基于ERA5的自适应方法GFS短中期风速预报订正研究

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1 论文标题：基于ERA5的自适应方法GFS短中期风速预报订正研究

2 作者信息：徐静颖, 邢益航, 杨德石：海南大学生态学院，海南 海口；尚 明：河北工程大学地球科学与工程学院，河北 邯郸；施晨晓：海南省气象信息中心，海南 海口；白 磊*：海南大学生态学院，海南 海口；海南智慧低空气象大数据研究中心，海南 海口

3 出处和链接：徐静颖, 邢益航, 杨德石, 尚明, 施晨晓, 白磊. 基于ERA5的自适应方法GFS短中期风速预报订正研究[J]. 气候变化研究快报, 2026, 15(1): 205-215. https://doi.org/10.12677/ccrl.2026.151025

4 摘要：复杂地形与快速边界层演变使近地面风速预报出现系统性偏差与时效相关误差。面向湖南区域短中期业务需求，本文在WRF (GFS驱动)基线之上，采用ERA5风矢量气压层订正(ERA5-UV)：以ERA5的U、V分量替换GFS的共用气压层风场。在气象站经纬度，按预报时效分段(12 h、1~3 d、4~6 d、7~10 d)与UTC时段块逐小时与最近整点观测配对，使用RMSE、ME、按提前量的相对改进率与UTC各个时段变化偏差进行评估；WRF (ERA5-only)作为敏感性对照。结果显示，订正并非普适：最佳窗口集中在中期前段(4~6 d)，基准平均RMSE由1.42降至1.28 m∙s−1，白天与傍晚(06~11、18~23 UTC)降幅约14%~19%，ME同步向零收敛；中期后段(7~10 d)仍有局部改进，但不稳定。短临与短期总体收益有限：虽逐小时技巧多为正(约0.2~0.4)，但少数时次/站点的显著退化被RMSE平方放大，导致分段聚合RMSE可能劣化。空间上存在显著异质性，订正效果受站点局地条件制约(如1~3 d三站平均近零，实为OBS57985约+10%与OBS57853约−12%的抵消)。综上，ERA5风矢量气压层订正方案适用于中期窗口并在特定时段更稳健；订正方案的业务应用宜充分考虑站点差异和适用时间窗口，不宜采用统一的订正策略。

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关键词：Era GFS 河北工程大学 RMSE 海南大学