在气候变暖背景下，北半球多年冻土发生广泛退化，准确可靠的近地表气温数据是开展多年冻土制图、热状态模拟和退化预估的重要基础。ERA5-Land再分析数据因具有较高空间分辨率和长时序覆盖，已被广泛用于寒区气候与多年冻土研究，但其在北半球多年冻土区的偏差特征仍缺乏系统量化。针对这一问题，我站利用1126个均一化气象站1980—2020年观测资料，对ERA5-Land 2m气温进行了系统评估，并重点分析了多年冻土区的冷偏差及其对多年冻土估算的启示。

研究从NOAA、CMA和WDC三个公开气象数据网络获取站点资料，经严格质量控制后保留1126个站点，其中232个位于多年冻土区，包括连续多年冻土区66站、不连续多年冻土区23站、离散多年冻土区99站和零星多年冻土区44站，其余894个为非多年冻土区站点。为减少高程差异带来的代表性误差，研究采用0.65°C/100 m递减率对站点气温进行高程校正。在此基础上，按纬度带、季节和多年冻土类型开展对比分析，采用Sen’Slope和Mann-Kendall检验分析温度变化趋势，同时评估了NOAA站点观测频次对偏差估计的影响。

图1 北半球气象站分布与多年冻土类型图

评估结果表明，ERA5-Land在北半球大部分地区表现为暖偏差，平均偏差为+1.87°C；但在多年冻土区，ERA5-Land整体表现为持续冷偏差，平均偏差为-0.78°C，且冬季最为明显，集中出现在俄罗斯北极、青藏高原中东部和阿拉斯加等地区。按多年冻土类型划分，零星多年冻土站点冷偏差最强，为-1.23°C；离散和不连续多年冻土站点分别为-0.77°C和-0.91°C；连续多年冻土站点则表现为暖偏差，为+1.14°C。非多年冻土站点全年呈暖偏差，年均偏差达+2.37°C。研究进一步指出，低纬多年冻土站点主要分布在青藏高原高海拔地区，其冷偏差与高程校正、复杂地形和积雪过程有关；高纬地区多年冻土与非多年冻土站点冷偏差相近，则更多与雪盖保温、有机土壤层和稳定边界层等冻土地表过程模拟不足有关。

图2 多年冻土区ERA5-Land冷偏差特征。上图为多年冻土区与非多年冻土区月平均气温及偏差；下图为多年冻土区RMSE和MBE空间分布

研究还显示，1950—2023年北半球多年冻土区整体以0.36 °C/十年的速率显著变暖，其中连续多年冻土升温最快，达0.39 °C/十年，其次为不连续多年冻土0.35 °C/十年、零星多年冻土0.31 °C/十年和孤立多年冻土0.30 °C/十年；1990年后多年冻土区普遍出现加速变暖。空间上，显著升温主要集中在俄罗斯北极、青藏高原中东部和阿拉斯加等地区。该研究为寒区气候数据偏差校正、多年冻土退化评估、碳循环预估和基础设施风险评估提供了重要参考。

图3 1950—2023年北半球多年冻土区年平均气温的空间变化与统计分布图

相关成果以“Widespread Cold Bias of ERA5-Land Air Temperature Over Northern Hemisphere Permafrost Regions and Its Implications for Permafrost Estimates”为题发表在《Atmospheric Research》。我站博士研究生马欣为第一作者，吴通华研究员为通讯作者。

该研究获国家自然科学基金（42361144878、W2412013）、中国科学院“西部之光”项目（xbzg-zdsys-202304）、甘肃省科技计划项目（23ZDFA017）以及冰冻圈科学与冻土工程国家重点实验室基金（CSFSE-TZ-2502、CSFSE-FX-2505）等联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2026.109335

图文：马欣， 审核：吴通华