Оценка возможностей применения данных реанализа ERA5-Land для пространственного моделирования эрозионного потенциала дождевых осадков

Эрозионный потенциал дождевых осадков (ЭПО, R-фактор) — один из основных факторов универсального уравнения потерь почвы USLE, характеризующий эрозионную способность дождей [1]. Его расчёт по оригинальной методике требует плювиографических данных об изменении интенсивности осадков в течение дождевого события. Ограниченная доступность таких наблюдений затрудняет получение пространственно-распределённых оценок ЭПО. Альтернативным источником информации могут служить данные реанализа ERA5-Land [2], содержащие пространственно непрерывные временные ряды осадков с часовым разрешением на пространственной сетке примерно 10х10 км.
В работе исследована возможность использования данных ERA5-Land для пространственного моделирования ЭПО и рассмотрены ограничения, связанные с особенностями воспроизведения интенсивности осадков в данных реанализа. Ранее данные ERA5-Land использовались для глобальной оценки ЭПО, в том числе при создании набора данных GloRESatE [3]. Для повышения согласованности результатов с наземными наблюдениями в этой работе корректировались оценки R-фактора. В настоящем исследовании рассмотрен другой подход — коррекция исходных часовых сумм осадков до расчёта ЭПО.
Проведено сопоставление сумм осадков ERA5-Land с данными срочных наблюдений 45 метеорологических станций из архива ВНИИГМИ-МЦД. Установлено, что в данных реанализа малые слои осадков систематически завышены, а большие — систематически занижены. Выявлены различия в распределениях интенсивности осадков, наиболее выраженные для высоких значений. На основе сопоставления распределений трёхчасовых сумм осадков построена нелинейная функция коррекции, применённая к часовым данным реанализа при расчёте ЭПО.
Для расчёта ЭПО по часовым данным ERA5-Land жидкие осадки выделялись с использованием температурного порога +4 °C, а отдельные дождевые события — по наличию шестичасового и более интервала со слоем осадков не более 1,27 мм между ними. При расчёте ЭПО учитывались дожди с суммарным количеством осадков более 10 мм.
В пространственном распределении рассчитанного ЭПО выявлены регулярные артефакты («полосатость»), обусловленные спецификой представления данных реанализа. Для их устранения использовалась фильтрация - многоуровневая аппроксимация B-сплайнами (MBA). Результаты расчётов по исходным и скорректированным осадкам ERA5-Land сопоставлены с картой среднемноголетнего ЭПО, составленной по данным плювиографических наблюдений на территории СССР [4]. После коррекции осадков коэффициент детерминации (R²) при сравнении с этой картой увеличился с 0,41 до 0,56 при одинаковом способе фильтрации артефактов.
Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения данных ERA5-Land для пространственного моделирования ЭПО при обязательной коррекции характеристик осадков и пространственных артефактов.

Исследование выполнено в рамках государственного задания от 12.01.2026 № 075-00158-26-00 (FZSM-2026-0017, особенности методики расчет ЭПО).