Biais liés aux données près de la surface d’après ERA5 dans les Prairies canadiennes
Citation
Betts, A.K., Chan, D.Z., Desjardins, R.L. (2019). Near-Surface Biases in ERA5 Over the Canadian Prairies. Frontiers in Environmental Science, [online] 7 http://dx.doi.org/10.3389/fenvs.2019.00129
Résumé en langage clair
Dans la présente étude, nous avons quantifié la différence entre les cycles quotidiens prédits et observés de variables climatiques, soit entre les cycles issus d’un modèle de réanalyse (ERA5) et ceux issus des données horaires de quatre stations climatiques en Saskatchewan, au Canada. Comparativement à une version plus ancienne du modèle de réanalyse (ERA-Interim), les biais liés aux estimations ERA5 ont été considérablement réduits et ne montrent aucune différence quant à la couverture de neige. Le jour, ERA5 présente un biais négatif lié à la vitesse du vent, qui tend à augmenter avec la vitesse du vent, et qui est plus important le jour que la nuit. Nous avons évalué les précipitations ERA5 par rapport aux données de précipitations originales des stations climatiques et à un ensemble de données de précipitations ajustées. Durant la saison chaude, ERA5 présente un biais élevé de 8 ± 9 % au-dessus de l’ensemble de données ajustées, mais ses estimations sont de −22 ± 7 % inférieures aux données ajustées en hiver. Nous montrons qu’ERA5 peut fournir une estimation réaliste des bilans hydriques et énergétiques en Saskatchewan.
Résumé
© 2019; Betts, Chan et Desjardins. Nous avons quantifié les biais dans le cycle diurne de la température de l’air d’après ERA5, à l’aide des données horaires de quatre stations climatiques en Saskatchewan, au Canada. Comparativement à ERA-Interim, les biais liés aux estimations ERA5 ont été considérablement réduits et ne montrent aucune différence quant à la couverture de neige. Nous avons calculé les ajustements en fonction des biais de température moyenne de l’air d’après ERA5 en nous fondant sur l’albédo effectif des nuages d’après ERA5. Ces ajustements peuvent servir à améliorer le cycle diurne de la température de l’air d’après ERA5 pour la modélisation des processus agricoles. Le jour, ERA5 présente un biais négatif lié à la vitesse du vent, qui augmente de manière quasi-linéaire avec la vitesse du vent, et qui est plus important le jour que la nuit. Nous avons évalué les précipitations ERA5 par rapport aux données de précipitations originales des stations climatiques et à un ensemble de données de précipitations ajustées de deuxième génération tiré de Mekis et Vincent (2011). Pour la saison chaude, ERA5 présente un biais élevé de 8 ± 9 % au-dessus de l’ensemble de données de Mekis et Vincent. Les précipitations ERA5 sont de 22 ± 7 % inférieures aux estimations de Mekis et Vincent en hiver, ce qui laisse supposer que leur correction en fonction de la neige pourrait être trop importante. Il est probable que le biais de précipitations ERA5 soit faible, ce qui est encourageant pour la modélisation agricole. Les données d’un site du Réseau de référence pour la mesure du rayonnement en surface près de Regina montrent que les biais liés aux estimations par ERA5 du rayonnement descendant de courtes et de grandes longueurs d’onde sont faibles et ont peu changé par rapport à ERA-Interim. Nous montrons que le cycle annuel des bilans énergétiques et hydriques de surface de la Saskatchewan d’après ERA5 est réaliste. En particulier, l’atténuation des valeurs extrêmes des précipitations estivales par l’extraction de l’eau du sol effectuée par ERA5 est comparable à notre estimation observationnelle antérieure fondée sur des données satellitaires de gravité.