Poltemp – kolejne informacje

Jakiś czas temu wspominaliśmy o planach zmian, jakie miałyby się pojawić w kolejnej wersji serii Poltemp, tj. 1.0H6. Wśród niektórych kontrowersje wzbudził fakt, że w planach była zmiana sposobu liczenia średnich dobowych temperatur na stacjach klimatologicznych z obecnie obowiązującego (czyli (T06+T18+TX+TN)/4) na (TX+TN)/2. W rzeczywistości zmiana ta nie powoduje dużych różnic w średnich anomaliach temperatury w dłuższych przedziałach czasowych, co więcej średnie temperatury roczne wyciągane w ten sposób są bliższe średniej rzeczywistej, niż wyciągane wg obowiązującej średniej klimatologicznej:

Źródło: Urban 2010

Różnice w serii anomalii temperatury obliczanej wg średniej z ośmiu terminów (czyli wg metody stosowanej na stacjach synoptycznych) i wg (TX+TN)/2 możemy zobaczyć na poniższych przykładach.

Jak widać, z punktu widzenia analizy zmian klimatycznych są one w zasadzie nieznaczące. Dużo większe różnice mogą się pojawić w poszczególnych miesiącach, szczególnie tych charakteryzujących się bardzo wysoką i bardzo niską amplitudą dobową temperatury powietrza. W Opolu zakres różnic anomalii miesięcznych wyliczanych wg średniej rzeczywistej i (TX+TN)/2 w latach 1966-2017 waha się od -0.61°C (średnia (TX+TN)/2 niższa od rzeczywistej) w lipcu 1994 do +0.59°C w maju 2010. Nie jest przypadkiem, że maj 2010 charakteryzował się rekordowo niską (dla maja) amplitudą temperatur dobowych, a w lipcu 1994 amplituda średnia temperatur dobowych była rekordowo wysoka. Taka zależność jest charakterystyczna dla miesięcy ciepłego półrocza (za wyjątkiem września).

Poniżej: zależność różnicy między anomalią temperatury miesięcznej wyliczaną wg średniej (TX+TN)/2 i wg średniej synoptycznej (8 terminów) w latach 1966-2017 w Opolu w poszczególnych miesiącach.

Na stacjach synoptycznych nie ma oczywiście konieczności stosowania wzoru (TX+TN)/2 do wyliczania średnich dobowych temperatur powietrza, jako że dysponujemy pomiarami z 8 terminów na dobę, które są wystarczające do wyciągnięcia średniej niemalże zgodnej z rzeczywistą (Urban 2010). Problem pojawia się na stacjach klimatologicznych – tutaj stosowany jest wzór (T06+T18+TX+TN)/4. Stosowanie takiego wzoru ma swoje wady – w okresie wczesnowiosennym i późnojesiennym aż dwa z czterech składników wzoru stanowią wartości równe (TN) lub zbliżone (T06) do wartości minimum dobowego. Również termin wieczorny (T18) o tej porze roku charakteryzuje się najczęściej wartościami w pobliżu średniej temperatury dobowej. To oznacza, że w pogodne dni, charakteryzujące się wysoką temperaturą maksymalną, ale i wysoką amplitudą dobową temperatury, średnie dobowe wyliczane w ten sposób są zaniżone względem średnich rzeczywistych. Co więcej, zaniżone są również anomalie dobowe temperatury, gdyż przebieg temperatury w ciągu doby jest różny od przeciętnego.

Szczególnie widoczne to było w dniach 11-18 października 2018 w Biebrzy. Dni te charakteryzowały się bardzo wysoką amplitudą temperatury powietrza, temperatury maksymalne były znacznie wyższe od normy, zaś minimalne były od tej normy niższe. Poniższy wykres przedstawia średni przebieg temperatury w tych dniach (źródło: https://dane.imgw.pl/datastore).

Pozioma linia oznacza średnią temperaturę dobową ze wszystkich pomiarów (9.26°C). Średnia synoptyczna z 8 terminów nie różni się od niej znacząco i wynosi +9.18°C. Niestety znacząco różna jest średnia klimatologiczna – wynosi ona bowiem zaledwie +7.61°C. Pod tym względem znacznie lepiej prezentuje się średnia wyciągnięta na podstawie (TX+TN)/2: wynosi ona +9.76°C. Ostatecznie więc mamy:

• Średnia synoptyczna (8 terminów) błąd: 0.08°C
• Średnia klimatologiczna (T06+T18+TX+TN)/4 błąd: 1,65°C
• Średnia (TX+TN)/2 błąd: 0,50°C

Należy zwrócić uwagę, że błędy te dotyczą średnich rzeczywistych, nie anomalii.

Fakt istnienia takich różnic powoduje, że w miesiącach w których dominują tego typu dni dodawanie do serii pomiarowej stacji klimatologicznych powoduje zaniżenie wyliczonej anomalii miesięcznej. Z drugiej jednak strony w szerszej perspektywie stacje te są doskonałym źródłem informacji – samych stacji synoptycznych jest zwyczajnie za mało. Nie jest przy tym możliwe przeliczenie serii ze stacji klimatologicznych na średnie rzeczywiste – tak dokładne dane mamy dopiero od okolic 2009-2011 r.

Nie jest więc tak, że proponowane zmiany mają na celu „kombinowanie” przy serii tak, aby „wyszło ocieplenie” (jak niektórzy zdawali się sugerować), a jedynie minimalizację błędów związanych z niedoskonałą metodą wyciągania średnich temperatur dobowych na stacjach klimatologicznych. Niestety wygląda na to, że do tego szybko jednak nie dojdzie.

[1] Urban G. 2010: Ocena wybranych metod obliczania średniej dobowej, miesięcznej i rocznej wartości temperatury powietrza (na  przykładzie Sudetów Zachodnich i  ich przedpola). Opera Corcontica 47/2010 Suppl. 1: 23–34