ECMWF AIFS 天气预报数据集

来源：欧洲中期天气预报中心 ECMWF

ECMWF（欧洲中期天气预报中心）Open‑Data是免费公开的实时预报子集，包含传统物理模式IFS（综合预报系统）与AI机器学习模式AIFS（人工智能预报系统）的预报产品，面向科研、商业、气象开发人员开放，支持二次分发与商业使用，遵守CC‑BY‑4.0协议+ECMWF使用条款。

1. 基础元信息

  1. 空间分辨率：0.25°全球网格；数据格式主为GRIB2（CCSDS压缩），台风轨迹为BUFR4格式。
  2. 模式来源
  3. IFS：传统物理数值天气预报模式，分为确定性控制预报、集合预报（ensemble），包含大气、海浪、台风路径、概率预报产品；2026‑05‑13升级Cycle50r1，废弃scda/scwv流，06z/18z预报改用stream=oper、stream=wave。
  4. AIFS：ECMWF自研AI大模型预报系统，分为AIFS Single（确定性单值预报）与AIFS ENS（集合预报），每日4次起报，最长预报15天（360h），模型推理速度远快于传统IFS物理模式。
  5. 产品大类
  6. IFS：中期确定性预报、集合预报、台风轨迹、集合均值/标准差、概率预报；季节产品截至2026‑08尚未开放。
  7. AIFS：Single确定性预报、ENS集合预报；均包含大气、海浪、台风轨迹、集合统计、概率预报产品。

2. AIFS Single: Forecast (atmosphere) 数据集详细介绍

元数据标识：model=aifs‑single; class=ai; stream=oper; type=fcAIFS Single是ECMWF AIFS的确定性AI预报产品，不包含集合扰动成员，一次输出唯一的全球预报场，Forecast (atmosphere)是其大气类预报子集，不包含海浪变量（海浪对应AIFS Single: Forecast(wave)）。

2.1 模型背景

AIFS（Artificial Intelligence Forecasting System）是ECMWF基于Anemoi框架开发的机器学习气象预报模型，AIFS‑Single为确定性版本（v2为当前业务版本），使用IFS分析场作为初始条件，通过图神经网络+Transformer做大气演化推理；相比传统NWP，推理算力消耗极低，但初始场仍然依赖物理模式同化结果。

2.2 时间配置

  1. 起报时刻（init time）：每日4次：00z、06z、12z、18z UTC（世界时）。
  2. 预报时效（lead step）：0‑360h，步长6h，最长预报15天；所有4个起报时次均完整支持0‑360h，没有截断（这点和IFS不同，IFS的06z/18z最多只到144h）。
  3. 数据发布延迟：AI模型计算速度快，数据生成完成后即对外发布。

2.3 层级配置

  1. sfc（surface地表层）：绝大多数地面、2m、10m、100m气象要素、云量、辐射、降水、积雪、海陆掩码。
  2. pl（pressure level气压层）：气压层：1000、925、850、700、600、500、400、300、250、200、150、100、50、10 hPa（新增10hPa高层）。
  3. sol（surface‑other土壤层）：土壤温湿度，仅支持1‑2层（对比IFS支持1‑4层）。

三、核心指标

指标名称指标描述
10 米风 U 分量地球表面以上10米高度风的东向分量。10米高度风速是气象观测和预报的标准变量，广泛应用于风能评估、空气质量预测、航运安全和农业生产。
10 米风 V 分量地球表面以上10米高度风的北向分量。10米高度风速是气象观测和预报的标准变量，广泛应用于风能评估、空气质量预测、航运安全和农业生产。
2 米气温陆地、海洋或内陆水域表面以上2米高度的空气温度。
2 米露点温度地球表面以上2米高度的空气冷却至饱和状态所需的温度，是衡量空气湿度的指标。
地表向下短波（太阳）辐射到达地球表面的太阳短波辐射总量，包含直接辐射和散射辐射两部分。太阳辐射穿过大气层时，部分被云层和气溶胶反射回太空，部分被大气吸收，其余抵达地表。该变量是地表能量平衡的核心输入，广泛用于太阳能资源评估、农业气象和气候研究。
地表向下长波（热）辐射由大气和云层发射并到达地球表面的热辐射（长波辐射）总量。地表向外发射的热辐射部分被大气和云层吸收，大气和云层同样向各方向发射热辐射，其中向下抵达地表的部分即为本变量。它是地表能量收支的重要组成，对夜间降温、霜冻预报和陆面过程模拟具有关键意义。
径流当量水深（地表及地下）从地表和地下流向河流、湖泊和海洋的水量。径流量是水文循环的重要组成部分，包括地表径流和地下径流。该变量对水资源供应、洪水预测和生态系统健康至关重要。
对流降水由对流过程产生的降落到地表的液态和固态水（雨和雪）累积量。对流方案代表空间尺度小于网格格距的对流活动，通常对应积雨云等对流性天气系统。与大尺度降水共同构成总降水量，是强对流天气、暴雨预报和水文模拟的重要指标。
总云量整个大气柱中云层所覆盖的格点面积比例，取值范围为 0 到 1。该变量综合了不同高度模型层上的云量，并基于云重叠假设计算得到。总云量直接影响地表辐射收支和气温日较差，是天气分析、气候监测和太阳能预报的基础参数。
总降水量降落到地球表面的液态和固态水（包括雨和雪）的累积量，是大尺度降水（由槽和冷锋等大尺度天气系统产生）和对流性降水（由大气低层空气比上层空气更暖、密度更小而上升形成的对流产生）的总和。
100 米风 U 分量地球表面以上100米高度风的东向分量。
100 米风 V 分量地球表面以上100米高度风的北向分量。
地表皮温地球表面的温度，是满足地表能量平衡所需的理论温度。它代表最表层的温度，该层无热容量，可对地表通量变化做出瞬时响应，陆地和海洋上的计算方式不同。皮温不同于 2 米气温，反映地表真实热状态，用于地表能量平衡、陆面过程和城市热岛研究。
地表气压陆地、海洋和内陆水体表面所承受的大气压强，等于该地表面积上方垂直空气柱的总重量。受海拔高度影响显著，常与气温结合计算空气密度。由于山区地形起伏会掩盖高低压系统，天气分析中更多使用海平面气压，但地表气压是陆面模式和大气动力学的基础变量。
整层水汽总量从地表到大气顶的垂直气柱中，水汽、液态水、云冰、雨和雪的总和。它表征大气柱中总水物质的含量，是大气水循环研究、降水潜势分析和微波遥感反演的重要参数。
积雪覆盖率被积雪覆盖的地表面积占总地表面积的比例。积雪覆盖率是气候监测、水文预报和农业生产的重要参数，影响地表反照率、能量平衡和生态系统功能。
风 U 分量风的东向分量，即空气向东运动的水平速度，单位为米每秒，负值表示向西运动。与 V 分量合成可得到实际风速和风向，是大气环流分析、天气诊断和污染扩散模拟的基础风场变量。
风 V 分量风的北向分量，即空气向北运动的水平速度，单位为米每秒，负值表示向南运动。与 U 分量合成可得到实际风速和风向，广泛用于大气环流分析、天气系统诊断和风能资源评估。
垂直速度空气在垂直方向上的运动速度。ERA5 采用气压坐标系，气压随高度降低，因此负值表示上升运动，正值表示下沉运动。垂直速度是判断对流活动、天气系统发展演变和大尺度动力过程的关键指标。
土壤温度指定土层深度处的土壤温度。ERA5 将土壤分为四层（0-7cm、7-28cm、28-100cm、100-289cm），温度取各层中间值。土壤温度反映土壤热状况，对陆面能量交换、农作物生长发育、冻土监测和气候变化研究十分重要。
比湿单位质量湿空气中所含水汽的质量，单位为千克每千克。湿空气总质量包括干空气、水汽、云水、云冰、雨和降雪。比湿不受气压变化干扰，是表征大气湿度的核心物理参数，广泛用于天气分析、气候研究和数值预报。

四、获取方式


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