Статьи

Климатические данные высокого разрешения

ГИС
Один из прогнозов среднегодовой температуры к концу 21 века по WorldClim

При решении некоторых географических задач приходится учитывать климат и его изменения во времени. Точную информацию о погоде и климате мы можем получить по данным метеостанций, вот только метеостанции расположены далеко не везде, а в их наборах данных попадаются пробелы.

К счастью, в интернете доступны готовые климатические модели в виде растровых данных на территорию всей Земли. Информация климатических моделей часто включает в себя не только данные о температуре и осадках, но и дополнительные гидрологические или биоклиматические параметры.

Рассмотрим наиболее популярные модели с высоким разрешением, к которым можно обратиться в своих проектах: WorldClim и CHELSA.

WorldClim
В последнее десятилетие WorldClim можно считать наиболее известным набором глобальных климатических данных. Данные WorldClim показывают высокую точность в Европе и Северной Америке, из-за чего их используют во многих исследованиях.
WorldClim представляет собой интерполированный набор климатических данных, использующий в основе данные метеостанций. Изначально в доступе был набор WorldClim 1, а позже появилась и обновленная версия WordlClim 2. Набор WordlClim 2 содержит среднемесячные климатические растровые данные за период 1970–2000 гг. с различным пространственным разрешением: от 10' до 30''. Этот датасет включает основные климатические переменные (минимальная, средняя и максимальная температуры воздуха для каждого месяца, количество осадков, солнечная радиация, скорость ветра и давление водяного пара), а также 19 производных биоклиматических переменных из набора BIOCLIM (например, такие как среднегодовая температура, годовое количество осадков, годовая амплитуда температур, средняя температура самого влажного и сухого квартала и др.). Из-за наличия биоклиматических переменных в наборе и доступности данных WorldClim популярен для решения экологических задач.
WorldClim 1 содержит эти же характеристики за 1960–1990 годы, а также прогнозы изменения температуры и количества осадков при четырех репрезентативных путях концентрации углекислого газа в атмосфере в будущем. В датасете также представлены климатические данные для среднего голоцена (около 6 тыс. лет назад), последнего ледникового максимума (около 22 тыс. лет назад) и последнего межледниковья (120 –140 тыс. лет назад).

CHELSA
С 2016 года доступен новый набор климатических растровых данных с разрешением 30'' – CHELSA. Данные CHELSA имеют схожую точность с WorldClim в плане температуры, но оказались точнее при прогнозе осадков, особенно в горных районах. Как и WorldClim, модель CHELSA включает в себя набор переменных BIOCLIM, а также другие экологические характеристики. Однако CHELSA представляет собой первый глобальный набор климатических данных, основанный на статистическом даунскейлинге (увеличении масштаба модели более низкого разрешения ERA-Interim), в то время как WorldClim основан на интерполяции.
CHELSA также включает климатические слои для различных временных периодов, начиная от последнего ледникового максимума до настоящего времени, а также нескольких будущих сценариев. Данные CHELSA доступны для каждого месяца с января 1979 года по декабрь 2013 года.
К сильным сторонам датасетов CHELSA и WorldClim относятся высокое разрешение, наборы рассчитанных биоклиматических переменных, а также характеристики климата в прошлом и будущем, из-за чего эти модели подходят для решения многих экологических задач. К недостаткам можно отнести недостаточно представленные температурные инверсии и отсутствие информации о неопределенности моделей, а также наличие информации только для суши.
Несмотря на высокое пространственное разрешение (30 секунд), считается, что в WorldClim не учтены локальные атмосферные процессы, которые необходимо учитывать, например, в высокогорьях. При этом у модели CHELSA выше точность данных для высокогорий.

Кратко ознакомимся с некоторыми другими климатическими моделями. Их применяют реже, но у них есть свои области применения и сильные стороны.
ERA-5 предоставляет почасовые оценки большого числа климатических характеристик для атмосферы, суши и океана. Данные представлены с разрешением 30 км.
TerraClimate – это набор глобальных растровых данных о климатических факторах и переменных водного баланса за период с 1958 по 2015. Этот датасет объединяет данные WorldClim с информацией модели более грубого разрешения CRU TS.
CRU TS содержит временные ряды осадков, максимальных и минимальных температур, облачности и других переменных для территории Земли за 1901–2015 годы. Данные представлены с разрешением 30 минут.

Это лишь некоторые доступные климатические модели, и выбор всегда остается за пользователем в зависимости от задач и возможностей. Если вам нужны данные о климате, рекомендуем для начала обратиться к наборам WorldClim и CHELSA, как к наиболее полным наборам данных высокого разрешения. Но при этом помните, что есть и другие модели, которые подойдут для решения специализированных задач.

Источники:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380017301801?via%3Dihub
https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/chelsa-high-resolution-land-surface-temperature-and-precipitation
https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/cru-ts-gridded-precipitation-and-other-meteorological-variables-1901
https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/terraclimate-global-high-resolution-gridded-temperature-precipitation-and-other-water