《Atmospheric Research》：Widespread cold bias of ERA5-land air temperature over Northern Hemisphere permafrost regions and its implications for permafrost estimates
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•ERA5-Land在北半球大部分地区呈现暖偏差，但在多年冻土区域呈现冷偏差。•冷偏差在零星多年冻土区最强（?1.23 °C），但在连续多年冻土区最弱（暖偏差+1.14 °C）。•多年冻土增暖在1990年后加速；连续多年冻土区增暖最快（0.39 °C/十年）。•冷偏差不影响趋
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ERA5-Land在北半球大部分地区呈现暖偏差，但在多年冻土区域呈现冷偏差。
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冷偏差在零星多年冻土区最强（?1.23 °C），但在连续多年冻土区最弱（暖偏差+1.14 °C）。
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多年冻土增暖在1990年后加速；连续多年冻土区增暖最快（0.39 °C/十年）。
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冷偏差不影响趋势；ERA5-Land与站点的吻合度良好（差异0.01 °C/年）。
引言
持续的气候变暖已导致北半球多年冻土的广泛退化（Biskaborn et al., 2019; Smith et al., 2022），并对区域水文过程、生态功能、碳循环和基础设施稳定性产生了深远影响（Hjort et al., 2022; Romanovsky et al., 2010）。气温是控制多年冻土热状态的主要上边界条件，其时空变化直接调控活动层厚度、地热制度和多年冻土类型的空间分布（Jin et al., 2021; Riseborough et al., 2008）。因此，准确刻画近地面气温——包括其长期趋势和空间异质性——是多年冻土制图、基于过程的建模以及在气候变化背景下预测多年冻土退化的基本前提（McGuire et al., 2018; Obu, 2021）。
现场气象观测虽然是最可靠的气温数据原始来源，但其空间覆盖稀疏且不均质，尤其是在偏远的高纬度和高海拔多年冻土区（Hu et al., 2020）。卫星遥感虽然具有空间连续性，但常常受到云污染和有限的时间覆盖的限制（Chen et al., 2020）。再分析数据集通过数值模型整合多种观测源，提供了空间连续、长期且高分辨率的气候记录，是有价值的替代方案（Hersbach et al., 2020; Gelaro et al., 2017）。在所有主流陆地再分析产品中，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的第五代陆表再分析产品ERA5-Land，凭借其高空间分辨率（0.1°）和扩展的时间覆盖（1950年至今），已被广泛应用于气候和多年冻土研究（Mu?oz-Sabater et al., 2021）。
然而，尽管ERA5-Land被广泛使用，其在多年冻土区的气温表现仍未得到充分评估，现有文献中存在三个关键空白。第一，大多数评估聚焦于特定区域或短时间段（Cao et al., 2020; Zhao and He, 2022; Shen et al., 2021），缺乏针对整个北半球多年冻土区的系统性评估。第二，再分析与站点数据之间日均气温定义的一致性，尤其是对于观测频率不同的数据集（例如每天6至24次观测），在多年冻土区背景下尚未得到严格处理。第三，虽然ERA5-Land是通过对ERA5大气强迫进行HTESSEL陆面模式重演且不含陆地数据同化而生成的（Mu?oz-Sabater et al., 2021），但其在以稳定边界层、长期积雪和有机土层为特征的寒冷环境中的表现仍未得到充分表征。此外，大多数以往评估未明确考虑高程引起的代表性误差，即将网格单元平均值与点状站点观测进行比较时所产生的偏差，这可能导致在青藏高原等山地多年冻土区出现有偏的误差估计（Fiddes and Gruber, 2014）。
为填补这些空白并为多年冻土研究提供基准，本研究提出了一套综合评估框架，该框架：(1) 利用1126个均一化站点（1980–2020）并通过明确的高程校正验证ERA5-Land气温；(2) 统一日均气温定义，并表征各纬度带和多年冻土类型之间的时空增暖格局；(3) 量化多年冻土区的冷偏差，并评估其对这些气候敏感区域趋势估计的潜在影响。
章节摘要
不同纬度带的月气温评估
ERA5-Land在月气温偏差中表现出明显的季节性和纬度差异（图2a）。3月至11月间，北半球大部分地区以暖偏差为主，7月达到峰值（最高达4.60 °C），而冷偏差仅出现在12月至次年2月，最大值出现在1月。北半球暖偏差持续时间最长，从3月至11月（0.28 °C ?4.60 °C）。
按纬度划分（图2b-d；表1），低纬度区全年呈现暖偏差，
多年冻土区冷偏差的解释及其影响
ERA5-Land在多年冻土区持续存在的冷偏差（平均偏差MBE：?0.78 °C）与早期对再分析产品在寒冷环境中评估的结果一致（Cao et al., 2020; Graham et al., 2019）。然而，该冷偏差并未转化为对增暖趋势的系统性低估。ERA5-Land与现场观测之间1980–2020年线性增暖趋势的逐站比较（第3.1.2节）显示，中位差异仅为+0.01 °C/年，表明
结论
本研究利用1126个均一化气象站，对北半球ERA5-Land气温（1950–2023）进行了综合评估。主要发现揭示了一种具有明显纬度和季节特征的持续冷偏差：北半球大部分地区存在显著的暖偏差（平均偏差MBE：1.87 °C），低纬度夏季最强，这与高纬度地区的系统性冷偏差形成对比，尤其在冬季尤为明显。多年冻土在
作者贡献声明
马新：撰写——初稿，软件，方法论，形式化分析，数据管理，概念化。吴同华：撰写——审稿与编辑，监督，项目管理，概念化。李仁：撰写——审稿与编辑，验证。吴晓东：撰写——审稿与编辑，验证。王东：撰写——审稿与编辑。娄佩庆：撰写——审稿与编辑。陈杰：撰写——审稿与编辑。赵锦标：撰写——审稿与编辑。林星辰：撰写——审稿与
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究受国家自然科学基金（42361144878 和 W2412013）、中国科学院"西部之光"计划（xbzg-zdsys-202304）、甘肃省科技计划（23ZDFA017）以及中国科学院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室开放研究计划（编号CSFSE-TZ-2502 & CSFSE-FX-2505）资助。
马新|吴同华|李仁|吴晓东|王东|娄佩庆|陈杰|赵锦标|林星辰|拉永
