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!