Temperaturserier - en introduktion

Det finns ett antal viktiga temperaturserier som ofta refereras till i samband med global uppvärmning. Här kommer en introduktion till dessa och konsten att mäta global temperatur.

Hur mäter man?

Till lands

Sedan 1700-talet¹ har meteorologiska stationer mätt temperaturen och från slutet av 1800-talet finns det meteorologiska stationer världen över. Dessa stationer har registrerat dygnets maximitemperatur och minimitemperatur, från vilket man får dygnets medeltemperatur. I dag finns det ca 6000 stationer världen över. Dock är fördelningen ojämn och en viktig del av analysen är att kompensera för detta. Effekter av städers tillväxt och andra förändringar måste också analyseras för att få korrekta temperaturserier.

Till havs

Här mäts ytvattentemperaturen (skrivs ofta: SST) från fartyg och med hjälp av bojar i haven. Fartygsmätningar har skett sedan mitten av 1800-talet och från 1980-talet har ett ökande antal bojar tillkommit. Även satelliter används för att mäta ytvattentemperaturen. Förändringar i sättet att mäta har komplicerat situationen för havsmätningsserierna.

Med satellit

Förutom ytvattentemperatur mäts även globala temperaturen sedan 1979 även med satelliter. Fördelen med satellitmätningar är att de täcker hela jordytan och därmed kompletterar den ojämna fördelningen av mätpunkter för havs och markmätningar. Speciellt viktigt är det vid polerna även om det där finns problem med mätningarna baserade på de äldre instrumenten. Tyvärr är det en komplicerad process att mäta temperatur med satellit då man måste analysera värmestrålning från Jorden som passerat genom atmosfären. För de längre mätserierna behöver också noggranna kalibreringar mellan gamla och nya satelliter göras. Ett flertal problem har upptäckts och korrigerats under åren.

Temperaturtrend nedre troposfären 1979-2008, siffrorna anger grader per decennium

Normalperiod

I stället för att använda absoluta temperaturen² i mätserierna används anomalin, det vill säga skillnaden mot medlet under en så kallad normalperiod. Denna period skiljer sig mellan olika serier så jämförelser mellan temperaturer i skilda serier måste ta hänsyn till detta. (Se tabell nedan) För trender spelar skillnaden i normalperiod ingen roll. Genom att använda anomalin för olika stationer i stället för uppmätt temperatur undviker man ett stort antal felkällor.

Kända serier

GISTEMP/GISS

GISS är förkortning för Goddard Institute for Space Studies som i sin tur är en del av NASA. GISTEMP använder markstationer och satellitdata för havsytans temperatur (för äldre data används mätningar från skepp). Dessa analyseras så att bland annat effekten av städers tillväxt korrigeras. Även en interpolation mellan stationer görs. Det senare är viktigt för resultatet för områden med glest stationsnät.

Huvudtabell för globala temperaturer: GLB.Ts+dSST

Seriens startår: 1880

Normalperiod: 1951-1980³

HadCRUT3 och CRUTEMP3

Climate Research Unit vid University of East Anglia har utvecklat dessa serier i samarbete med Hadley Center. HadCRUT3 inkluderar havet medan CRUTEMP3 endast land. Dataserierna använder månadsmedel från nära 5000 landstationer och havstemperaturmätningar från skepp och bojar. Analysen avslutas med en sammanställning av temperaturdata i ett 5x5 graders rut-mönster över Jorden. Rutor där data saknas lämnas tomma. HadCRUT3v är en version med kompensation för variationsskillnader i områden med olika många stationer.

Huvudtabell för globala temperaturer: HadCRU3vgl

Seriens startår: 1850

Normalperiod: 1961-1990³

NOAA NCDC
Serien från National Climate Data Center baserar sig på ca 4400 landstationer och en sammanvägd analys av flera olika havstemperaturobservationer (ICOADS). Analysen bildar ett rutnät av temperaturdata på 5x5 grader över nästan hela Jorden. Statistiska metoder används för att "fylla ut" områden med få observationer.
Seriens startår: 1880
Normalperiod: 1901-2000

RSS

Remote Sensing Systems analyserar satellitdata över globala temperaturen. RSS tillkom som en oberoende analysgrupp till UAH då det var viktigt att utreda skillnader mellan satellitdata och markdata som observerades i början (se mer nedan) och säkerställa robust information. Analyser sker av mikrovågsdata som återspeglar temperaturen i olika områden av atmosfären. Mindre justeringar har gjorts av analysrutinerna på grund av upptäckta problem. RSS exkluderar norr om 82.5 grader och söder om -70 grader samt de höga bergsområdena på grund av de mätproblem som är associerade med dessa.

Huvudtabell för globala temperaturer: Välj senaste

RSS_Monthly_MSU_AMSU_Channel_TLT_Anomalies_Land_and_Ocean_v03_2.txt

Seriens startår: 1979

Normalperiod: 1979-1998³

UAH

National Space Science & Technology Center vid University of Huntsville Alabama var först att beräkna global temperatur med satelliternas mikrovågssensorer. De upprätthåller temperaturserier sedan hösten 1978. En kontrovers uppstod när UAH:s data under 80- och 90-talen visade en sjunkande temperatur tvärs emot de land- och havsbaserade serierna. 1998 upptäckte forskare vid RSS fel i UAH:s analysrutin och efter korrektion stämde dataserierna överens igen. Ytterligare en korrektion 2005 av ett upptäckt fel har gjorts och i dag är samstämmigheten mellan alla temperaturserier god. UAH använder mätdata från hela Jorden.

Huvudtabell för globala temperaturer: uahncdc.lt

Seriens startår: 1978 december

Normalperiod: 1979-1998³

Omräkningstabell av anomalier
(Ungefärlig, då serierna sammanställs med olika metoder)

från\till GISTEMP HadCRUT DCDC RSS,UAH

GISTEMP -0.09 +0.02 -0.24

HadCRUT +0.09 +0.10 -0.15
NCDC -0.02 -0.10 -0.26

RSS, UAH +0.24 +0.15 +0.26

För den som vill läsa mer om mätserier, analyser och de problem som debatterats rekommenderas:

Wood for Trees

Interaktiva grafer över serierna

Wikipedia

Instrumental Temperature Record

Sea Surface Temperature

Satellit temperature measurement

The Global Warming Debate:

The Temperature Record

Uppdatering: En ny beskrivning av GISTEMP och analys av temperaturserier: Current GISS Global Surface Temperature Analysis

Presentation av NOAA NCDC-serien samt svar på många vanliga frågor: NOAA’s Temperature Records:A Foundation for Understanding Global Warming

1) Den äldsta mätserien i världen finns i Uppsala och påbörjades 1722

2) Globala årliga medeltemperaturen är 14,4 °C

3) Perioderna anges som från och med januari - till och med december de angivna åren.

Vad är klimat?

Typisk novemberdag i Uppsala. Dimma, tre plusgrader och igenmulet.
Klimat* för forskaren eller meteorologen är en mer teknisk version av ovanstående uttalande. Klimatet är medelvädret i ett område och hur detta medelväder förändras under året. (Under året är något förenklat då även återkommande fenomen med flera års mellanrum som el Niño ingår i klimatet.) Till skillnad från vädret förändras klimatet på en plats mycket långsamt.
Data om klimatet samlas från statistik över temperatur, lufttryck, luftfuktighet, nederbörd, vind, molnighet mm.
Det är viktigt att ha tillräckligt lång tidsperiod för att få god statistik och man har internationellt valt att använda trettioåriga serier för att bestämma klimatet. Idag används normalperioden 1961-90 i Sverige som utgångspunkt för beskrivning av klimatet. Data för denna period finns på SMHIs sida. Det bör påpekas att det inte är något speciellt med normalperioden utan man använder alltid senaste 30-års perioden som normalperiod. (I vissa andra länder byter man period vart tionde år.)


Klimatet på Jorden
Viktigast för klimatet i ett område är latituden då denna direkt påverkar soljuset under året och där med balansen mellan värmeutstrålning och instrålning. Jorden värms där Solen strålar men värmen lämnar Jorden åt alla håll ut i rymden. Kring ekvatorn tillförs mer värme än vad som strålar ut medan vid polerna strålar det ut mer än vad som tillförs. Denna skillnad, i kombination med Jordens rotation, leder till att luften cirkulerar i stora virvlar mellan latituderna. Kring ekvatorn stiger luften medan ca 30 grader norr och söder om ekvatorn sjunker den ner igen. Stigande luft tar med sig vattenånga upp som kyls av och bildar moln medan sjunkande luft gör att moln löses upp när luften blir varmare. Detta leder till att ekvatorsområdet får stor nederbörd medan områdena norr och söder om vändkretsarna får torrt klimat. Kring våra latituder stiger luften igen vilket bidrar till vårt fuktiga klimat.

.
Andra faktorer som påverkar klimatet är land och hav. Hav och stora sjöar värms endast långsamt upp under sommaren och kyls lika långsamt under vintern. Medan land värms snabbt upp och kyls lika snabbt. Vi får därför kustklimat och inlandsklimat. Det gör också att klimatet blir olika mellan norra halvklotet med de stora landmassorna och södra halvklotet med de stora haven. En annan viktig klimatfaktor är landets höjd. Ju högre land desto kallare. Kombinationen av de två senaste faktorerna gör till exempel att klimatet vid de två polerna skiljer sig väldigt åt trots att de kan tyckas vara liknande; kalla och snöiga.

Klimattyper
Klimaten i olika delar av världen brukar delas in i olika klimattyper.

A Regnrika tropiska klimat. Här är medeltemperaturen över 18 grader hela året och det förekommer rikligt med regn även om det kan vara torrt under delar av året.

B Arida klimat. Torra klimat med öknar och stepper. Mer avdunstning än nederbörd. Kan vara både varma och kalla

C Varmtempererade fuktiga klimat. Milda vintrar och somrar. Nederbörden större än avdunstningen.

D Kalltempererade fuktiga klimat. Snöiga vintrar och med mer nederbörd än avdunstning under året.

E Polarklimat. Temperaturen är inte ens på sommaren mer än tio grader i snitt.





Tidsskalor
Mycket som påverkar väder och klimat är samma men då tidsskalorna är väldigt olika, årtionden eller dagar, så blir effekterna olika. De tryckskillnader som bestämmer om det ska vara kuling eller en mild bris och de fuktighetsskillnader som ger oss dimma eller god sikt är så kortvariga att de försvinner i statistiken för klimatet ungefär som vägens kurvor på en småskalig karta. Samtidigt är faktorer som för vädret är oföränderliga föränderliga för klimatet. Havsströmmar, havets temperatur, glaciärer, skogars tillväxt eller försvinnande, solens aktivitet och naturligtvis mängden växthusgaser i atmosfären är sådana långsamt föränderliga faktorer som klimatet beror på och som samverkar i klimatets förändring.

*Klimat i den mening som är intressant för klimatdebatten. Det finns även andra klimat tex. mikroklimat

Källor:
G H Liljequist, 1975, Jordens klimat
Wikipedia Climate
SMHI
Bilder:
Wikipedia Klimatologi
Wikipedia Köppen
Wikipedia Hadley-cell