引言

纳木错位于藏北高原东南部，念青唐古拉山北麓，介于30°30´~30°55´N，90°16´~91°03´E之间。湖面海拔4718m，总面积为1982km^2[1]，是西藏地区最大的湖泊，也是世界上海拔最高的大湖^[2]。近年来，不少学者对纳木错流域的气象要素进行了分析^[3]，并利用湖相沉积中易溶盐、pH值、TiO/CrO等地球化学特征、粘土矿物、介形类和孢粉等研究了自晚更新世以来该地区的湖泊环境演化与气候变迁^[4-8]，对纳木错流域内的湿地资源和自然生态特征进行了考察与评价^[9-10]; 并对念青唐古山脉主峰(海拔7162m)地区的气候初步特征^[11]和第四纪冰川作用^[12]以及附近的拉弄冰川末端变化^[13]和该冰川垭口的冰芯记录^[14]进行了研究。

NCEP/NCAR再分析资料是美国国家环境预测中心(the National Centers for Environmental Prediction)和国家大气研究中心(the National Center for Atmospheric Research)的合作项目，该资料广泛应用于大气科学研究中^[15-16]。再分析资料在我国气候变化研究中可信度的初步分析表明，月平均温度再分析值大部分低于观测值，月降水总量较观测值偏高，温度的可靠性比气压好，东部和低纬地区的可信度比西部高纬地区高，再分析值在夏季和年平均模拟上较好，冬季较差^[17-18]。但是对再分析资料在青藏高原上的适用性研究报道还很少，谢爱红^[19]检验NCEP/NCAR再分析数据在喜马拉雅山脉和念青唐古拉山脉的可行性，表明再分析资料能够较好地反映气压和气温的天气尺度的变化。魏丽^[20]对再分析资料在青藏铁路沿线气候变化研究的适用性进行了研究，得出沿线再分析的气温值系统性低于实际观测值，降水量则系统性偏大; 再分析的气温好于降水，沿线主体好于两端。

青藏高原湖泊和冰川广布，但常规气象观测站稀少，而高海拔的冰川区基本没有周期较长的观测资料。人们对高原高山区的气候特征及其影响了解很少，更不能确定再分析资料在高山区气候变化研究中的可信度。纳木错位于羌塘寒冷半干旱高原季风气候区和藏北高原草原区的东南边缘，流域内冰川、湖泊、冻土、高寒草甸等各种自然要素共存，对区域气候环境变化十分敏感。但由于自然条件严酷，环境艰苦，气候恶劣，各种环境要素的定位长期监测一直是空白，气象资料更是如此。2005年6月，中国科学院青藏高原研究所纳木错多圈层综合观测研究站(简称纳木错站)投入运行，并同时在纳木错东南岸和念青唐古拉山扎当冰川垭口开始了气象观测。本文利用纳木错站获得的气象资料与同期再分析资料对比分析，探讨再分析资料在纳木错流域湖泊和冰川区研究中的可信度，以便弥补气象观测资料的不足。

1 数据与方法

2005年8月，在念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30.47°N、90.65°E，5800m)架设了自动气象站，每30分钟记录一次数据，该自动气象站配有2个温湿探头、1个风向风速探头，分别距地面高度为1.6m和2.4m; 2005年9月，在纳木错东南岸的纳木错站内安装了气象观测塔(30.77°N、90.99°E，4730m), 气象塔共分为5层，每隔10分钟自动记录一次数据。根据每30分钟和10分钟的各项气象要素数据计算了日平均值，本文选取扎当冰川垭口气象站2005年8月24日至2006年10月17日距地面高度为1.6m，纳木错站气象塔2005年9月15日至2006年7月13日距地面高度为1.5m的日平均气压、气温、相对湿度等资料进行分析。

NCEP/NCAR再分析日平均气压、气温、相对湿度资料由美国科罗拉多州气候诊断中心NOAA-C IRES(网址：http://www.cdc.noaa.gov)提供^[15-16]。为了对比分析再分析资料和扎当冰川垭口及纳木错站的实测数据，我们选取近地面层和观测同期的格点资料，分辨率为2.5°×2.5°^[15-16]，将扎当冰川垭口和纳木错站所在的再分析值网格区周围的4个格点做双线性插值，从而得到两站的再分析值。

2 结果和讨论

图 1是2005年8月24日至2006年10月17日NCEP/NCAR格点值内插值得到的扎当冰川垭口所得的日平均气压(a)、气温(c)、相对湿度(e)与自动气象站实测值的时间序列对比。扎当冰川垭口和纳木错站记录的日平均气压(图 1a、图 2a)和气温(图 1c、图 2c)在季风来临前缓慢增加，夏季达到最大值，这是对流层变暖以及增厚的过程所导致^[21]。雨季过后，对流层变冷以及变薄的过程使两站的日平均气压和气温降低，至冬季时达到最小值。

图 3给出了扎当冰川垭口日平均气压、气温、相对湿度再分析值与自动气象站实测值的差值(再分析值减去实测值)的月变化图。总体上日平均气压再分析值大于实测值，二者的差值最大为51.9hPa，出现在2006年1月31日，最小为46.5hPa，出现在2006年9月6日，从季节上看，差值冬季大夏季小。日平均气温再分析值与实测值的差值最大为7.2℃，最小值为-4.2℃，波动幅度达11.4℃，11月至次年1月差值较小，然后在波动中缓慢上升，7—8月较大。日平均相对湿度再分析值与实测值的差值最大为41.5%，最小值为-35.2%，幅度波动为76.7%，2—4月差值较大，7—8月差值较小，差值最大值与最小值出现的月份约滞后于气压一个月左右。

扎当冰川垭口NCEP/NCAR再分析值和实测值线性相关如图 1b、1d、1f。日平均气压再分析值和实测值的相关系数达到了0.968，差值平均均方根误差为48.8hPa, 相对误差为9.7%。日平均气温再分析值和实测值的相关系数达到0.955，比气压稍差，13.3%的天数再分析值小于实测值，且多数出现在冬季，差值平均均方根误差为3.7℃, 相对误差较大，为46%。日相对湿度再分析值和实测值的相关系数稍差些，为0.889，47%的天数再分析值小于实测值，差值平均均方根误差为13.5%, 相对误差为3.4%。日平均气压、气温再分析值和实测值的相关性非常好，气压比气温的可信度更高，日相对湿度稍差，但都达到了0.05的显著性水平，说明再分析资料能够很好地反映海拔5800m的扎当冰川垭口上气压、气温、相对湿度的日变化特征。

图 2为2005年9月15日至2006年7月13日纳木错站日平均气压(a)、气温(c)、相对湿度(e)NCEP/NCAR再分析值与实测值的时间序列。日平均气压再分析值小于实测值，其差值最大为-22.6hPa，最小为-15.7hPa，变化幅度达6.9hPa, 再分析值与实测值之间的差异有明显的月际变化，2月份偏大、6月份偏小(图 3)，与扎当冰川垭口变化趋势一致。日平均气温再分析值总体上也小于实测值，其差值最大为2.8℃，最小为-10.6℃，波动幅度达13.4℃，差值的各个月份变化波动较大(图 3)。日平均相对湿度再分析值与实测值的差值最大为47.2%，最小为-28.1%，幅度波动较大为75.3%，3—4月差值较大，11—12月差值较小(图 3)。图 2也给出了纳木错站NCEP/NCAR再分析值和实测值之间的线性相关关系。日平均气压再分析值与实测值的相关系数达到了0.966，差值平均均方根误差为1 8.7hPa, 相对误差为3.3%。日平均气温再分析值和实测值的相关系数达到0.938，比气压稍差；4%的天数再分析值大于实测值，差值平均均方根误差为4.8℃；相对误差很大，为238%。日相对湿度再分析值和实测值的相关系数稍差些，为0.678，26%的天数再分析值小于实测值，差值平均均方根误差为16.6%, 相对误差为18%。日平均气压、气温再分析值和实测值的相关性非常好，气压和气温的可信度比日相对湿度高，三者都通过了显著性检验，说明再分析资料能够反映海拔4730m纳木错站的气压、气温、相对湿度的日变化特征。

图 4为扎当冰川垭口和纳木错站2005年9月15日至2006年7月13日气压、气温、相对湿度的线性相关分析图，气压的相关系数达到0.918，气温为0.954，相对湿度为0.822，三者都通过了0.05显著性水平检验。扎当冰川垭口海拔较高，下垫面全年为冰雪覆盖，周围有高大的山体; 而纳木错站地势较低而平缓，靠近湖岸，受湖泊小气候的影响较大，冬半年多为冰雪覆盖，夏半年温度较高，下垫面以裸露的高寒草甸为主。两者不同季节下垫面性质的改变以及所处地理位置的差异，使得它们的气象要素(如辐射、风等)的变化过程具有强烈的局地特征。两地气温、气压、相对湿度较高的相关性，说明尽管气候受局地特征的影响，但两地还是受较大尺度大气环流的影响，总体上气候特征较为一致。

图 3所示的再分析值与实测值之间的差异，可能与高原本身复杂的地形、物理过程以及稀少的地面、高空资料导致的同化结果有关^[22]，它们之间的差异也可能是一种系统性偏差，如观测资料的不确定性、数值预报模式误差和同化方法误差等系统性误差共同作用的结果^[18]，同化模式地形高度与地面气象站海拔高度的差异是造成气温再分析与实测偏差的主要原因^[23]。扎当冰川垭口夏季为冰雪覆盖，地面反照率大，气温再分析值与实测值偏差较大，最大值出现在8月达5.48℃，而在冬季偏小，最小值出现在11月为0.74℃，这可能是再分析资料同化模式冬季考虑了积雪而夏季没有考虑所导致^[15-16]。

3 结论

对比分析了扎当冰川垭口(30.47°N、90.65°E，5800m)气象站2005年8月24日至200 6年10月17日、纳木错站(30.77°N、90.99°E，4730m)气象塔2005年9月1 5日至2006年7月13日的日平均气压、气温、相对湿度等气象要素与同期的NCEP/NCAR再分析资料，对NCEP/NCAR再分析资料在纳木错流域湖泊/冰川区的适用性进行了研究。扎当冰川垭口日平均气压、气温、相对湿度再分析值和实测值之间的相关系数分别为0.968、0.955、0.889;纳木错站日平均气压、气温、相对湿度再分析值和实测值之间的相关系数分别为0.966、0.938、0.679，两者都是气压的可信度比气温的要好，相对湿度稍差。扎当冰川垭口再分析资料与实测资料差异有明显的季节变化规律，气压和相对湿度冬季偏大夏季偏小，气温则相反。扎当冰川垭口日平均气压、气温、相对湿度再分析值和实测值的差值的平均均方根误差分别为48.8hPa、3.7℃、13.5%, 平均相对误差分别为9.7%、46%、3.4%，而在纳木错站分别为18.7hPa、4.8℃、16.6%, 平均相对误差分别为3.3%、238%、18%。在资料对比分析期间，NCEP/NCAR再分析资料能捕捉扎当冰川垭口和纳木错站的日平均气压、气温、相对湿度等的局地小尺度气候变化，气压的可信度好于气温，相对湿度次之。扎当冰川垭口的再分析结果与实测相符的程度好于纳木错站。再分析资料可以适用于纳木错流域湖泊和冰川区，在应用时应充分考虑到地形的影响，在以后研究中需要利用更长系列的观测资料来验证。

致谢：感谢纳木错站的全体工作人员，同时感谢张拥军在NCEP/NCAR再分析资料分析过程中的帮助, 并致谢2007年中国科学院(CAS)和德意志学术交流中心(DA AD)联合培养博士生项目。