Aperçu

Ce document fournit un aperçu des données d'humidité à 2 m de la réanalyse du vingtième siècle du NOAA-CIRES-DOE (« Twentieth Century Reanalysis » - 20CRv3). Le projet est un effort mené par le « Physical Sciences Laboratory » (PSL) à NOAA et le CIRES de l'Université du Colorado, soutenu par le « Department of Energy » (DOE), pour produire des ensembles de données de réanalyse couvrant le 20e siècle et une grande partie du 19e siècle. Ces réanalyses assimilent uniquement les observations de surface de la pression synoptique dans le système de prévision global du NOAA, et prescrivent la température de surface de la mer et la distribution de la glace de mer afin d'estimer les variables atmosphériques, de la surface au sommet de l'atmosphère, tout au long des 19e et 20e siècles. 20CRv3 est la version 3 du projet. Pour la version 3, la moyenne et l'écart-type de l'ensemble pour chaque valeur ont été calculés sur un ensemble de 80 analyses et prévisions à court terme.

Coordonnées du fournisseur 

20CRv3 est développé par le « Physical Sciences Laboratory » (PSL) à NOAA et le CIRES de l'Université du Colorado, avec le soutien du « Department of Energy » (DOE).

Coordonnées pour obtenir de l'aide sur le jeu de données :

« Gilbert P. Compo 

CIRES, University of Colorado at Boulder, and Physical Sciences Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration.

gilbert.p.compo@noaa.gov 

Laura C. Slivinski

CIRES, University of Colorado at Boulder, and Physical Sciences Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration

laura.slivinski@noaa.gov »

Licences et citations 

Les données 20CRv3 sont fournies par plusieurs organisations collaboratrices. L'enregistrement de l'utilisateur et l'acceptation des conditions d'utilisation du service de données sont requis individuellement pour chaque organisation.

Les données du RDA du NCAR sont sous licence « Creative Commons Attribution 4.0 International ».

La citation suivante doit être utilisée pour les données téléchargées à partir de RDA à NCAR:

« Slivinski, L. C., et al. 2019. NOAA-CIRES-DOE Twentieth Century Reanalysis Version 3. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory. https://doi.org/10.5065/H93G-WS83. Accessed† dd mm yyyy. »

†Veuillez remplir la date " Accessed " avec le jour, le mois et l'année (par exemple, - 5 août 2011) où vous avez accédé pour la dernière fois aux données du RDA. "

La citation suivante doit être utilisée pour les données téléchargées du « Physical Sciences Laboratory » (PSL) ou du « National Energy Research Scientific Computing Center » (NERSC) :

Les articles utilisant le jeu de données de la réanalyse du vingtième siècle version 3 du NOAA-CIRES-DOE sont priés d'inclure le texte suivant dans leurs remerciements :

En français : Le soutien du jeu de données de la version 3 du projet de réanalyse du vingtième siècle est assuré par le Département de l'énergie des États-Unis, le Bureau des sciences Recherche biologique et environnementale (BER), par le Bureau du programme climatique de la National Oceanic and Atmospheric Administration et par le Laboratoire des sciences physiques de la NOAA.

En anglais : « Support for the Twentieth Century Reanalysis Project version 3 dataset is provided by the U.S. Department of Energy, Office of Science Biological and Environmental Research (BER), by the National Oceanic and Atmospheric Administration Climate Program Office, and by the NOAA Physical Sciences Laboratory. »

Si vous obtenez les données 20CRv3 du PSL, nous vous demandons de reconnaître PSL en incluant également un texte tel que « 20th Century Reanalysis V3 data provided by the NOAA/OAR/ESRL PSL, Boulder, Colorado, USA, from their Web site at / » dans tout document ou publication utilisant ces données et d'envoyer une copie des publications concernées à :

« Physical Sciences Laboratory: Data Management »

NOAA/ESRL/PSL

325 Broadway

Boulder, CO 80305-3328

psl.data@noaa.gov

Couverture et résolution spatiales :

Les données 20CRv3 sont un jeu de données global. 20CRv3 a une grille gaussienne T-254 (environ 75 km à l'équateur).

Nom de la variable et unités :

Le tableau suivant résume les données sur l'humidité à 2 m.

Couverture et résolution temporelles :  

Sur le site de PSL, 20CRv3.SI est disponible pour les années 1836-1980 et 20CRv3.MO est disponible pour les années 1981-2015 (les seules différences entre ces deux versions sont les températures de surface de la mer prescrites et les dates de disponibilité) :

• Valeurs tri-horaires pour 1836/01/01 0Z à 2015/12/31 21Z.
• Valeurs moyennes quotidiennes du 1836/01/01 au 2015/12/31.
• Valeurs mensuelles du 1836/01 au 2015/12 (SI-MO combiné).

Au NCAR RDA, 20CRv3 est disponible à partir de :

• 1835/12/31 18Z à 2016/01/01 0Z (Champs d'analyse 3 heures de la série chronologique annuelle (gaussienne T-254))
• 1806/12/31 18Z to 2015/12/31 12Z (Série chronologique annuelle 3-Hourly First Guess Forecast Fields (Gaussian T-254))
• 1806/12/31 21Z à 2015/12/31 15Z (Champs d'analyse 6-heures de la série chronologique annuelle (gaussienne T-254))

Les données sont mises à jour sur une base irrégulière.

Informations sur les observations (nombre, homogénéité)

Ces réanalyses assimilent uniquement les observations de surface de la pression synoptique. Les conditions limites de la température de surface de la mer pentadique et de la concentration mensuelle de la glace de mer ainsi que les forçages radiatifs solaires, volcaniques et de dioxyde de carbone variant dans le temps sont prescrits.

Les observations de la pression de surface : ISPD version 4.7, rendue disponible grâce à une coopération internationale facilitée par l'initiative ACRE (« Atmospheric Circulation Reconstructions over the Earth » et les groupes de travail du Système mondial d'observation du climat et du Programme mondial de recherche sur le climat.

Condition limite de concentration de la glace de mer : glace de mer mensuelle HadISST2.3 (Slivinski et coll., 2019 ; Titchner & Rayner 2014 ; Walsh et coll., 2015)

Condition limite de température de surface de la mer :

• avant 1981 (20CRv3.SI) : 8 membres de la pentade interpolés des données quotidiennes « Simple Ocean Data Assimilation with Sparse Input » (SODAsi) version 3 (SODAsi.3, Giese et coll., 2016) ajustées de manière saisonnière à la climatologie HadISST2.2 1981 - 2010. Les régions où la glace de mer a été indiquée dans HadISST2.3 sont remplies avec : HadISST2.2 quotidien (1963+) ; HadISST2.1 mensuel interpolé en quotidien (1850 - 1962) ; ou la climatologie HadISST2.1 1861-1891 (1849 et avant) ;
• 1981 et après (20CRv3.MO) : 8 membres de la pentade interpolés aux températures de surface de la mer HadISST2.2

Méthodologie

20CRv3 assimile uniquement les observations de surface de la pression synoptique dans un modèle terrestre-atmosphérique couplé de 80 membres du « Global Forecast System » avec des températures de surface de la mer et une concentration de glace de mer prescrites. Un modèle thermodynamique de glace de mer unidimensionnel couplé est également utilisé. Les conditions limites de la température de surface de la mer pentadique et de la concentration mensuelle de la glace de mer ainsi que les forçages radiatifs solaires, volcaniques et de dioxyde de carbone variant dans le temps sont prescrits.

Modèle de prévision : 20CRv3 utilise le modèle atmosphérique du NCEP « Global Forecast System » v14.0.1 couplé avec le modèle de surface terrestre Noah et le modèle thermodynamique de glace de mer à 2,5 couches (Compo et coll., (2011). Le système de prévision est exécuté à une résolution de T254 (environ 75 km à l'équateur) avec 64 niveaux verticaux jusqu'à .3 mb et il a 80 membres individuels d'ensemble.

Modèle d'assimilation : L'algorithme d'assimilation des données est le filtre racine carrée d'ensemble (Whitaker et Hamill 2002) avec mise à jour de l'analyse incrémentale 4D (4D-IAU ; Bloom et coll., 1996, Lei & Whitaker 2016). La neige est ajoustées à une climatologie mensuelle (Saha et al., 2010) sur 60 jours.

Flux : Tous les 5 ans, un flux est produit pour une période continue de 5 ans. Les années de flux sont 1835, 1840, .... , 2005, 2010. L'année de flux 2010 sera prolongée au-delà de 2015.

Informations concernant la qualité technique et scientifique

Il existe trois versions précédentes de la réanalyse : V1, V2, et V2c. Plusieurs ajustements ont été apportés au modèle avant sa mise en œuvre dans le système 20CRv3. Les mises à jour des paramétrages sont décrites dans Saha et coll. (2010) et comprennent des paramétrages révisés du transfert de rayonnement solaire, de la diffusion verticale de la couche limite, de la convection des cumulus et de la traînée des ondes de gravité. En outre, l'eau liquide des nuages est une quantité pronostique avec une paramétrisation simple de la microphysique des nuages. Une autre amélioration importante concerne la résolution et la taille de l'ensemble. Les versions précédentes du 20CR utilisaient un ensemble de 56 membres avec une résolution spatiale plus grossière (T62 28 niveaux), alors que le 20CRv3 utilise 80 membres d'ensemble avec une résolution spatiale plus fine (T254 64 niveaux). 20CRv3 assimile également un plus grand ensemble d'observations, et inclut un système d'assimilation de données amélioré par rapport à son prédécesseur 20CRv2c.

Les observations sont d'abord testées grossièrement pour le contrôle de la qualité : si l'observation se situe en dehors de la plage 850 et 1090 hPa, ou si la différence absolue entre l'observation et la valeur de la première estimation est supérieure à 3,2 fois la racine carrée de la somme de la variance de l'ensemble des prévisions et de la variance de l'erreur d'observation, l'observation est rejetée. (Slivinski et coll., 2018). Elles sont ensuite soumises à un contrôle adaptatif de la qualité et à un contrôle adaptatif de la localisation.

Contraintes et atouts pour l’application dans le nord du Canada

Principaux points forts : Longueur de l'enregistrement et estimations de l'incertitude

Principales limites : Comme pour toutes les réanalyses, les utilisateurs doivent être prudents dans l'interprétation des tendances à long terme - des incohérences entre le 20CR et d'autres données ont été signalées, en particulier à l'échelle régionale.

Références aux documents décrivant la méthodologie ou/et le jeu de données

Compo, G.P., J.S. Whitaker, P.D. Sardeshmukh, N. Matsui, R.J. Allan, X. Yin, B.E. Gleason, R.S. Vose, G. Rutledge, P. Bessemoulin, S. Brönnimann, M. Brunet, R.I. Crouthamel, A.N. Grant, P.Y. Groisman, P.D. Jones, M. Kruk, A.C. Kruger, G.J. Marshall, M. Maugeri, H.Y. Mok, Ø. Nordli, T.F. Ross, R.M. Trigo, X.L. Wang, S.D. Woodruff, et S.J. Worley, 2011 : « The Twentieth Century Reanalysis Project. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society », 137(654), 1-28, DOI : 10.1002/qj.776.

Slivinski, L. C., G. P. Compo, P.D. Sardeshmukh, J. S. Whitaker, C. McColl, R. J. Allan, P. Brohan, X. Yin, C. A. Smith, L. J. Spencer, R. S. Vose, M. Rohrer, R. P. Conroy, D. C. Schuster, J. J. Kennedy, L. Ashcroft, S. Brönnimann, M. Brunet, D. Camuffo, R. Cornes, T. A. Cram, F. Domínguez-Castro, J. E. Freeman, J. Gergis, E. Hawkins, P. D. Jones, H. Kubota, T. C. Lee, A. M. Lorrey, J. Luterbacher, C. J. Mock, R. K. Przybylak, C. Pudmenzky, V. C. Slonosky, B. Tinz, B. Trewin, X. L. Wang, C. Wilkinson, K. Wood, and P. Wyszyński , 2021: « An Evaluation of the Performance of the Twentieth Century Reanalysis Version 3. Journal of Climate » 34, 4, 1417-1438, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0505.1

Lien pour télécharger les données et format des données :

Les données 20CRv3 sont disponibles auprès de plusieurs organisations.

NOAA/PSL : la moyenne d'ensemble et les fichiers d'incertitude d'ensemble sont disponibles en format netCDF4 : https://psl.noaa.gov/data/gridded/data.20thC_ReanV3.monolevel.html

« National Center for Atmospheric Research » (NCAR) : la moyenne d'ensemble et les fichiers d'incertitude d'ensemble sont disponibles en format netCDF4 : https://rda.ucar.edu/datasets/ds131.3/

« NERSC Science Gateway » : les données de chaque membre du 20CRv3 sont disponibles en format netCDF4 : https://portal.nersc.gov/project/20C_Reanalysis/