MAGYARORSZÁG HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAINAK VÁLTOZÁSAI 1755-TŐL NAPJAINKIG Sőreg Ádám XXI. METNET TALÁLKOZÓ ÉS SZABADEGYETEM – BUDAPEST – 2012. JANUÁR 28. 1934.
Mar 23, 2016
MAGYARORSZÁG HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAINAK VÁLTOZÁSAI 1755-TŐL
NAPJAINKIGSőreg Ádám
XXI. METNET TALÁLKOZÓ ÉS SZABADEGYETEM – BUDAPEST – 2012. JANUÁR 28.
1934.
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?
Leggyakrabban három indokot olvashatunk, amelyek kivétel nélkül pontatlan állítások
...
Éghajlatváltozás kérdésénekközismertté, ” népszerűvé”
válása
vs.
Alacsony érdeklődéshazánk éghajlati múltja iránt (?)
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
Hőmérsékletemelkedés a 20. században –eltérő álláspontok
• 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
OMSZ 4 állo
más
Domonkos-T
ar (2003)
Szentimrey-S
zalai (
2001)0
0.20.40.60.8
+0,31°c+0,34°c
+0,68°c
dT (
°C/é
vszá
zad)
Mindez a Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia sorait olvasva nem mutatkozik
• „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?
HadCRUT3
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
17501769
17881807
18261845
18641883
19021921
19401959
19781997
17
18
19
20
21
22
23
24
Nyári átlagos maximum- hőmérséklet változása
1975 és 2004 között
Országos középhőmérséklet nyáron (1755-2011)
19
75
Forrás: Országos Meteorológiai Szolgálat Forrás: saját kalkuláció, részletezés később
°C
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 foglalkozása1 1717-20 Eperjes Reimann János Ádám - orvos
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 Weiss, Tauchert, Pasquich, Kmeth, Tittel és tsai.
6 1780-1801 Miskolc Benkő Sámuel - orvos
7 1780-1803 Temesvár Klapka Károly József - gyógyszerész
9 1813-54 Gyula Tormássy Lajos - orvos
10 1819-32, 1835-53 Pécs-Belváros Patkovich József orvos és Ritter von Berks bányamárnök
11 1830-47 Oraviczabánya -
12 1832-72 Ungvár Hackl András - orvos
13 1835-40, 1843-45 KolozsvárCsillagvizsgáló Hornyai
15 1838-47 Székesfehérvár Hódosi Karácsony Antal földesúr
19 1851-67 Eger, Líceum Montedégoi Albert Ferenc - csillagász
25 1865-77 Baranyavár Markovics Károly
Források a központilag szervezett megfigyelések korában és előtte
1755-től 1870-igösszesen 25db helyszín
• Egyedi úton kiadott könyvek
• Eredeti észlelési ívek
• Kéziratok
• Másodlagos források (pl. korabeli újságokban havi rendszerességgel közölt adatok)
1850-től napjainkigösszesen 35db helyszín
• K.k. Central-Anstalt für Meteorologie (1850-70)
• OMSZ meteorológiai évkönyvek (1871-1989)
• Időjárási havijelentés Magyarországról (1934-1995)
• Global Summary of Day (GSoD) adatbázis 1973-tól
Források - korai nyomtatványok
Források – kéziratokPatkovich 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 utca1871-90 Debrecen-Pallag, I. elhelyezés1891-1902 Debrecen-Pallag, II. elhelyezés1903-1928.05 Debrecen-Pallag, III. elhelyezés
1928.06-1949.12
Debrecen-Nagyerdő, egyetemi állomás
1950-1960.04 Debrecen-Repülőtér I
1960.05-1995.07 Debrecen-Repülőtér II1995.08-2003 Debrecen-Repülőtér III
2004-Debrecen-Repülőtér (hangárok nélkül)
Észlelési órák 1853-55 6-14-21h
1856-70 6-14-22h1871-72 7-14-21h1873-74 7-14-22h1875-1958 7-14-21h1959-60 1-7-13-19h1961-1997.11 1-4-7-10-13-16-19-22h1997.12- 24 órás napi közepek
Állomástörténeti információk - Budapest
128430Budapest-Pestszentlőrinc Aerológiai Obszervatórium
Helyszínek 1780-1817
Vár - Királyi Palota Csillagvizsgáló tornya
1818-1825 Gellérthegyi Obszervatórium I
1826-36 Gellérthegyi Obszervatórium II
1837-48 Gellérthegyi Obszervatórium III
1849-1856.02 Buda I
1856.03-1861.02 Buda II
1861.03-1864
Budai Reáliskola, régi épület (Fő utcánál)
1865-89Budai Reáliskola, Toldy Ferenc utca 9.
1890-1910.03
Budapest I. ker. Fő utca 6. (régi székház)
1910.04-1952.12 Budapest II. ker. Kitaibel Pál utca
1953- Aerológiai Obszervatórium
Fényképes dokumentációNagykanizsa, Camping utca
Miskolc-Avas Agárd, Velencei-tavi vízmérce
Debrecen, Nemzetk. Repülőtér
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
• Május hónapra jellemző óránkénti hőmérsékletek sokéves átlaga országosan
Észlelési idő (UTC)
Átl
aghő
mér
sékl
et (
°C)
7h (5 UTC)
14h (12 UTC)
21h (19 UTC)
24 órás átlaghőm.
A módszer segítségével kiszámítható az átlagos eltérés:
7-14-21 órás időpontok esetében a havi közép- hőmérséklet 0.51°c-kal magasabb lesz, mint óránkénti adatok használatával
Észlelési időpontokból adódó eltérések• Korrekció hibájának becslése (minden évben és
állomáson más-más eredményt kapunk)
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
Standard hiba: +/- 0.155°C
Forrás: saját kalkuláció az OMSZ állomások SYNOP táviratai alapján, 2001-2009
Havi középhőmérsékletek eltérése különböző észlelési időpontok esetén
Forrás: saját kalkuláció az OMSZ állomások SYNOP táviratai alapján, 2001-2009
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
Hónap
Elté
rés
a va
lódi
24
órás
köz
éptő
l (°C
)
A hőmérők árnyékolásának fejlődése
• Havi középhőmérsékletekben okozott eltérés az angol hőmérőházhoz képest:
Korai megoldások(1755-1870)
Bádogernyő(1851-1934)
Angol hőmérőház(1908-)
Tányéros árnyékoló(1995-)
-0.1 ... +0.4°C -0.3 ... +0.2°C - -0.1 ... +0.1°C
Forrás: számos hazai és nemzetközi összehasonlító vizsgálat a 19-20. század során
Standard hiba: +/- 0.213°C éves szinten
Egyedi hibák szűréseTöréspont 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
19011908
19151922
19291936
19431950
19571964
19711978
19851992
19996.5
77.5
88.5
99.510
10.511
11.512
1908 előtti adatokat az OMSZ Szomolnokról (Felvidék) pótolta
Miskolc – Szentimrey-Szalai(2001) Miskolc – saját kalkuláció
Asszimetrikus-többlépcsős homogenizáció• Példa: Debrecen esetében töréspontkeresésMETA történeti 1871 1891 1903 1928_06 1950 1960_05 1995_08 2004
Eger 1877 1896 1905 1914 1929
Szeged 1871 1896 1920 1929 1940 1944 1967 1990
Budapest 1875 1899 1950 1961
Tata 1859 1871 1921 1926 1964
Győr 1875 1907 1929 2003
Nyíregyháza 1891 1896 1902 2004
ÖSSZEGZÉS 1871 1875 1891 1896 1903 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
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
17501763
17761789
18021815
18281841
18541867
18801893
19061919
19321945
19581971
19841997
20107.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
II. 1758III. 1771
2011:10.57°C
°C
I. 1834 II. 1863 III. 2007
I. 1940
17501762
17741786
17981810
18221834
18461858
18701882
18941906
19181930
19421954
19661978
19902002
-8.0
-6.0
-4.0
-2.0
0.0
2.0
4.0
17501762
17741786
17981810
18221834
18461858
18701882
18941906
19181930
19421954
19661978
19902002
17.0
18.0
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0OMSZ adatsorokkezdete
Ors
zágo
s át
lagh
őmér
sékl
etN
YÁR
ON
Ors
zágo
s át
lagh
őmér
sékl
etT
ÉLEN
°C
°C
257 év szélsőségei: legmelegebb és leghidegebb hónapok
Budapest Országos Orsz. hely. Budapest Országos Orsz. hely.1807 VIII 26,9 26,2 1 1879 XII -10,4 -9,9 11834 VII 26,4 25,2 2 1893 I -9,4 -9,7 21794 VII 26,2 24,9 3 1942 I -9,1 -9,7 31992 VIII 25,9 24,8 4 1795 I -8,9 -9,1 71859 VII 25,6 23,8 8 1840 XII -8,7 -9,4 41811 VII 25,3 24,5 5 1964 I -8,2 -8,0 131811 VI 25,0 24,4 6 1956 II -8,1 -8,8 81820 VIII 24,7 24,1 7 1830 I -7,9 -9,3 51788 VII 24,7 23,5 10 1929 II -7,9 -9,2 61874 VII 24,7 23,3 13 1799 I -7,9 -8,4 111797 VII 24,7 23,2 14 1788 XII -7,7 -8,1 122003 VIII 24,6 23,6 9 1940 I -7,6 -8,8 91865 VII 24,6 23,4 11 1864 I -7,6 -8,6 101859 VIII 24,6 22,8 27 1833 I -7,5 -7,5 171994 VII 24,5 23,2 15 1838 I -7,0 -7,6 151928 VII 24,3 23,1 19 1871 XII -6,9 -7,6 161995 VII 24,3 23,0 21 1858 II -6,9 -7,3 202006 VII 24,3 23,0 22 1896 I -6,8 -7,0 231890 VIII 24,1 23,2 16 1829 XII -6,7 -6,9 251781 VIII 24,0 23,4 12 1963 I -6,6 -7,0 24
Rendkívüli hideg – 1929 február
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 1919-1938OMSZ – Éghajlati adatsorok 1901-2000, Budapest, Debrecen, Szeged, Szombathely
Havi abszolút minimumhőmérséklet Havi középhőmérséklet
Országos átlag: -9.2°c
1929. február 10. – NOAA Reanalízis térkép
Évszázadok hőhullámai - összehasonlítás
Forrás: Réthly-Simon (1998)Kruspér (1866)Kreil (1854)
Forrás: OMSZ, Időjárási NapijelentésGSOD daily data, version 7
Havi abszolút maximumhőmérsékletek országos eloszlása (egész fokra kerekítve)
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)
Hőmérsékletemelkedés a 20. században –eltérő álláspontok
Ors
z. k
özép
hőm
érsé
klet
19011909
19171925
19331941
19491957
19651973
19811989
19972005
7
8
9
10
11
12
CRUTEM3 HUNTEMP 35OMSZ 4 állomás Szentimrey-Szalay
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
dT (
°C/é
vszá
zad)
CRU
TEM
3
HU
NT
EMP
35
OM
SZ 4
áll
omás
Dom
onko
s-Ta
r
Szen
tim
rey-
Szal
ai
+0.31 +0.31 +0.38 +0.68+0.40
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!