Szybsze ocieplanie się klimatu w nowej wersji analizy MetOffice

Analizy zmian temperatury powierzchni Ziemi prowadzone są przez liczne zespoły naukowe. Stosują one różnorodne metodologie, m.in. sposobów korygowania błędów pomiarowych związanych z czynnikami pozaklimatycznymi (np. zmiany przyrządów lub lokalizacji stacji, ludzkie pomyłki czy zawodność sprzętu) czy algorytmów określania temperatur w miejscach odległych od stacji pomiarowych (w tym nad oceanami i Arktyce). Pomimo tych różnic, wszystkie serie danych pokazują zbliżone ocieplenie: ok. 1-1,2°C od końca XIX wieku do dziś.

Najmniejszy wzrost temperatury (o ponad 0,1°C niższy niż w opracowaniach innych grup) pokazywała do niedawna analiza HadCRUT4, będąca wynikiem współpracy pomiędzy Centrum Hadleya (Met Office Hadley Centre) oraz Instytutem Badawczym Zmian Klimatu na Uniwersytecie Wschodniej Anglii (Climate Research Unit University of East Anglia, CRU UEA). Opracowując jej następczynię, HadCRUT5, naukowcy skorygowali najbardziej istotne słabości poprzedniej wersji, otrzymując rezultat zbliżony do wyników innych zespołów badawczych.

 Ilustracja: kompozycja obejmująca obraz kuli ziemskiej i drobne rzędy cyfr anomalii temperatury w kolejnych miesiącach

Rysunek 1: Fragmenty danych z serii HadCRUT5 nałożone na mozaikę zdjęć satelitarnych przygotowaną przez Normana Kuringa (NASA/GSFC/Suomi NPP).

Do utworzenia HadCRUT5 wykorzystano zaktualizowane dane o temperaturze powierzchni morza (zmiana z wersji HadSST3 do HadSST4). Skorygowane zostały m.in. wyniki pomiarów prowadzonych ze statków, do czego wykorzystano bardziej precyzyjne dane z boi dryfujących (o pomiarach temperatury powierzchni morza przeczytasz w Jak i po co mierzymy temperaturę oceanu – pomiary bezpośrednie).

Na potrzeby HadCRUT5 użyto też nowego zestawu danych o temperaturze na lądach, CRUTEM5, w którym wykorzystano dane ze znacząco większej (7983 względem 4842) liczby stacji pomiarowych. Warto zauważyć, że w odróżnieniu od innych wiodących zespołów zajmujących się obliczaniem anomalii średniej temperatury globu dla kolejnych lat (NOAA, NASA czy Berkeley Earth), twórcy CRUTEM nie dokonują własnych korekt pomiarów temperatury na stacjach związanych ze zmianami w technikach pomiarowych z upływem czasu, lecz polegają na korektach wykonywanych przez krajowe organizacje meteorologiczne, które dostarczają te dane.

Istotną zmianą wprowadzoną w HadCRUT5 jest też uzupełnienie danych o obszary charakteryzujące się słabym pokryciem stacjami pomiarowymi, szczególnie w Arktyce, na Antarktydzie i w pewnym stopniu w Afryce). W starej serii pomiarowej obszary, z których nie było bezpośrednich danych pomiarowych, były po prostu pomijane.

Mapy: odchylenie temperatury powierzchni Ziemi od średniej z lat 1961-1990 w marcu 2016 r w seriach HadCRUT4 i HadCRUT5. Na drugiej nie ma szarych pól oznaczających „brak danych”.

Rysunek 2:. Odchylenie temperatury powierzchni Ziemi od średniej z lat 1961-1990 w marcu 2016 r. Na górze w serii pomiarowej HadCRUT4 (pomijającej obszary dla których nie było pomiarów bezpośrednich), na dole w serii pomiarowej HadCRUT5 (w których dane te zostały uzupełnione).

Gdyby regiony te ocieplały się w takim tempie, jak reszta powierzchni Ziemi, nie powodowałoby to rozbieżności między rzeczywistym tempem wzrostu średniej temperatury, a tym pokazywanym przez analizę. Jednak ponieważ temperatury w Arktyce, gdzie stacji meteorologicznych jest bardzo mało, rosną znacznie szybciej niż na pozostałym obszarze planety wprowadzało to błąd systematyczny skutkujący zaniżaniem w serii HADCRU4 tempa zmian średniej temperatury powierzchni Ziemi.

Pomiędzy zmianami temperatury na obszarach położonych blisko siebie zachodzi silna korelacja (np. zmiany temperatury w Gliwicach i Sosnowcu są zbliżone, ponieważ zwykle znajdują się w zasięgu tych samych mas powietrza, jest w nich podobne zachmurzenie itd.). Dlatego dla punktów, w których pomiarów się nie prowadzi, można oszacować wartości zmian temperatury interpolując dane z okolicznych stacji. Podejście takie zastosowane zostało najpierw w serii NASA GISS – użyto tu prostych średnich ważonych, w których wagi ustalano w oparciu o odległość analizowanego punktu od poszczególnych stacji pomiarowych. Bardziej zaawansowane podejście, bazujące na metodzie interpolacji geostatystycznej (krigingu), z wykorzystaniem innego typu danych (np. satelitarnych) zastosowano później w seriach Berkeley oraz Cowtan i Way – drogą tą podążono też w serii HadCRUT5. Obecnie dane z obszarów, dla których nie wykonuje się pomiarów bezpośrednio, uzupełniane są już we wszystkich głównych seriach pomiarowych poza tą prowadzoną przez NOAA.

Centrum Hadleya udostępnia obecnie

1. starą serię HadCRUT4 (bazującą na wcześniejszych wersjach temperatur powierzchni morza HadSST3 i lądów CRUTEM4 oraz ignorującą obszary bez stacji pomiarowych),

2. wersję pośrednią „HadCRUT5 nieuzupełnioną” (bazującą na zaktualizowanych wersjach temperatur powierzchni morza HadSST4 i lądów CRUTEM5, ale na obszarze ograniczonym do tego ze starej serii HadCRUT4),

3. nową serię HadCRUT5 (bazującą na zaktualizowanych wersjach temperatur powierzchni morza HadSST4 i lądów CRUTEM5 oraz wykorzystującą geostatystyczne metody interpolacji danych na obszarach bez stacji pomiarowych).

Rysunek 3 pokazuje porównanie anomalii średniej globalnej temperatury powierzchni według każdej z tych serii.

Wykres: Zmiany temperatury w poszczególnych generacjach serii HadCRUT.

Rysunek 3. Zmiany temperatury w seriach HadCRUT4 (kolor ciemnoniebieski), HadCRUT5 nie-uzupełnionej (kolor jasnoniebieski) oraz nowej serii HadCRUT5 (kolor czerwony) względem okresu bazowego 1850-1899. Zakres niepewności w serii HadCRUT5 zaznaczony jest kolorem szarym.

Mniej więcej połowa różnicy między seriami HadCRUT5 a HadCRUT4 wynika z uwzględnienia w nowej wersji temperatur na terenach dotychczas pomijanych w analizie (przede wszystkim leżących w Arktyce), druga połowa zaś z aktualizacji danych o temperaturze, przede wszystkim powierzchni morza, na wcześniej analizowanym obszarze.

W miarę doskonalenia metod pomiarowych i statystycznych uzyskujemy coraz lepszą wiedzę, a kolejne wersje serii anomalii temperatury obdarzone są mniejszymi błędami i niepewnościami. Choć poszczególne zespoły badawcze stosują różne metody analizy danych, uzyskiwane przez nie wyniki są bardzo zbliżone.

Wykres: Zmiany temperatury w seriach prezentowanych przez 6 różnych zespołów. Wszystkie linie niemal się na siebie nakładają.

Rysunek 4: Serie czasowe anomalii temperatury Copernicus/ECMWF ERA 5, NASA GISS, NOAA GlobalTemp, Berkeley, Cowtan i Way oraz HadCRUT5 obejmujące lata 1850-2018 z okresem bazowym 1850-1900. Zakres niepewności w serii HadCRUT5 zaznaczony jest kolorem szarym. Źródło Morice i in.,2020

Choć możemy spodziewać się kolejnych poprawek w seriach danych o średniej temperaturze powierzchni Ziemi, to będą one jednak dotyczyć raczej szczegółów niż znaczącej zmiany rezultatów.

Marcin Popkiewicz na podst. Why the new Met Office temperature record shows faster warming since 1970s, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Opublikowano: 2021-02-22 10:21
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.