Om pålideligheden af de amerikanske overfladetemperaturmålinger

Hjemmesiden surfacestations.org hyrede en hær af frivillige, der rejste på tværs af USA for at fotografere vejrstationer. Pointen med dette arbejde var at dokumentere tilfælde af en lokal indflydelse på vejrstationer, der ligger i nærheden af parkeringspladser, klimaanlæg og lufthavnen og andre ting, der kan producere en varmende systematisk målefejl. Mens fotos kan være overbevisende, er den eneste måde at kvantificere eventuelle lokale påvirkninger på at gennemanalysere data.  Dette er sket i om pålideligheden af den amerikanske Overfladetemperatur Record (Menné 2010), offentliggjort i Journal of Geophysical Research. Tendenserne fra de dårligt placerede vejrstationer er sammenlignet med de godt placerede stationer. Resultaterne viser, at der er en fejl i forbindelse med de dårligste placerede steder. Men den fejl er ikke, hvad man forventer.

Vejrstationer er opdelt i to kategorier: god (rating 1 eller 2) og dårlig (ratings 3, 4 eller 5). Hver dag bliver minimum og maksimum temperaturen registreret. Alle temperaturdata går gennem en proces med homogenisering, fjernelse de ikke-klimatiske påvirkninger, så som flytning af vejrstationen eller ændring i tidspunktet for observationerne.  I denne analyse sammenlignes både  de rå ukorrigerede data og  de homogeniserede, korrigerede data. Figur 1 viser en sammenligning af de ukorrigerede temperaturer fra både de gode og de dårlige steder. Den øverste figur (c) er den højeste temperatur, det nederste tal (d) er den laveste temperatur. Den sorte linje repræsenterer godt placerede vejrstationer og den røde linje repræsenterer dårligt placerede stationer.

Figur 1 Årlige gennemsnitlige maksimale og minimale ujusterede temperaturændringer beregnet ved hjælp af (c) maksimalt og (d) minimumstemperaturer fra gode og dårlig steder (Menné 2010).

De dårligste placerede steder viser lavere maksimal temperaturer i forhold til godt placerede steder. Med hensyn til de minimale temperaturer, er de dårligst placerede steder lidt varmere. Nettoeffekten er en systematisk afkølingsfejl for de dårligt placerede steder. Når man ser på alle de klimaanlæg, BBQs, parkeringspladser og asfaltområder, er dette resultat lidt overraskende. Hvorfor viser de dårligst placerede steder en køligere tendens end de godt placerede steder ?

Den systematiske afkølingsfejl optræder primært i midten og slutningen af 1980'erne. I løbet af denne periode blev omkring 60% af USHCN målestationerne konverteret fra Cotton Regional Shelters (CRS også kendt som Stevenson Skærme) til et elektroniske  system til måling af største og  mindste temperatur(MMTS). MMTS sensorer er knyttet via kabel til en indendørs udlæsningsenhed. De er ofte placeret tættere på opvarmede bygninger, faste belægninger og andre kunstige varmekilder, idet deres placering er begrænset af kabellængden.

Man har fundet, at påvirkningen af MMTS på de målte temperaturdata er,  at i gennemsnit registrerer MMTS sensorerne en lavere daglig maksimumstemperatur end deres CRS modstykker, og omvendt en lidt højere daglig minimumstemperaturer (Menné 2009).

Kun omkring 30 % af de godt placerede steder har i øjeblikket de nyere MMTS-type sensorer sammenlignet med omkring 75 % af de dårligt placerede steder. Det er derfor MMTS sensorerne, der er ansvarlige for den systematiske afkølingsfejl på de dårligt placerede steder.

Når der tages hensyn til overgangen fra CRS til MMTS samt andre fejl, såsom udflytning af stationer og tidspunkt for observation, viser tendensen fra gode placeringer næsten det sammen som for de dårligst placerede steder.

Figur 2: Sammenligning af US gennemsnitlige årlige (a) maksimal og (b) minimumstemperaturer beregnet ved hjælp af USHCN version 2 justerede temperaturer. Definitionen af gode og dårlige  placeringer er hentet fra  surfacestations.org.

Betyder den seneste analyse, at alt arbejdet for surfacestations.org har været spild af tid? Tværtimod. Det besværlige og arbejdskrævende arbejde med at vurdere de enkelte vejrstationer gjorde det muligt for Menné 2010 at identificere en systematisk afkølingsfejl i de dårligte placerede stationer og at isolere årsagen.

Surfacestations.org rolle er anerkendt i artiklen, hvor de "ønsker at takke Anthony Watts og de mange frivillige på surfacestations.org med deres store indsats for at dokumentere USHCN målestationernes aktuelle  egenskaber”  En netto systematisk afkølingsfejl var måske ikke det resultat surfacestations.org og de frivillige havde håbet på, men at forbedre kvaliteten af overfladetemperaturen om helhed er helt sikkert et resultat, vi alle bør værdsætte.

UPDATE 24/1/2010: Der synes at være nogen forvirring i de fremsatte bemærkninger, hvor der sker en forveksling mellem Urban Heat Island og de små lokale påvirkninger, der er to separate fænomener. Urban Heat Island er det fænomen, hvor et storbyområde i almindelighed er varmere end de omkringliggende landdistrikter. Dette er et reelt fænomen (se her for en diskussion af, hvordan UHI påvirker opvarmning tendenser). Lokale påvirkninger henviser til opsætningen af en bestemt vejrstation - om der er nogen omkringliggende funktioner, der kan producere en ikke-klimatisk systematisk fejl.

UPDATE 24/1/2010: Der har ikke været nogen direkte reaktion fra Anthony Watts angående Menné 2010. . Men der var et indlæg i går der viser et fotografi af en vejrstation anbragt nær en air-conditioner sammen med en række data fra den pågældende station, der viser et spring i temperaturen. Konklusionen: "Hvem siger at billeder ikke  betyde noget?"