Percentyle

Wspominane wcześniej mapy przekroczeń wartości 5 i 95 percentyla temperatury maksymalnej są już w „produkcji”. Wstępne wyniki generują się tutaj (uwaga ten folder jest w trakcie aktualizacji!). Każdy może sobie więc na bieżąco podejrzeć, jak to mniej więcej wygląda. W poniższym poście nieco więcej informacji na temat tego co robimy oraz tego, jakie mapy będą ostatecznie dostępne. Chcieliśmy jednocześnie podziękować Bartkowi Czerneckiemu za pomoc w napisaniu skryptu R do obliczania powierzchni zajmowanej przez temperatury wyższe/niższe od danego percentyla.

Zacznijmy od samej powierzchni. Rozpatrywana przez nas powierzchnia całkowita nie jest równa rzeczywistej powierzchni Polski – jest od niej niższa o około 1 tys km² z uwagi na brak analizy dla m.in. Zalewu Szczecińskiego. W trybie „operacyjnym” powierzchnia jest liczona jako obszar zajmowany przez dodatnią różnicę między Tmax a P95 (Tmax > P95, gdzie P95 to pole 95 percentyla Tmax z wielolecia 1951-2016), lub ujemną różnicę między Tmax a P05 (Tmax < P05, gdzie P05 to pole 5 percentyla Tmax z wielolecia 1951-2016). Obliczanie to polega na stworzeniu odpowiednich pól temperatury (Tmax obs., P95 i P05) za pomocą krigingu regresyjnego, wykonaniu odpowiednich działań na tych polach i wygenerowaniu wartości (serie czasowe) oraz map. Odpowiedzialne są za to skrypty GrADS i R (ponownie dzięki Bartek).

Wynik takiego działania był już prezentowany, ale zróbmy to ponownie:

Powyższa mapa przedstawia powierzchnię na której Tmax dnia 7 stycznia 2017 było niższe od 95 percentyla dla tego dnia. Teraz wypada uściślić co to znaczy „dla danego dnia”. Otóż liczenie wartości danego  percentyla dla konkretnego dnia ma kilka wad. Pierwszą z nich jest fakt, że w ten sposób otrzymujemy bardzo mały zbiór danych (od 1951 do 2016 = 66 lat) de facto nie wystarczających do prawidłowego policzenia żądanych percentyli. Po drugie wartości percentyli w konkretnych dniach potrafią się bardzo różnić od wartości percentyli w dniach z nimi sąsiadujących. Wynika to z dość dużej zmienności wartości Tmax notowanych w konkretnych dniach. Dlatego, w celu wygładzenia rocznego wykresu percentyli, jako podstawę do ich wyliczenia dla danego dnia użyto 11-to dniowego okna: dane dla danego dnia ± 5 dni. W ten sposób pełne dane będące podstawą do wyliczania wartości danego percentyla obejmują ponad 700 wartości Tmax (66 lat * 11 dni).

Podstawą do generowania map są dane z 51 stacji synoptycznych dla których dało się uzyskać pełne dane dla okresu 1951-2016. Po 2013 r. z serii wyrzucono Elbląg, jako niehomogeniczny. W kolejnych wersjach tej serii dane z Elbląga będą prawdopodobnie homogenizowane za pomocą SPLIDHOM.

Wynikiem działania skryptu jest nie tylko generowanie map powierzchni, takich jak powyższa. Dodatkowo stworzono pliki, w których wartości różnicy percentyli i Tmax zamaskowano wartością 0 (nie było przekroczenia) i 1 (wartości zostały przekroczone). Wygenerowanie takich pól, a następnie zsumowanie ich w czasie pozwoliło na wygenerowanie map liczby dni z przekroczeniem danej wartości.

Liczba dni z temperaturą maksymalną wyższą od wartości P95 w 2017 (do 8 sierpnia włącznie, data na obrazku błędna):

Liczba dni z temperaturą maksymalną niższą od wartości P05 w 2017 (do 8 sierpnia włącznie, data na obrazku błędna):

Nieco geometryczne wzory cieniowania wynikają z kategoryzacji wyników do postaci zero-jedynkowej. Na mapach widzimy zarówno to, że w okresie letnim południowa część Polski notowała więcej Tmax > P95, jak i to, że w styczniu był to jednocześnie obszar najchłodniejszy.

To jeszcze nie wszystko. Obliczenia te ograniczono również do okresu letniego – wszystkie pliki można znaleźć w podanym na samym wstępie katalogu. Dodatkowo w trybie „operacyjnym” będzie zliczana narastająca suma powierzchni zajmowanej obszar Tmax przekraczającej wartości danego percentyla. To pozwoli na ocenę jak często i jak bardzo w danym roku przekroczenia ta występowały na tle okresu 1951-2016. Statystyki historyczne nie są jeszcze jednak dostępne.

Rejestrowane będą również rekordy. Mamy na uwadze przywiązanie niektórych do tak zwanych „rekordów dobowych”, jednak generalnie ich nie lubimy. Dlaczego? Otóż dlatego, że rekordy dobowe, to z definicji „maksymalna temperatura zanotowana tego dnia w historii pomiarów”. I tu już zaczyna się pierwszy problem. Czy „tego dnia” oznacza np. 1 marca, czy 60 dzień roku? A może 61 dzień roku, jeśli akurat mamy rok przestępny? Drugim problemem jest wspomniana już wcześniej duża zmienność wartości Tmax z dnia na dzień. Dla przykładu, we Wrocławiu w latach 1951-2016 absolutne maksimum dla 6 lipca to zaledwie 31.5°C. Robienie z tego jakiegoś niebywałego rekordu wydaje się niepoważne, skoro wyższą temperaturę notowano na przykład 29 maja (31.7°C). Problem rozwiązuje tu ponownie postulowane wcześniej okno 11-to dniowe. Rejestrowane jest zarówno Tmax dla danej doby, ale jednocześnie rejestrowane są Tmax w oknie 11-to dniowym, tj ± 5 dni od danej daty. W przyszłości będą również rejestrowane maksima miesięczne i absolutne.

Chcemy, abyście mogli w przyszłości uzyskać dostęp do tych wszystkich informacji pod postacią odnośnika do „danych dnia wczorajszego”, włącznie z możliwym wyborem dnia i parametru. Obejmować to będzie oczywiście również identyczną statystykę temperatur minimalnych. Pamiętajcie jednak że generowanie takich statystyk dla każdego dnia od 1951 trwa bardzo długo, na razie więc wszystkie dane będą się pojawiać w podanym na początku katalogu. Czekamy również na komentarze, uwagi i propozycje.