2012.01.30.
Hogyan befolyásolja mindennapi életünket az éghajlat változása? KIVÁLTÓ OKTÓL FÜGGETLENÜL VÁLTOZIK: • A hőmérséklet, csapadékmennyiség, stb. átlagértéke, több évtizedes terjedelme • Különböző meteorológiai szélsőségek előfordulásának gyakorisága • Mindez hatással van egyes gazdasági ágazatok (mezőgazdaság, közlekedés, idegenforgalom) teljesítményére • Életvitelünkre, egészségünkre
1934.
MAGYARORSZÁG HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAINAK VÁLTOZÁSAI 1755-TŐL NAPJAINKIG Sőreg Ádám XXI. METNET TALÁLKOZÓ
ÉS SZABADEGYETEM
• AZ EMBERI TÖRTÉNELEM KEZDETE ÓTA ALKALMAZKODUNK E VÁLTOZÁSOKHOZ
– BUDAPEST – 2012. JANUÁR 28.
Magyarország éghajlattörténetének nyomában • Réthly Antal életműve (1879-1975)
Miért maradhatott az 1901 előtti időszakből származó adathalmaz nagyrészt feldolgozatlan?
• Közvetett források nagy tömegben, emellett kis számú műszeres megfigyelés is
Éghajlatváltozás kérdésének közismertté, ” népszerűvé” válása
• Berkes Zoltán, Kakas József (~1946-66) • Budapest hőmérsékleti idősora 1780-tól, néhány állomás az 1870-es évtizedtől 1960-ig
vs.
• Rácz Lajos (1990-es évektől)
Alacsony érdeklődés hazánk éghajlati múltja iránt (?)
• Az elmúlt évszázadok éghajlatváltozásainak rekonstrukciója Réthly életműve nyomán
• Szentimrey Tamás, Szalai Sándor (2001) • Domonkos Péter, Tar Károly (2003)
Részlet az OMSZ éghajlati információs oldalairól -
http://owww.met.hu/eghajlat/eghajlati_adatsorok/de/Navig/Index2.htm
1. „A XX. században általában már mindenütt a ma is használatos zsalus, ún. angol típusú hőmérőházakban folytak a mérések” – tömeges átállás 1923-1935 között 2. „A XX. század elejétől állnak rendelkezésre napi minimum és maximumhőmérsékleti adatok” – 1920-as évek vége előtti időkben csak 5 ilyen állomás létezett
3. „Száz évet jóval meghaladó mérési sor csak kevés helyről állt volna rendelkezésre” – a 100 évnél hosszabb adatsorok száma 20db, 11 pedig 150 éven felüli időtartamú
Leggyakrabban három indokot olvashatunk, amelyek kivétel nélkül pontatlan állítások ...
Hőmérsékletemelkedés a 20. században – eltérő álláspontok dT (°C/évszázad)
• OMSZ napjainkbeli kutatásai csak az 1901 utáni időszakot vizsgálták
0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
+0,68°c
+0,34°c +0,31°c
OMSZ 4 állomás
Domonkos-Tar (2003)
Szentimrey-Szalai (2001)
• Szentimrey-Szalai (2001) és Domonkos-Tar (2003) ugyanazt a módszertant alkalmazva jutott teljesen más eredményre – kétszeres az eltérés következtetéseik között • Domonkos Péter és Tar Károly álláspontját erősíti meg az OMSZ inhomogenitásoktól nem mentes 4 adatsorának átlaga is
1
2012.01.30.
Mindez a Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia sorait olvasva nem mutatkozik
Mit tud nyújtani egy 1755-től 2011-ig terjedő országos középhőmérsékleti adatbázis?
HadCRUT3
• „Magyarországon a globális átlaghőmérséklet 1°C-os emelkedése a helyi átlaghőmérséklet 1.5°C-os emelkedését vonj maga után” – következtetés: hazánk ”különösen veszélyeztetett” • Magyarország: +0.31-0.68°C / 100 év • Világátlag: +0.6°C / 100 év • Hol találjuk a fenti állítás empirikus bizonyítékát?
• Magyar szakirodalomban először jelenik majd meg 250 évnél is hosszabb időszakot felölelő meteorológiai adatsor • Átláthatóság, transzparencia – 35 állomás hosszú adatsorának feldolgozása, majd az adatok teljeskörűen nyilvánossá tétele • Új módszertani eszközök: intervallumbecslés, a korábbi „lineáris trendfüggőség” feloldása, asszimetrikus homogenizáció használata • Átértékelheti a klímaváltozás és a társadalmi-gazdasági fejlődés kapcsolatát • Eszmei érték, tiszteletnyilvánítás a 18-19. század észlelőinek
Út a kezdetektől az országos középhőmérséletek meghatározásáig
Eltérő időtáv, eltérő konklúzió 24 23
1975
°C
1. Régi megfigyelések felkutatása
22
2. Hosszú idősorok összeállítása
21 20
3. Adatsorok egyöntetűvé tétele, korrekciók, hibabecslés menete
19 18
4. Országos középhőmérséklet számítás, eredmények kiértékelése
17
Nyári átlagos maximumhőmérséklet változása 1975 és 2004 között
Országos középhőmérséklet nyáron (1755-2011)
Forrás: Országos Meteorológiai Szolgálat
Forrás: saját kalkuláció, részletezés később
5. Összehasonlítás már megjelent kutatási eredményekkel
A magyar meteorológia mérföldkövei 1. Régi megfigyelések felkutatása, kiegészítő információk gyűjtése
• 1755: rendszeres meteorológiai mérések kezdete a Nagyszombati Egyetem matematikai tornyában • 1780 január: legrégebbi hőmérsékleti adatok Budáról • 1850-es évek: Bécsből szervezett mérőhálózat kb. 8-10 állomással • 1870: megalakul a M. Kir. Meteorologiai és Földdelejességi Intézet -> OMSZ • 1908 május: a kalocsai állomáson kerül első alkalommal rendszeresítésre angol hőmérőház
2
2012.01.30.
Régi megfigyelések a Kárpát-medencében és környékén (teljesség igénye nélkül)
Milyen információkra van szükség? Sz.
• Középhőmérsékleti adatok napi vagy havi bontásban, „tetszőleges” helyszínről • Az észlelések pontos időpontja (pl. helyi középidő szerint 6-14-22 óra) • A létező legrészletesebb ismertető a műszerek típusáról, elhelyezéséről, beleértve az árnyékolási módszert is • Amennyiben lehetséges, havi abszolút szélsőértékek visszafejtése (5 állomás esetében)
Források a központilag szervezett megfigyelések korában és előtte 1755-től 1870-ig összesen 25db helyszín • Egyedi úton kiadott könyvek
1850-től napjainkig összesen 35db helyszín • K.k. Central-Anstalt für Meteorologie (1850-70)
• Eredeti észlelési ívek
• OMSZ meteorológiai évkönyvek (1871-1989)
• Kéziratok
• Időjárási havijelentés Magyarországról (19341995)
• Másodlagos források (pl. korabeli újságokban havi rendszerességgel közölt adatok)
Időszak
Helyszín
1
1717-20
Eperjes
Észlelő neve és foglalkozása
2
1755-61, ‘63, ‘66
Nagyszombati Egyetem
Weiss Ferenc - egyetemi tanár, jezsuita szerz.
3
1767-99
Kremsmünsteri Apátság
benedekrendi szervezetesek
4
1775-1847
Bécs, Csillagvizsgáló
5
1780-1849
Budai Vár/Gellérthegy
6
1780-1801
Miskolc
7
1780-1803
Temesvár
9
1813-54
Gyula
10
1819-32, 1835-53
Pécs-Belváros
Patkovich József orvos és Ritter von Berks bányamárnök
11
1830-47
Oraviczabánya
-
12
1832-72
Ungvár
13
1835-40, 1843-45
KolozsvárCsillagvizsgáló
15
1838-47
Székesfehérvár
19
1851-67
Eger, Líceum
Montedégoi Albert Ferenc - csillagász
25
1865-77
Baranyavár
Markovics Károly
Reimann János Ádám - orvos
Weiss, Tauchert, Pasquich, Kmeth, Tittel és tsai. Benkő Sámuel - orvos Klapka Károly József - gyógyszerész Tormássy Lajos - orvos
Hackl András - orvos Hornyai Hódosi Karácsony Antal földesúr
Források - korai nyomtatványok
• Global Summary of Day (GSoD) adatbázis 1973-tól
Források – kéziratok
Források – csillagvizsgálók feljegyzései
Patkovich József, Pécs, 1849. január
1780. január, Buda, Weiss Ferenc jegyzetei
3
2012.01.30.
Források – időjárási havijelentés, GSoD 2. Hosszú idősorok összeállítása
Évi középhőmérséklet a 18-19. században
Az éghajlati mérőhálózat
Hosszú idősorok képzésének alapelvei • Havi középhőmérsékleti értékek és kiegészítő információk rendezése az egyes források szerint • Áthelyezések, észlelési óra változások pontos dátumának rögzítése • Napkainkbeli helyszín fényképes dokumentációja, a mérőhely által szolgáltatott adatok „minőségének” felmérése • Adathiány pótlása lehetőségekhez mérten, más adatsor részét nem képező mérések segítségével – pl. Pécs esetében az 1865-73 időszakban hiánypótlás a baranyavári észleléseket felhasználva
128820
Debrecen Nemzetközi Repülőtér
Helyszínek 1853-70 Debrecen-Belváros, Piac utca 1871-90 Debrecen-Pallag, I. elhelyezés 1891-1902 Debrecen-Pallag, II. elhelyezés 1903-1928.05Debrecen-Pallag, III. elhelyezés 1928.06Debrecen-Nagyerdő, egyetemi 1949.12 állomás 1950-1960.04Debrecen-Repülőtér I 1960.05Debrecen-Repülőtér II 1995.07 1995.08-2003Debrecen-Repülőtér III Debrecen-Repülőtér (hangárok 2004nélkül) Észlelési órák
1853-55 6-14-21h 1856-70 6-14-22h 1871-72 7-14-21h 1873-74 7-14-22h 1875-1958 7-14-21h 1959-60 1-7-13-19h 1961-1997.111-4-7-10-13-16-19-22h 1997.1224 órás napi közepek
Állomástörténeti információk - Budapest 128430
Budapest-Pestszentlőrinc Aerológiai Obszervatórium
Helyszínek 1780- Vár - Királyi Palota Csillagvizsgáló 1817 tornya 1818Gellérthegyi Obszervatórium I 1825 1826-36 Gellérthegyi Obszervatórium II 1837-48 Gellérthegyi Obszervatórium III 18491856.02 Buda I 1856.031861.02 Buda II 1861.03- Budai Reáliskola, régi épület 1864 (Fő utcánál) Budai Reáliskola, Toldy Ferenc utca 1865-89 9. 1890- Budapest I. ker. Fő utca 6. (régi 1910.03 székház) 1910.041952.12 Budapest II. ker. Kitaibel Pál utca 1953- Aerológiai Obszervatórium
4
2012.01.30.
Fényképes dokumentáció Nagykanizsa, Camping utca
Debrecen, Nemzetk. Repülőtér
3. Adatsorok egyöntetűvé tétele, korrekciók, hibabecslés menete
Miskolc-Avas
Agárd, Velencei-tavi vízmérce
Inhomogenitások, bizonytalansági tényezők
• Az összes adattípus korrekciója valódi 24 órás középértékre
1. Szisztematikus hibák – Észlelési időpontok megváltozása – Időben eltérő árnyékolási technikák
2. Egyedi, állomásszinten jelentkező hibák – Mérési környezet változásai az idő előrehaladtával (folyamatos, „nem klimatikus eredetű” hőmérsékletváltozás) – Állomás költöztetése, áthelyezése – Egy-egy műszer egyedi hibája, például elskálázás, nem megfelelő nullpont, stb.
Észlelési időpontokból adódó eltérések
Átlaghőmérséklet (°C)
• Május hónapra jellemző óránkénti hőmérsékletek sokéves átlaga országosan A módszer segítségével kiszámítható az átlagos eltérés:
14h (12 UTC) 21h (19 UTC) 24 órás átlaghőm.
7h (5 UTC)
Észlelési időpontokból adódó eltérések
7-14-21 órás időpontok esetében a havi középhőmérséklet 0.51°ckal magasabb lesz, mint óránkénti adatok használatával
• Óránkénti megfigyelések, átlagos napi hőmérsékleti görbék alapján (kb. 1 millió SYNOP távirat feldolgozása után kerültek kiszámításra a korrekciók) • A valódi 24 órás és a 3-4 adatpontból számított értékek közötti eltérés minden állomáson egyedi, elsősorban annak fekvésétől függ (becslési hiba forrása)
Észlelési időpontokból adódó eltérések • Korrekció hibájának becslése (minden évben és állomáson más-más eredményt kapunk) 1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
Standard hiba: +/- 0.155°C 0,000
Észlelési idő (UTC)
Forrás: saját kalkuláció az OMSZ állomások SYNOP táviratai alapján, 2001-2009
5
2012.01.30.
Havi középhőmérsékletek eltérése különböző észlelési időpontok esetén
Korai megoldások (1755-1870)
1,0 Eltérés a valódi 24 órás középtől (°C)
A hőmérők árnyékolásának fejlődése Bádogernyő (1851-1934)
Angol hőmérőház (1908-)
Tányéros árnyékoló (1995-)
0,5 0,0 -0,5 -1,0
• Havi középhőmérsékletekben okozott eltérés az angol hőmérőházhoz képest:
-1,5 -2,0
-0.1 ... +0.4°C -2,5 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Hónap
-0.3 ... +0.2°C
-
-0.1 ... +0.1°C
Standard hiba: +/- 0.213°C éves szinten Forrás: számos hazai és nemzetközi összehasonlító vizsgálat a 19-20. század során
Forrás: saját kalkuláció az OMSZ állomások SYNOP táviratai alapján, 2001-2009
Egyedi hibák szűrése Töréspont jellegű inhomogenitás • Állomás elköltöztetése az eredeti helyéről • Mesterséges hőforrás (pl. klímaberendezés kültéri egységének) elhelyezése a hőmérőház mellett • Korábbi hibásan skálázott hőmérsékletmérő műszer lecserélése
Kumulatív, folyamatos változás • Mérési környezet fokozatos körbeépülése (városi hőszigethatás) • Növényzet (például egybefüggő fasor) növekedése a hőmérőház szomszédságában • Hőmérőház festésének elhanyagolása, fokozatos adatminőség-romlás
OMSZ vs. saját módszer Miskolc esetében 1. 2.
Áthelyezések: 1922_09, 1932, 1950, 1991 1991-ben az állomás a Sajó völgyében lévő repülőtérről átkerült az Avasra, városias környezet + magaslati pozíció
Miskolc – Szentimrey-Szalai(2001)
Miskolc – saját kalkuláció
12 11,5 11 10,5 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5
1908 előtti adatokat az OMSZ Szomolnokról (Felvidék) pótolta
Asszimetrikus-többlépcsős homogenizáció 1. A 35 állomás közül kiválasztásra kerülnek azok, amelyek soha nem voltak városi hőszigettel terhelt környezetben (állomástörténet!) 2. Statisztikai próba segítségével minden állomás adatsorát összevetjük 6 másikkal – cél a struktúrális töréspontok felkutatása 3. Easterling-Peterson teszt(1995) 4. A korrekciós rendszer az egyedi hibákat véletlen eloszlásúnak tekinti, hosszú távon várható értékük nulla 5. Az országos középhőmérséklet trendjén a homogenizációs eljárás nem változtat
Asszimetrikus-többlépcsős homogenizáció • Példa: Debrecen esetében töréspontkeresés META történeti Eger Szeged Budapest Tata Győr Nyíregyháza
1871 1877 1871 1875 1859 1875 1891
1891 1896 1896 1899 1871 1907 1896
1903 1905 1920 1950 1921 1929 1902
1928_06 1914 1929 1961 1926 2003 2004
1950 1929 1940
ÖSSZEGZÉS
1871
1875
1891
1896
1903
1960_05 1995_08 1944
1967
2004 1990
1964
1928_06 1950
1960_05 2004
1. Amennyiben 2 forrás +/- 1 év pontossággal ugyanarra az időpontra mutat: akkor struktúrális töréspont állapítható meg 2. Minden állomás homogén szegmensekre osztódik fel, a korrekciók során ezeket használjuk az adatsorok kölcsönös egyöntetűvé tételéhez 3. Debrecenben például az 1853-70, vagy az 1950-1960.04-ig tartó időszak homogénnek tekinthető
6
2012.01.30.
Hőmérsékleti anomáliák interpolációja 0,5°-os felbontással
• Készült homogenizált idősorok térbeli interpolációjával, az 1951-2000 időszak sokéves átlagától vett eltérés alapján • Lineáris trendszámítás vs. Henderson-mozgóátlag °C
12,0
I. 1834 II. 1863
III. 2007 2011: 10.57°C
11,0 10,0 9,0 8,0 7,0
II. 1758 III. 1771
I. 1940
257 év szélsőségei: legmelegebb és leghidegebb hónapok 1807 VIII 1834 VII 1794 VII 1992 VIII 1859 VII 1811 VII 1811 VI 1820 VIII 1788 VII 1874 VII 1797 VII 2003 VIII 1865 VII 1859 VIII 1994 VII 1928 VII 1995 VII 2006 VII 1890 VIII 1781 VIII
Budapest Országos Orsz. hely. 26,9 26,2 1 26,4 25,2 2 26,2 24,9 3 25,9 24,8 4 25,6 23,8 8 25,3 24,5 5 25,0 24,4 6 24,7 24,1 7 24,7 23,5 10 24,7 23,3 13 24,7 23,2 14 24,6 23,6 9 24,6 23,4 11 24,6 22,8 27 24,5 23,2 15 24,3 23,1 19 24,3 23,0 21 24,3 23,0 22 24,1 23,2 16 24,0 23,4 12
1879 XII 1893 I 1942 I 1795 I 1840 XII 1964 I 1956 II 1830 I 1929 II 1799 I 1788 XII 1940 I 1864 I 1833 I 1838 I 1871 XII 1858 II 1896 I 1829 XII 1963 I
Budapest Országos Orsz. hely. -10,4 -9,9 1 -9,4 -9,7 2 -9,1 -9,7 3 -8,9 -9,1 7 -8,7 -9,4 4 -8,2 -8,0 13 -8,1 -8,8 8 -7,9 -9,3 5 -7,9 -9,2 6 -7,9 -8,4 11 -7,7 -8,1 12 -7,6 -8,8 9 -7,6 -8,6 10 -7,5 -7,5 17 -7,0 -7,6 15 -6,9 -7,6 16 -6,9 -7,3 20 -6,8 -7,0 23 -6,7 -6,9 25 -6,6 -7,0 24
Országos átlaghőmérséklet NYÁRON
Országosan átlagolt évi középhőmérséklet 1755-től 2011-ig
24,0
Országos átlaghőmérséklet TÉLEN
4. Országos középhőmérséklet számítás, eredmények kiértékelése
4,0
°C OMSZ adatsorok kezdete
23,0 22,0 21,0 20,0 19,0 18,0 17,0 °C
2,0 0,0 -2,0 -4,0 -6,0 -8,0
Rendkívüli hideg – 1929 február Havi abszolút minimumhőmérséklet
Havi középhőmérséklet Országos átlag: -9.2°c
A havi középhőmérsékleti adatok valódi 24 órára vetített, homogenizált értékek Forrás: az Országos Meteorológiai Szolgálat Évkönyvei, 1929. évf. Schneider, M.: Jahrbuch Meteorologischen Beobachtungen im Jahre 1919-1938 OMSZ – Éghajlati adatsorok 1901-2000, Budapest, Debrecen, Szeged, Szombathely
7
2012.01.30.
1929. február 10. – NOAA Reanalízis térkép
Évszázadok hőhullámai - összehasonlítás Havi abszolút maximumhőmérsékletek országos eloszlása (egész fokra kerekítve)
Forrás: Réthly-Simon (1998) Kruspér (1866) Kreil (1854)
Forrás: OMSZ, Időjárási Napijelentés GSOD daily data, version 7
Összegzés – főbb következtetések 5. Összegzés, összehasonlítás korábban megjelent kutatási eredményekkel
• Magyarország átlaghőmérséklete napjainkban kb. 1-1.4 fokkal magasabb, mint a 18. század közepén, a „kis jégkorszak” végén • A melegedés szinte kizárólag a téli félévben következett be, a nyári átlaghőmérsékletek erőteljes oszcillációja figyelhető meg • A 20. század folyamán 0.3-0.4°c-kal lett melegebb hazánk éghajlata, ez a manapság irányadónak tekintett globális átlagnál jóval kisebb mértékű változás
• Az intervallumbecslés módszere kidolgozásra került, következő lépés az egyes havi és éves adatok konfidencia intervallumainak kiszámítása (a mérések bizonytalansága a múltba visszatekintve folyamatosan növekszik)
12
10 9
• Eredeti adatsor • Valódi 24 órás átlagértékekre és angol hőmérőházas árnyékolásra korrigált változat • Egyöntetűvé tett, inhomogenitásoktól „mentes” adatsor
8 7
HUNTEMP 35
+0.40
+0.31
OMSZ 4 állomás
+0.31
Szentimrey-Szalay
+0.38
+0.68
0,2 0,1 0,0
Szentimrey-Szalai
0,3
Domonkos-Tar
0,4
OMSZ 4 állomás
0,5
CRUTEM3
dT (°C/évszázad)
CRUTEM3
0,6
Új országos középhőmérsékleti adatbázis • Összesen 35 állomás hosszú havi középhőmérsékleti idősora, ebből 25db terjed ki legalább 100 éves időtartamra
11
HUNTEMP 35
Orsz. középhőmérséklet
Hőmérsékletemelkedés a 20. században – eltérő álláspontok
• Országos átlaghőmérséklet minden egyes hónapban 1755 és 2011 között • Havi abszolút mininum- és maximumértékek 5 állomáson – Budapesten pl. 1811-2011 között
8
2012.01.30.
KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!
9
