［本站讯］近日，山东大学空间科学与技术学院、空间科学研究院江楠副教授、徐天河教授等合作在全球气候模型水汽精度提升方面取得新进展。研究成果以“Improvement of CMIP6 Water Vapor Accuracy by the Digital Twin Innovation Based on GNSS”为题发表在地球和水文科学领域权威期刊Journal of Hydrology（中科院一区TOP）。团队博士研究生郭奥为论文第一作者，江楠副教授为通讯作者，徐天河教授、许艳副教授以及柏林工业大学Harald Schuh教授等为共同作者。山东大学为第一完成单位。

水汽作为关键的大气要素，在天气预报、气候监测和水文模拟中发挥着重要作用。在全球持续变暖背景下，CMIP6模拟与预测揭示了更频繁、更强烈的极端灾害事件的大尺度特征。未来水汽的时空演变及其高精度模拟已成为全球气候变化研究中的核心难题和关键任务。传统观测手段（如GNSS和遥感）虽可提供高精度的瞬时水汽信息，但难以支撑长期气候预测；而全球气候模型能够模拟未来气候情景下的水汽变化，却受限于较低的时空分辨率，以及区域偏差与观测约束不足的问题。

图1研究背景

针对上述问题，研究团队首次提出了基于高精度GNSS观测构建不同算法下的CMIP6水汽数字孪生体，以提升CMIP6气候模式的水汽精度，有效降低CMIP6模式在不同季节、不同高程区的系统性偏差，进一步指导全球气候模式的偏差优化。

图2数字孪生体的构建与评估

该研究以GNSS测站均匀分布的土耳其地区为研究区。不同数字孪生体下，GNSS提升CMIP6水汽的效果均十分显著，验证了GNSS引入的有效性。在测站尺度的验证集中，CNN、XGBoost和LSTM算法的水汽RMSE结果分别为5.31 mm, 5.94 mm，5.61 mm，分别提升了29.20%，20.76%和25.24%。在格网尺度的验证集中，RMSE结果为5.96 mm，5.55 mm和5.47 mm，分别提升了11.64%、17.74%和18.97%。另外时空分析表明，冬季的提升效果最佳，中海拔地区的改善最好。该研究有助于提高CMIP6在未来气象预测、气候变化预估中的可靠性，为极端天气事件的风险评估和适应策略制定提供更加坚实的科学依据，推进了大地测量学对气候研究的贡献。

图3测站尺度验证集的水汽提升结果

图4不同数字孪生体时空分析

图5不同数字孪生体提升CMIP6水汽的RMSE分布图

Journal of Hydrology是国际地球及水文科学领域的顶级期刊，专注发表水文循环各环节（如降水、径流、地下水等）的原创研究，涵盖理论、方法与应用，是该领域影响力最高的期刊之一。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、国家留学基金委以及山东大学青年学者未来计划等项目资助。