本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的科学论文。以下是对该研究的学术报告：
本研究由Yetang Wang、Shugui Hou、Minghu Ding和Weijun Sun共同完成。作者分别来自山东师范大学地理与环境学院、南京大学地理与海洋科学学院、中国气象科学研究院青藏高原与极地气象研究所。该研究于2020年发表在《Climate Dynamics》期刊上。
研究的主要科学领域是南极雪积累（snow accumulation）的再分析产品（reanalysis products）性能评估。南极降水测量面临诸多挑战，如强风导致的雪漂移、极低温度、降水量少以及霜形成和升华的未知循环。因此，南极降水或雪积累的信息主要依赖于地面测量，如雪坑、冰芯、积累桩、超声波测深仪和探地雷达。然而，现场观测的稀疏性和不连续性使得评估雪积累的时空变异性变得困难。尽管冰芯提供了长期积累变异性数据，但单个冰芯的区域代表性受到限制，且受到局部沉积后效应的影响。
鉴于南极冰盖（AIS）表面观测的稀缺性，评估南极气候变化需要整合现场观测、遥感、大气再分析产品和区域气候模型。本研究旨在利用多年平均雪积累测量数据和长期冰芯记录，评估20世纪再分析产品（如20CR、ERA-20C、CERA-20C和ERA-20CM）在南极雪积累空间和时间变异性上的表现。
研究流程包括以下几个步骤：
数据收集与处理：研究使用了3265个南极多年平均表面质量平衡（SMB）观测数据和79个冰芯雪积累时间序列。这些数据未同化到再分析产品中，也未用于强迫ERA-20CM。此外，研究还使用了ECMWF“中期”再分析（ERA-Interim）和两个区域气候模型（RACMO2和MAR）作为补充分析。
再分析产品和区域气候模型：研究评估了20CR、ERA-20C、CERA-20C和ERA-20CM的性能。这些再分析产品的时间覆盖范围从1901年到2010年，ERA-Interim的时间覆盖范围从1979年至今。区域气候模型RACMO2和MAR的模拟输出也用于参考。
现场观测：研究使用Favier等人（2013）更新的SMB观测数据集，包含3265个多年平均SMB测量值。此外，研究还使用了来自南极2K数据库的79个冰芯雪积累记录，时间分辨率达到年。
数据分析：研究通过比较再分析产品和区域气候模型的输出与现场观测数据，评估了这些产品在南极雪积累空间和时间变异性上的表现。具体方法包括计算相关系数、线性回归、平均偏差（MB）和均方根误差（RMSE）。
空间表现：ERA-20C、20CR、CERA-20C和ERA-20CM的多年平均雪积累与现场观测数据具有较高的相关性（r² > 0.53，p < 0.01）。这些数据集能够较好地再现南极沿海地区的高雪积累率，尤其是西南极和南极半岛，并逐渐向内陆高海拔地区减少。
时间表现：ERA-20C、20CR、CERA-20C和ERA-20CM在1901年至2010年间，能够捕捉到南极半岛冰芯雪积累复合体的年际变异性，解释了超过40%的方差。然而，对于其他南极地区，这些数据集无法解释超过20%的冰芯记录方差。
现代卫星时代表现：即使在现代卫星时代（1979年至今），这些20世纪再分析产品在南极雪积累上的表现仍不如ERA-Interim、RACMO2和MAR。
不连续性和虚假变化：研究发现了这些数据集中的不连续性和虚假变化，特别是在1978年至1979年间，CERA-20C和ERA-20CM的P-E时间序列出现了急剧变化。
研究表明，20世纪再分析产品在南极雪积累的空间和时间变异性上具有一定的表现，但仍存在较大的不确定性。特别是在现代卫星时代之前，这些产品的性能较差。研究还指出了这些产品中的不连续性和虚假变化，强调了在利用这些再分析产品进行南极气候研究时需要谨慎。
本研究首次系统评估了20世纪再分析产品在南极雪积累上的表现，填补了该领域的研究空白。研究结果对于改进再分析产品的性能、提高南极气候变化的评估精度具有重要意义。此外，研究还揭示了再分析产品中的不连续性和虚假变化，为未来研究提供了重要参考。
研究还探讨了大气环流对南极雪积累的影响，指出再分析产品在模拟南极大气环流方面的局限性。此外，研究还讨论了边界条件不确定性对再分析产品性能的影响，为未来改进再分析产品提供了方向。