Мақолада 2000-2022 йиллар даври учун Ўзбекистон Республикаси ҳудуди бўйича NASA POWER ва ERA5 маълумотлар базаларидан олинган ҳаво ҳарорати қийматларини Ўзбекистондаги 77 та метеорология станцияларида олиб борилган ҳаво ҳароратининг муддатли кузатув маълумотлари билан қиёслаш (верификация) натижалари таҳлил қилинган. Кузатиш пункти баландлигининг верификация натижаларига таъсирини аниқлаш мақсадида метеорология станциялари денгиз сатҳига нисбатан баландлиги бўйича 4 гуруҳ (h<500 м, 500 м<h<1000 м, h<1000 м ва h>1000 м)га ажратилган. Тадқиқот натижасида h<500 м ва h<1000 м бўлган ҳудудларда ERA5 базаси маълумотлари NASA POWER маълумотларига нисбатан ер усти кузатувлари маълумотларига яқинроқ экани аниқланди. Баландлиги 500 м дан паст бўлган ҳудудларда ERA5 базаси бўйича муддатли, кунлик ва ойлик ҳаво ҳарорати маълумотлари ва ер усти кузатув маълумотлари орасидаги нисбий хатолик 1,44-4,55%, 1000 м гача баландликдаги станциялар учун ERA5 базаси муддатли ҳаво ҳарорати қийматларининг нисбий хатолиги 4,0-5,0%, кунлик ва ойлик ўртача, максимал ва минимал қийматларнинг нисбий хатоликлари 0,47-5,55% оралиғидаги қийматларни ташкил этади. Ойлик ҳарорат қийматлари бўйича 500 м ва 1000 м баландликлар оралиғида жойлаган (2-гуруҳ) станцияларда энг яхши мувофиқлик (нисбий хатолик 0,47-1,02%) аниқланди. Бироқ, бу баландлик гуруҳидаги станциялар учун кунлик ҳарорат қийматларининг хатоликлари 10,94-24,73% гача ортади. Баландлиги 1000 м дан юқори бўлган метеорология станцияларида ҳар икки маълумотлар базалари ер усти маълумотларига нисбатан бир-бирига яқин бўлган катта хатоликларга эга.
Олинган натижалар асосида Ўзбекистон ҳудудида ҳаво ҳарорати режимини тадқиқ этишда 1000 м гача баландликлар учун ERA5 реанализ маълумотларидан фойдаланишни тавсия этиш мумкин. 1000 м дан юқорида жойлашган ҳудудлар учун реанализ маълумотлари умумий ўзгариш тамойилларини акс эттириб, улардан фойдаланишда олинган таҳлил натижаларига тузатмалар киритиш талаб қилинади.
Мақолада 2000-2022 йиллар даври учун Ўзбекистон Республикаси ҳудуди бўйича NASA POWER ва ERA5 маълумотлар базаларидан олинган ҳаво ҳарорати қийматларини Ўзбекистондаги 77 та метеорология станцияларида олиб борилган ҳаво ҳароратининг муддатли кузатув маълумотлари билан қиёслаш (верификация) натижалари таҳлил қилинган. Кузатиш пункти баландлигининг верификация натижаларига таъсирини аниқлаш мақсадида метеорология станциялари денгиз сатҳига нисбатан баландлиги бўйича 4 гуруҳ (h<500 м, 500 м<h<1000 м, h<1000 м ва h>1000 м)га ажратилган. Тадқиқот натижасида h<500 м ва h<1000 м бўлган ҳудудларда ERA5 базаси маълумотлари NASA POWER маълумотларига нисбатан ер усти кузатувлари маълумотларига яқинроқ экани аниқланди. Баландлиги 500 м дан паст бўлган ҳудудларда ERA5 базаси бўйича муддатли, кунлик ва ойлик ҳаво ҳарорати маълумотлари ва ер усти кузатув маълумотлари орасидаги нисбий хатолик 1,44-4,55%, 1000 м гача баландликдаги станциялар учун ERA5 базаси муддатли ҳаво ҳарорати қийматларининг нисбий хатолиги 4,0-5,0%, кунлик ва ойлик ўртача, максимал ва минимал қийматларнинг нисбий хатоликлари 0,47-5,55% оралиғидаги қийматларни ташкил этади. Ойлик ҳарорат қийматлари бўйича 500 м ва 1000 м баландликлар оралиғида жойлаган (2-гуруҳ) станцияларда энг яхши мувофиқлик (нисбий хатолик 0,47-1,02%) аниқланди. Бироқ, бу баландлик гуруҳидаги станциялар учун кунлик ҳарорат қийматларининг хатоликлари 10,94-24,73% гача ортади. Баландлиги 1000 м дан юқори бўлган метеорология станцияларида ҳар икки маълумотлар базалари ер усти маълумотларига нисбатан бир-бирига яқин бўлган катта хатоликларга эга.
Олинган натижалар асосида Ўзбекистон ҳудудида ҳаво ҳарорати режимини тадқиқ этишда 1000 м гача баландликлар учун ERA5 реанализ маълумотларидан фойдаланишни тавсия этиш мумкин. 1000 м дан юқорида жойлашган ҳудудлар учун реанализ маълумотлари умумий ўзгариш тамойилларини акс эттириб, улардан фойдаланишда олинган таҳлил натижаларига тузатмалар киритиш талаб қилинади.
В статье анализируются результаты сравнения (верификации) значений температуры воздуха, полученных из баз данных NASA POWER и ERA5 за период 2000-2022 гг., с восьми срочными данными наблюдений на 77 метеорологических станциях Узбекистана за этот же период. Для определения влияния высоты точки наблюдения на результаты верификации, метеорологические станции были разделены на 4 группы (h<500 м, 500 м<h<1000 м, h<1000 м и h>1000 м), в зависимости от их высоты относительно уровня моря. В результате исследования было установлено, что данные базы ERA5 на территориях с высотами h<500 м и h<1000 м близки к данным наземных наблюдений, чем данные NASA POWER. Относительные погрешности между срочными, суточными и месячными данными температуры воздуха базы ERA5 и данными наземных наблюдений на территориях ниже 500 м над уровнем моря составляют 1,44-4,55%. На территориях с высотой до 1000 м для значений срочных наблюдений они составляют 4,0-5,0%, а для суточных и месячных средних, максимальных и минимальных значений находятся в пределах 0,47-5,55%. По месячным значениям температуры наилучшее согласие (относительная ошибка 0,47-1,02%) обнаружено на станциях, расположенных на высотах от 500 м до 1000 м (2-ая группа). Однако, погрешности суточных значений температуры для станций этой высотной группы возрастают до 10,94-24,73%. На метеорологических станциях, расположенных выше 1000 м, обе базы данных имеют близкие друг к другу большие погрешности по сравнению с наземными данными.
На основе полученных результатов можно рекомендовать использование данных реанализа ERA5 для высот до 1000 м при изучении температурного режима воздуха на территории Узбекистана. Для территорий, расположенных выше 1000 м данные реанализа отражают общие закономерности изменения, и при их использовании необходимо вносить поправки на полученные результаты анализа.
The article analyzes the results of comparison (verification) of air temperature values obtained from the NASA POWER and ERA5 databases for the period 2000-2022, with eight-time hourly observation data at 77 meteorological stations of Uzbekistan for the same period. To determine the influence of the height of the observation point on the verification results, meteorological stations were divided into 4 groups, depending on their height relative to sea level (h<500 m, 500 m<h<1000 m, h<1000 m and h>1000 m). As a result of the study, it was found that the ERA5 database data in areas with altitudes h<500 m and h<1000 m are closer to ground-based observation data than NASA POWER data. The relative errors between hourly, daily and monthly air temperature data from the ERA5 base and ground-based observation data in areas below 500 m above sea level are 1.44-4.55%. In areas with an altitude of up to 1000 m for the values of hourly observations they are 4.0-5.0%, and for daily and monthly average, maximum and minimum values they are in the range of 0.47-5.55%. For monthly temperature values, the best agreement (relative error 0.47-1.02%) was found at stations located at altitudes from 500 to 1000 m (2nd group). However, the errors in daily temperature values for stations of this altitude group increase to 10.94-24.73%. At meteorological stations located above 1000 m, both databases have close to each other with large errors compared to ground data.
Based on the obtained results, we can recommend the use of ERA5 reanalysis data for altitudes up to 1000 m when studying the air temperature regime in the territory of Uzbekistan. For territories located above 1000 m, reanalysis data reflect general patterns of change, and when using them, it is necessary to make corrections to the obtained analysis results.
| № | Author name | position | Name of organisation |
|---|---|---|---|
| 1 | Xolmatjanov B.M. | д.г. н. | Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека |
| 2 | Abdikulov F.I. | докторант | Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека |
| 3 | Begmatov S.U. | докторант | Научно-исследовательский гидрометеорологический институт |
| 4 | Rahimov E.Y. | научн. сотрудник | Национальный научно-исследовательский институт возобновляемых источников энергии |
| 5 | Omonov B.Y. | науч. сотрудник | Национальный научно-исследовательский институт возобновляемых источников энергии |
| 6 | Mahmudov I.M. | докторант | Научно-исследовательский гидрометеорологический институт |
| № | Name of reference |
|---|---|
| 1 | Арушанов М.Л. Методика рационализации метеорологической сети станций на примере территории Узбекистана // Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды, №4, 2021. – С. 20-30. |
| 2 | Арушанов М.Л., Вдовенко А.И. Разложения полей аномалий среднемесячной температуры по естественным ортогональным функциям с использованием данных реанализа на территории Узбекистана и сопредельных стран // Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды, №2, 2022. – С. 8-21. |
| 3 | Avezova N.R., Rakhimov E.Yu., Izzatillaev J.O. Resource Indicators Used for Solar Photovoltaic Plants in Uzbekistan. Part 1 // Applied Solar Energy, Vol. 54, No. 4, 2018. – PP. 273-278. |
| 4 | Decker M., Brunke M.A., Wang Z., Sakaguchi K., Zeng X., Bosilovich M.G. Evaluation of the Reanalysis Products from GSFC, NCEP, and ECMWF Using Flux Tower Observations // J. Clim., 25, 2012. – PP. 1916-1944. |
| 5 | Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., Poli P., Kobayashi S., Andrae U., Balmaseda M.A., Balsamo G., Bauer P., et al. The ERA-Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system // Q. J. R. Meteorol. Soc., 137, 2011. – PP. 553-597. |
| 6 | Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D. et al. The ERA5 global reanalysis // Q. J. R. Meteorol. Soc., 146, 2020. – PP. 1999–2049. |
| 7 | Hu Z., Zhang C., Hu Q., Tian H. Temperature Changes in Central Asia from 1979 to 2011 Based on Multiple Datasets // J. Clim., 27, 2014. – PP. 1143-1167. |
| 8 | Lindsay R., Wensnahan M., Schweiger A., Zhang J. Evaluation of Seven Different Atmospheric Reanalysis Products in the Arctic // J. Clim., 27, 2014. – PP. 2588-2606. |
| 9 | Luo H., Ge F., Yang K., Zhu S., Peng T., Cai W., Liu X., Tang W. Assessment of ECMWF reanalysis data in complex terrain: Can the CERA-20C and ERA-Interim data sets replicate the variation in surface air temperatures over Sichuan, China? // Int. J. Clim., 39, 2019. – PP. 5619-5634. |
| 10 | Martins D.S., Paredes P., Raziei T., Pires C., Cadima J., Pereira L.S. Assessing reference evapotranspiration estimation from reanalysis weather products. An application to the Iberian Peninsula // Int. J. Clim., 37, 2017. – PP. 2378–2397. |
| 11 | Rakhmatova N., Arushanov M., Shardakova L., Nishonov B., Taryannikova R., Rakhmatova V., Belikov D.A. Evaluation of the Perspective of ERA-Interim and ERA5 Reanalyses for Calculation of Drought Indicators for Uzbekistan // Atmosphere, 12(5):527. 2021. https://doi.org/10.3390/atmos12050527 |
| 12 | Raximov E.Yu., Fazilova D. Determination of the ambient temperature based on Nasa Power data for the territory of Uzbekistan // Scientific reports of Bukhara State University, 6(82). 2020. – PP. 39-47. |
| 13 | Электрон манбалар: National Aeronautics and Space Administration Goddard Institute for Space Studies. URL: https://data.giss.nasa.gov/gistemp/ |
| 14 | Disputes about global warming – Global warming controversy. URL: https://ru.abcdef.wiki/wiki/Global_warming_controversy |
| 15 | NASA Prediction of Worldwide Energy Resources. URL: https://power.larc.nasa.gov/ |
| 16 | Welcome to the Climate Data Store. URL: https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/home |