Transcript Magyarország H*mérsékleti Viszonyainak Változásai 1755

1934.
MAGYARORSZÁG HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAINAK
VÁLTOZÁSAI 1755-TŐL NAPJAINKIG
Sőreg Ádám
XXI. METNET TALÁLKOZÓ ÉS SZABADEGYETEM – BUDAPEST – 2012. JANUÁR 28.
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
• AZ EMBERI TÖRTÉNELEM KEZDETE ÓTA
ALKALMAZKODUNK E VÁLTOZÁSOKHOZ
Magyarország éghajlattörténetének
nyomában
• Réthly Antal életműve (1879-1975)
• Közvetett források nagy tömegben, emellett kis
számú műszeres megfigyelés is
• Berkes Zoltán, Kakas József (~1946-66)
• Budapest hőmérsékleti idősora 1780-tól,
néhány állomás az 1870-es évtizedtől 1960-ig
• Rácz Lajos (1990-es évektől)
• Az elmúlt évszázadok éghajlatváltozásainak
rekonstrukciója Réthly életműve nyomán
• OMSZ napjainkbeli kutatásai csak az
1901 utáni időszakot vizsgálták
• Szentimrey Tamás, Szalai Sándor (2001)
• Domonkos Péter, Tar Károly (2003)
Miért maradhatott az 1901 előtti
időszakből származó adathalmaz
nagyrészt feldolgozatlan?
Éghajlatváltozás kérdésének
közismertté, ” népszerűvé”
válása
vs.
Alacsony érdeklődés
hazánk éghajlati múltja iránt (?)
Leggyakrabban három indokot olvashatunk,
amelyek kivétel nélkül pontatlan állítások
...
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
dT (°C/évszázad)
Hőmérsékletemelkedés a 20. században –
eltérő álláspontok
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
Mindez a Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia
sorait olvasva nem mutatkozik
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?
Mit tud nyújtani egy 1755-től 2011-ig terjedő
országos középhőmérsékleti adatbázis?
• 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
Eltérő időtáv, eltérő konklúzió
24
23
1975
°C
22
21
20
19
18
17
Nyári átlagos maximumhőmérséklet változása
1975 és 2004 között
Országos középhőmérséklet
nyáron (1755-2011)
Forrás: Országos Meteorológiai Szolgálat
Forrás: saját kalkuláció, részletezés később
Út a kezdetektől az országos
középhőmérséletek meghatározásáig
1. Régi megfigyelések felkutatása
2. Hosszú idősorok összeállítása
3. Adatsorok egyöntetűvé tétele,
korrekciók, hibabecslés menete
4. Országos középhőmérséklet
számítás, eredmények kiértékelése
5. Összehasonlítás már megjelent
kutatási eredményekkel
1. Régi megfigyelések felkutatása,
kiegészítő információk gyűjtése
A magyar meteorológia mérföldkövei
• 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
Milyen információkra van szükség?
• 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)
Régi megfigyelések a Kárpát-medencében
és környékén (teljesség igénye nélkül)
Sz.
Időszak
Helyszín
Észlelő neve és foglalkozása
1
1717-20
Eperjes
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 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)
• Global Summary of Day
(GSoD) adatbázis 1973-tól
Források - korai nyomtatványok
Források – kéziratok
Patkovich József, Pécs, 1849. január
1780. január, Buda, Weiss Ferenc jegyzetei
Források – csillagvizsgálók feljegyzései
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
1903-1928.05 Debrecen-Pallag, III. elhelyezés
1928.06Debrecen-Nagyerdő, egyetemi
1949.12
állomás
1950-1960.04 Debrecen-Repülőtér I
1960.051995.07
Debrecen-Repülőtér II
1995.08-2003 Debrecen-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
1961-1997.11 1-4-7-10-13-16-19-22h
1997.1224 órás napi közepek
Állomástörténeti információk - Budapest
128430
Budapest-Pestszentlőrinc Aerológiai
Obszervatórium
Helyszínek 17801817
18181825
Vár - Királyi Palota Csillagvizsgáló
tornya
Gellérthegyi Obszervatórium I
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.
1890Budapest I. ker. Fő utca 6. (régi
1910.03 székház)
1910.041952.12 Budapest II. ker. Kitaibel Pál utca
1953-
Aerológiai Obszervatórium
Fényképes dokumentáció
Nagykanizsa, Camping utca
Debrecen, Nemzetk. Repülőtér
Miskolc-Avas
Agárd, Velencei-tavi vízmérce
3. Adatsorok egyöntetűvé tétele,
korrekciók, hibabecslés menete
Inhomogenitások, bizonytalansági tényezők
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
• Az összes adattípus korrekciója valódi 24 órás
középértékre
• 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
Átlaghőmérséklet (°C)
• Május hónapra jellemző óránkénti hőmérsékletek
sokéves átlaga országosan
14h (12 UTC)
21h (19 UTC)
24 órás átlaghőm.
7h (5 UTC)
Észlelési idő (UTC)
A módszer
segítségével
kiszámítható az
átlagos eltérés:
7-14-21 órás
időpontok esetében
a havi középhőmérséklet 0.51°ckal magasabb lesz,
mint óránkénti
adatok használatával
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
0.000
Standard hiba: +/- 0.155°C
Forrás: saját kalkuláció az OMSZ állomások SYNOP táviratai alapján, 2001-2009
Havi középhőmérsékletek eltérése
különböző észlelési időpontok esetén
Eltérés a valódi 24 órás középtől (°C)
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-2.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Hónap
Forrás: saját kalkuláció az OMSZ állomások SYNOP táviratai alapján, 2001-2009
12
A hőmérők árnyékolásának fejlődése
Korai megoldások
(1755-1870)
Bádogernyő
(1851-1934)
Angol hőmérőház
(1908-)
Tányéros árnyékoló
(1995-)
• Havi középhőmérsékletekben okozott eltérés az angol
hőmérőházhoz képest:
-0.1 ... +0.4°C
-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
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
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
OMSZ vs. saját módszer Miskolc esetében
1.
Áthelyezések: 1922_09, 1932, 1950, 1991
2.
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
• 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
2004
1944
1967
1990
1928_06
1950
1960_05
1964
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
4. Országos középhőmérséklet
számítás, eredmények kiértékelése
Hőmérsékleti anomáliák interpolációja 0,5°-os felbontással
Országosan átlagolt évi középhőmérséklet
1755-től 2011-ig
• Készült homogenizált idősorok térbeli interpolációjával, az 1951-2000
időszak sokéves átlagától vett eltérés alapján
• Lineáris trendszámítás vs. Henderson-mozgóátlag
°C
I. 1834 II. 1863
12.0
III. 2007
2011:
10.57°C
11.0
10.0
9.0
8.0
7.0
II. 1758
III. 1771
I. 1940
Országos átlaghőmérséklet
NYÁRON
24.0
Országos átlaghőmérséklet
TÉLEN
4.0
°C
OMSZ adatsorok
kezdete
23.0
22.0
21.0
20.0
19.0
18.0
17.0
2.0
0.0
-2.0
-4.0
-6.0
-8.0
°C
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
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
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
5. Összegzés, összehasonlítás
korábban megjelent kutatási
eredményekkel
Összegzés – főbb következtetések
• 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
11
10
9
8
7
0.6
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
HUNTEMP 35
Orsz. középhőmérséklet
Hőmérsékletemelkedés a 20. században –
eltérő álláspontok
Új országos középhőmérsékleti adatbázis
• Összesen 35 állomás hosszú havi középhőmérsékleti
idősora, ebből 25db terjed ki legalább 100 éves
időtartamra
• Eredeti adatsor
• Valódi 24 órás átlagértékekre és angol hőmérőházas árnyékolásra
korrigált változat
• Egyöntetűvé tett, inhomogenitásoktól „mentes” adatsor
• Országos átlaghőmérséklet minden egyes hónapban
1755 és 2011 között
• Havi abszolút mininum- és maximumértékek 5
állomáson – Budapesten pl. 1811-2011 között
KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!