中国区域化学-天气耦合再分析系统的研发与产品研制

【作者】 张涛； 周自江； 张志森； 钟俊霆； 刘志权； 张小曳； 徐文慧； 姜立鹏； 廖捷； 马亚平； 周奕珂； 王蕙莹； 陈杰； 张璐； 姚燕； 江慧； 姜文静；

【机构】 国家气象信息中心； 中国气象科学研究院； 美国国家大气研究中心； 中国气象局地球系统模式与预报中心；

【摘要】 中国区域弱耦合化学—天气再分析系统（CMA-Chem RA）以我国首代全球大气再分析产品CRA-40为初、边值场,耦合WRF-Chem大气化学模式与WRFDA/3DVar同化系统,通过构建联合背景误差协方差矩阵实现气象与化学变量的弱耦合。系统可同时同化地面站小时观测、风廓线、探空、飞机报及大气成分资料;针对2013年前我国缺乏PM_2.5观测的时段,引入基于AI反演能见度重建的PM_2.5资料和多套排放清单,使再分析时段自2007年起连续至今。CMA-ChemRA输出水平分辨率15 km、时间分辨率1 h,提供三维等压面及近地层的PM_2.5、PM₁₀、O₃、SO₂、NO₂、CO六类主要污染物场,同时包含全套气象变量,并以50 min滞后实现准实时更新。评估表明,同化后六要素近地层均方根误差（RMSE）显著下降;独立观测验证显示,五个重点城市近地层PM_2.5的RMSE介于15.5–32.8μg m^-3,沙尘与重污染过程演变再现能力强,为环境监测与预报提供了高时空分辨率、实时滚动的关键数据支撑。更多还原