-إتش.، إيزنبرغ، إن.، شتاينل، بي.، جاكوب، دي.، فوكس-هيوز، بي.، وايت، سي. جيه.، ريني، إس.، فرانكلين، سي.، دارسي، آي.، وزو، إتش.، 2019: BARRA الإصدار 1.0: إعادة تحليل الغلاف الجوي الإقليمي عالي الدقة لأستراليا، مكتب الأرصاد الجوية، تطوير نماذج علوم الأرض، 12، 2049-2068، doi:10.5194/gmd-12-2049-2019
  10. ↑ فرانك كاسبار، ديبورا نيرمان، مايكل بورش، ستيفاني فيدلر، يان كيلر، رولاند بوثاست، توماس روش، توماس سبانجيل، بيرغر تينز (2020)، "أنشطة إعادة تحليل الغلاف الجوي الإقليمية في الهيئة الألمانية للأرصاد الجوية: مراجعة لنتائج التقييم وأمثلة تطبيقية مع التركيز على الطاقة المتجددة"، Advances in Science and Research ، المجلد 17، Copernicus GmbH، الصفحات 115-128 ، Bibcode : 2020AdSR...17..115K ، doi : 10.5194/asr-17-115-2020  {{citation}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  11. ^ Kaiser-Weiss، AK، Borsche، M.، Niermann، D.، Kaspar، F. Lussana، C.، Isotta، F.، van den Besselaar، E.، van der Schrier، G.، and Undén، P.: القيمة المضافة لإعادة التحليلات الإقليمية للتطبيقات المناخية، اتصالات البحوث البيئية، 2019. دوى:10.1088/2515-7620/ab2ec3
  12. ↑ كايزر-فايس، أ.ك.، كاسبار، ف.، هين، ف.، بورش، م.، تان، د.ج.هـ.، بولي، ب.، أوبريغون، أ.، وغريغوف، هـ.، 2015: مقارنة بين رياح السطح القريبة المُعاد تحليلها إقليميًا وعالميًا مع رصد المحطات فوق ألمانيا، مجلة البحوث العلمية المتقدمة، 12، 187-198، doi:10.5194/asr-12-187-2015
  13. ↑ باركر، دبليو إس، 2016: إعادة التحليلات والملاحظات: ما الفرق؟ نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية، 97، 1565-1572، doi:10.1175/BAMS-D-14-00226.1
  14. ↑ ترينبيرث، ك. إي.، ستيبانياك، د. ب.، هوريل، ج. و.، وفيورينو، م.، 2001: جودة إعادة التحليلات في المناطق الاستوائية. مجلة المناخ، 14، 1499-1510. [[doi:10.1175/1520-0442(2001)014%3C1499:QORITT%3E2.0.CO;2]]
  15. ↑ نيغام، س.، ورويز-باراداس، أ.، 2006: التباين الموسمي للمناخ المائي فوق أمريكا الشمالية في عمليات إعادة التحليل العالمية والإقليمية ومحاكاة AMIP: تمثيل متنوع. مجلة المناخ، 19، 815-837. doi:10.1175/JCLI3635.1

قراءة حول عمليات إعادة التحليل المحددة

  • كالناي، إي. ، وآخرون، 1996: مشروع إعادة تحليل NCEP/NCAR لمدة 40 عامًا . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية، 77، 437-471.
  • كاناميتسو، إم، دبليو إيبيسوزاكي، جيه وولين، إس.-ك. يانغ، جي جي هنيلو، إم. فيورينو، وجي إل بوتر، 2002: إعادة تحليل NCEP-DOE AMIP-II (R-2). ثور. عامر. نيزك. سوك، 83، 1631-1643.
  • ميسينجر، ف.، وآخرون، 2006: إعادة تحليل إقليمي لأمريكا الشمالية . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية، 87، 343-360، http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-87-3-343 .
  • أوبالا، إس.، وآخرون، 2005: إعادة تحليل ERA-40 . المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية، 131، 2961-3012، https://doi.org/10.1256/qj.04.176 .
  • Hersbach، H.، Bell، B.، Berrisford، P.، Hirahara، S.، Horányi، A.، Muñoz-Sabater، J.، Nicolas، J.، Peubey، C.، Radu، R.، Schepers، D.، Simmons، A.، Soci، C.، Abdalla، S.، Abellan، X.، Balsamo، G.، Bechtold، P.، Biavati، G.، Bidlot، J.، Bonavita، M.، De Chiara، G.، Dahlgren، P.، Dee، D.، Diamantakis، M.، Dragani، R.، Flemming، J.، Forbes، R.، Fuentes، M.، Geer، A.، Haimberger، L.، Healy، S.، Hogan، RJ، Hólm، EA، Janisková، M.، كيلي، س.، لالويو، ب.، Lopez, P., Radnoti, G., Rosnay, PD, Rozum, I., Vamborg, F., Villaume, S., Thépaut, J.-N., 2020: إعادة التحليل العالمي لـ ERA5 . QJR ميتيورول سوك، https://doi.org/10.1002/qj.3803 .
  • أونوجي، ك.، وآخرون، 2007: إعادة تحليل JRA-25 . مجلة الجمعية اليابانية للأرصاد الجوية، 85، 369-432، https://doi.org/10.2151/jmsj.85.369 .
  • كاسبار، ف.، نيرمان، د.، بورش، م.، فيدلر، س.، كيلر، ج.، بوثاست، ر.، روش، ت.، سبانجيل، ت.، وتينز، ب.، 2020: أنشطة إعادة تحليل الغلاف الجوي الإقليمية في دويتشير فيتردينست: مراجعة لنتائج التقييم وأمثلة التطبيق مع التركيز على الطاقة المتجددة، أدف. ساينس. ريس.، 17، 115-128، https://doi.org/10.5194/asr-17-115-2020 .
  • خطيبي، أ.؛ كراوتر، س. التحقق من صحة وأداء مجموعة بيانات الأرصاد الجوية عبر الأقمار الصناعية MERRA-2 لتطبيقات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. مجلة Energies، 2021، 14، 882. https://doi.org/10.3390/en14040882

انظر أيضاً