Temperatura w Polsce – poltemp

Trochę informacji na temat serii temperatury, którą się tu posługuję.

Wszystkie mapy prezentowane na tym blogu oparte są na wyliczeniach własnych. Dane z polskich stacji synoptycznych wchodzą do wymiany międzynarodowej i są dostępne – chociażby w ogimecie. Niewielka część stacji wysyła również depesze CLIMAT. Jeśli chodzi o dane historyczne, to z tym już jest nieco gorzej. Dane z wielu stacji można znaleźć w rocznikach statystycznych. Do około 1995-1996 roku był to „Duży Rocznik Statystyczny”, po tych latach rocznik „Ochrona Środowiska„.

Fragment danych z rocznika „Ochrona Środowiska 2013”

Część danych można znaleźć również w rocznikach meteorologicznych, a także w bazach GHCN i CRU. Całkiem dobrym źródłem danych jest również projekt ISTI. Rzecz jasna w przypadku tego typu baz danych trzeba szalenie uważać. Nie wszystkie serie pomiarowe są poprawne, a ich poprawność można sprawdzić jedynie mając choćby wyrywkowe dane z innych źródeł. Dla przykładu w bazie danych dla projektu ISTI możemy znaleźć historyczne dane dla Zielonej Góry. Na pierwszy rzut oka nie jesteśmy w stanie określić tego, czy owa seria jest poprawna. Jednak w połowie lat 90-tych były kierownik stacji meteorologicznej w Zielonej Górze, Ryszard Krassowski, podawał wyrywkowe dane (podane raczej jako ciekawostki) w publikacji o nazwie „Informacja o stanie środowiska na terenie województwa zielonogórskiego”. Dane te pokrywają się z danymi podanymi w ISTI, stąd można mniemać, że seria ta jest serią poprawną, szczególnie, że pomiary są spójne z tym co podają inne serie niemieckie.

Nieco łatwiej jest w przypadku najdłuższych serii pomiarowych. Wiele z nich zostało opracowanych i poddanych procesowi homogenizacji. Dane te są dostępne w literaturze. Dotyczy to Warszawy (od 1779 do 1998), Gdańska (1851-1995), Helu (1851-1995), Krakowa (od 1901 do 2000, przy czym w bazie CRU są dane od 1825, sezonowo zgodne z wartościami podanymi przez prof. J. Trepińską za wyjątkiem pierwszego roku), Wrocławia (1791-2007). Historyczne dane dla Poznania zostały opracowane jeszcze w latach 20. XX w. przez W. Smosarskiego (przy czym rzecz jasna nie była to stacja Poznań-Ławica), a dane dla Koszalina i paru innych miast można znaleźć w „Klimakunde des Deutschen Reiches” z 1939. Dane dla Łodzi z okresu od 1903 do dnia dzisiejszego można uzyskać z rekonstrukcji prof. J. Wibig, istnieje również rekonstrukcja temperatury w Puławach dla lat 1871-1990, podobnie jest w przypadku Śnieżki (Głowicki 1998). Pełna literatura podana jest w pliku poltemp.txt.

Rzecz jasna w przypadku takich serii pojawiają się pojedyncze błędy. Wiele z nich polega na pominięciu (czasem dodaniu) znaku minus, w niektórych przypadkach błędy zostały popełnione przy przepisywaniu (np. z -8.0 na -0.8, lub odwrotnie). Takie błędy stosunkowo łatwo wychwycić na mapach przestrzennych, wiele z nich zostało też wychwyconych przez zastosowanie narzędzia do homogenizacji danych (Climatol 2.2, Homer). W jednym przypadku błąd był szczególnie ciekawy i polegał na zamianie danych w dwóch latach – przykładowo dane z 1887 były zapisane w 1888, a dane z 1888 w 1887. To zostało wychwycone przypadkiem, w momencie gdy chciałem już dane z tych lat wykasować, jako błędne. Było to możliwe tylko dzięki temu, że w obu tych latach występowały miesiące charakterystyczne. Oczywiście im dawniejsze dane, tym mniej pewne, a mniejsza ich ilość powoduje, że trudniej ocenić, czy są one poprawne czy nie. Szczególne kłopoty sprawia tu seria krakowska, która mimo iż ponoć homogeniczna, odznaczała się niższymi temperaturami w XIX w. niż stacje okoliczne.

Poprawność mojej serii krakowskiej zbadałem dzięki artykułowi z 1992, gdzie prof. J. Trepińska podaje przykłady różnic pomiędzy miesiącami.

W mojej serii są one identyczne, za wyjątkiem przypadku lipiec-czerwiec z 1928, gdzie różni się o 0.2°C, grudzień-listopad z 1993 (różnica 0.1°C). Zupełnie nie zgadza się różnica sierpień-lipiec 1852 i jest to najpewniej błąd w tabeli, gdyż nigdzie w kraju sierpień nie był w tym roku aż tak chłodniejszy od lipca.

Średnie temperatury roczne w Krakowie możemy odczytać w postaci wykresu również w tym samym artykule:

Jak wspomniałem, wartości temperatury w latach 1826-1950 wydają się zaniżone w stosunku do innych stacji. Nowo zrekonstruowana seria 1792-1825 wydaje się z kolei nieco za ciepła na tle odpowiednich danych z Wrocławia i Warszawy. Jednak jak się okazuje, przebieg ten jest zbieżny z danymi stacji Praga-Klementinum, należy więc uznać, że stacja ta była źródłem homogenizacji danych krakowskich. Należałoby tu więc zastanowić się, co jest powodem różnic pomiędzy Krakowem, Warszawą, Wrocławiem, Gdańskiem i Pragą. Na tle Krakowa i Pragi, dane Wrocławskie są znacznie chłodniejsze w okresie przed 1826, zaś znacznie cieplejsze po 1826 (chodzi o anomalie w stosunku do wielolecia 1961-1990). Dane dla Warszawy i Wrocławia są częściowo potwierdzone przez homogenizowaną serię dla Brna (projekt HISTALP).

Kolejnym potencjalnym błędem jest łączenie serii, które połączone być nie powinny. Często zdarza się to w przypadku homogenizowanej serii dla Warszawy, do której doklejane są temperatury z Okęcia (choć dane te bardzo się od siebie różnią). Ostatnio podobny błąd popełnili redaktorzy serwisu „Twoja Pogoda”:

W Krakowie średnia temperatura wynosi 17,3 stopnia i jest o 2,3 stopnia wyższa od normy wieloletniej. Darmo szukać równie ciepłego września w perspektywie ostatnich lat. Rekord całego miesiąca należy do 1982 roku, gdy średnia była zaledwie o 0,1 stopnia wyższa.

Problem polega na tym, że obecne warunki redaktorzy biorą ze stacji Kraków-Balice, odnosząc je jednocześnie do historycznej serii z UJ. Obie te serie również się bardzo różnią, w przypadku września 1982 aż o 1.7°C.

Nie wszystkie dane wchodzące do serii poltemp są homogeniczne. Nie są takie dane np. dla Koszalina i Szczecina – część z nich pochodzi z publikacji niemieckich. Niestety niektóre serie muszą pozostać „surowe”, można ewentualnie pokusić się o próbę automatycznej homogenizacji za pomocą wspomnianych wyżej narzędzi, jednak nie zawsze jest to dobry pomysł. W chwili obecnej zrobiłem tak tylko z serią krakowską – zgodnie z przypuszczeniami „climatol 2.2” podniósł średnie temperatury miesięczne dla Krakowa w okresie 1825-1950 o około 0.4°C. Z uwagi na dość skąpą ilość stacji w najwcześniejszym okresie, ma to już widoczny wpływ na niektóre wyniki – przykładowo anomalia temperatury w roku 1829 wzrasta z -3.19°C na -3.1°C.

Małe pokrycie obszaru naszego kraju stacjami pomiarowymi, szczególnie przed 1850 skutkuje wzrostem błędu oszacowania średniej anomalii obszarowej. Analiza wykonana przeze mnie w wcześniejszym okresie wykazała, że zakres tych niepewności wynosił w 1825 około ± 0.3°C, a w latach przed 1800 nawet ± 0.5°C. należy pamiętać, że jest to błąd związany z mniejszą ilością stacji, należałoby do tego doliczyć pewien zakres niepewności związany z samym pomiarem. Należy mieć to na uwadze analizując dane.

Okres po 1950 jest z pewnością bardzo poprawny. Można to stwierdzić na podstawie tego artykułu, a konkretnie porównując wyliczone trendy liniowe dla pór roku wykazanych w tabeli 1:

Trendy liniowe dla obszaru całej Polski wyliczone dla okresu 1951-2008 na podstawie danych zawartych w mojej serii nie różnią się od tych podanych w powyższej tabeli o więcej, niż 0.01°C. Należy uznać więc, że przynajmniej w tym okresie wartości anomalii wyliczone zostały bardzo poprawnie, a ewentualne drobne różnice wynikać mogą z innej metody wyliczania średniej obszarowej – w moim przypadku dane są gridowane na siatce 0.1° przy użyciu interpolacji IDW.

Powyżej mamy wykres przedstawiający średnie roczne anomalie temperatury w Polsce wyliczone w stosunku do okresu referencyjnego 1961-1990. Widoczny jest na nim chłodny okres panujący pod koniec XVIII i w XIX w. (jak wspomniałem seria krakowska i seria z Klementinum wskazują na cieplejsze lata 1781-1825). Mniej więcej do okolic 1850 temperatura nie wykazywała oznak większego wzrostu. Ten okres możemy obejrzeć poniżej:

W tym czasie średnia 11-letnia ruchoma anomalia temperatury wahała się dość nieznacznie, najcieplej było na początku lat 20. XIX w. Od tego czasu zaznaczył się bardzo powolny wzrost temperatury z maksimum w okolicy 1950.

Do okolic roku 1890 wzrost ów był w zasadzie nie istotny. Po tym czasie temperatura nieznacznie (ale skokowo) wzrosła o około 0.2°C. Ostatecznie w tym czasie, obejmującym około 100 lat, temperatura wzrosła o 0.8 – 1.0°C. Wzrost był więc stosunkowo powolny i wynosił około 0.1°C / 10 lat. Maksimum pojawiło się w latach 40. XX w. – najwyższa 11-letnia anomalia temperatury powietrza przypada na rok 1948 – obejmuje lata 1943-1953 (+0.33°C). Na specjalną uwagę zasługuje też rok 1934 z niezwykłą, jak na owe czasy anomalią temperatury powietrza. Po maksimum z końca lat 40. XX w. nastąpiło ochłodzenie, widoczne w końcowej części powyższego wykresu.

30-letnie średnie ruchome anomalie temperatury (a więc „średnia klimatologiczna”) wykazała w tym czasie wahania bardzo nieznaczne, obniżając się o mniej, niż 0.2°C. Większym zmianom ulegała średnia 11-letnia. Ta obniżyła się z wspomnianego maksimum z 1948, równego +0.33°C, do -0.30°C w latach 1955-1965.

Ostatni okres to lata po 1982, kiedy odnotowano najsilniejszy wzrost temperatury – o około 1.2°C (0.4°C / dekadę). Wg rekonstrukcji Pages-2k wyższe temperatury w Europie, niż obecnie, panowały dopiero pod koniec I w. naszej ery (chodzi o okresy co najmniej 30 letnie). Należy przy tym pamiętać, że to co dotyczy naszego kontynentu, nie koniecznie dotyczy całego globu. W ostatnich latach 11-letnia średnia anomalia temperatury nieco się obniżyła –  z maksimum równego +1.16°C w latach 1999-2009, do +0.93°C w latach 2003-2013. Najprawdopodobniej rok 2014 ponownie tą średnią nieco podniesie – o około 0.1°C.