Циклические погодные аномалии и 30-летние климатические нормы

[Coltan]

На днях, изучая статистику по июням в Восточной Сибири, наткнулся на кое-что интересное - был очень удивлен повторяющимися мощными положительными аномалиями в июнях, начиная с 2016, в одних и тех же местах - прежде всего Эвенкии, западной и северной Якутии, в меньшей степени Красноярске и Норильске. Самым аномальным местом по итогу оказалась Тура

http://www.pogodaiklimat.ru/history/24507.htm

4 июня подряд с Тср около +16,9 и выше, и это при норме 1981-2010 в июне +13,0 (!)

И закралась в голову одна мысль.

Столь мощные аномалии, повторяющиеся в течение сравнительно короткого промежутка времени, могут существенно искажать климатические нормы - ибо это далеко не уникальный случай, бывали и другие.

Например, апрели конца девяностых - начала нулевых в Москве

1999 +9,7
2000 +11,1
2001 +11,0

Скользящая норма 1969-1998 для апреля в Москве равна +6,0 градусов, а стандартное отклонение - 1,87 градуса. Соответственно, 3 апреля подряд было теплее на 2 и более стандартных отклонения! Если привести эти 3 апреля к скользящей норме 1969-1998, то тогда норма 1981-2010 для апреля была бы равна +6,2 вместо +6,7 - ниже на целых полградуса.

У нас на станции Безенчук нечто подобное отмечалось с сентябрями 1937-1940,  и с маями 1999-2002 (3 исключительно теплых сентября и 3 весьма холодных мая). Чуть позже рассмотрю все эти случаи подробно.


Соответственно, встает серьезный вопрос - нужно ли включать подобные аномалии в расчет 30-летних норм? И здесь возникает противоречивая ситуация. С одной стороны, климат является изменчивым параметром - это аргумент "за" учитывание подобных аномалий в нормах. Но в то же время, несколько аномальных лет подряд (на коротком временном промежутке на фоне существенно иного климата до и после данных аномалий) являются нерепрезентативными для климата местности (могут быть вызваны случайными факторами) - это аргумент "против". И здесь хотелось бы обсудить, что должно являться критериями собственно "циклических погодных аномалий". С одной стороны, 3 аномально холодных месяца за 4 года однозначно должны подпадать под данный критерий, а вот скажем, 4-5 аномально холодных месяца за десятилетие - уже далеко не факт.

В случае соответствия определяемому критерию вопрос - стоит ли сглаживать подобные аномалии при определении 30-летних норм (частный случай сглаживания).

Вопрос серьезный, господа, поэтому хотелось знать - что вы об этом думаете?

ЗЫ. Сделаю опрос на данную тему. В первую очередь интересно мнение разбирающихся в данном вопросе, поэтому просьба к модераторам, а также к участникам Spasatel и isamegrelo, помимо участия в голосовании дать письменный ответ.

[qwerty]

Так надо исключать из нормы самый тёплый и самый холодный год промежутка.

Например, для нормы июля м/с ВДНХ можно исключить два экстремальных года: 2010 и 2019

Или из нормы января убрать 2010 и 2020

[Paxan96]

Так надо исключать из нормы самый тёплый и самый холодный год промежутка.

Например, для нормы июля м/с ВДНХ можно исключить два экстремальных года: 2010 и 2019

Или из нормы января убрать 2010 и 2020

Почему?

[Coltan]

Так надо исключать из нормы самый тёплый и самый холодный год промежутка.

Например, для нормы июля м/с ВДНХ можно исключить два экстремальных года: 2010 и 2019

В таком случае речь идет о всех месяцах с наибольшими значениями стандартных отклонений - а они могут быть и однонаправленными (все экстремальные значения одного знака).

[Paxan96]

Так надо исключать из нормы самый тёплый и самый холодный год промежутка.

Например, для нормы июля м/с ВДНХ можно исключить два экстремальных года: 2010 и 2019

В таком случае речь идет о всех месяцах с наибольшими значениями стандартных отклонений - а они могут быть и однонаправленными (все экстремальные значения одного знака).

Согласен вот к примеру взять ноябри 1993 и 1998 годов

[Spasatel]

Согласен с isamegrelo , если речь идет о среднемесячной т-ре, то никакой месяц из ряда исключать не нужно. Но есть существенная оговорка. Когда подсчитываются нормы по дням месяца, проводится сглаживание. Чтобы норма плавно уменьшалась от 1-го до 31-го  января к примеру.  Иначе будет совершенно непонятно - 11-го января было теплее 10-го, а ТАН при этом меньше. А если просто осреднить по дням, такие довольно резкие всплески  по 30-летнему ряду и будут.  Именно поэтому нельзя посчитать нормы января 1991-2020 до тех пор, пока не будет данных за 31-е декабря 2020 г. Норма т-ры за месяц определяется суммированием сглаженных норм по дням месяца с последующим делением на число дней в месяце.
Проголосовал да, хотя сглаживание проводится в том плане, как я написал выше.

[Coltan]

Spasatel

То есть сглаживание применимо только к суточным нормам, но не к месячным?

[Spasatel]

Coltan Так месячные нормы тоже сглаживаются, тк получаются из сглаженных суточных норм.
Но, конечно, не так сильно, как отбрасывание каких-то крайних значений среднемесячной т-ры.

[Coltan]

Spasatel

А насколько велика получается погрешность при большом разбросе суточных норм (особенно актуально в середине весны, когда альбедо очень сильно влияет, а также зимой)?

[Spasatel]

Coltan Затрудняюсь ответить. Я всегда пользуюсь уже готовыми нормами, посчитанными ВНИИГМИ МЦД. Сравнения их с нормами, полученными без сглаживания, я не проводил. Я вот помню только пример по январю в Москве , когда 2-я декада без сглаживания получалась заметно теплее 1-й.

[Coltan]

Spasatel

Благодарю за исчерпывающий ответ.

Послушаем еще комментарии Альтера и Костяна.

[Coltan]

isamegrelo

Вы сверяли данный калькулятор, он ошибок в расчетах не допускает?

[Coltan]

isamegrelo

Хм, а вы откуда данные по Москве брали? Я например отсюда
http://www.pogodaiklimat.ru/history/27612.htm

Там некоторые значения могут отличаться.

Посчитайте норму и отклонение за 1970-1999 - будет совпадать?

ЗЫ. А все, вижу.

[Roman Norilsk]

Coltan!

Ваш вопрос понятен. Объективно климат можно оценить лишь за последние 10 лет. Вот в Норильске, июни 90х, были часто такие холодные, что ныне такие и не представить даже... А они входят в норму 1991-2020. Для Москвы, СПб и вообще городов данной широты, более объективно за норму брать итог последних 10 лет. Это и будет реальная норма!!!

Правда, если взять Норильск, июнь. То самый тёплый июнь в истории 2018, +13,6. Выглядит так.

1961-1990    5,9
1971-2000    6,3
1981-2010    7,1
1991-2020    8,5
2001-2020    9,8
2011-2020 10,8

Получается, июнь 2018, уже не ОТ в рамках последних 20 или 10 лет. По климату 2011-2020 уже гораздо сложнее получить ОТ месяц. Судя по статистике и экстремально тёплых июней последних лет, на широте примерно Норильска, но восточнее. Есть вероятность того, что потепление пойдёт дальше. По итогу 2011-2020, для ОТ месяца необходим итог +14,9. Период 2011-2020  отображает нормы реально. Вот только получить ОТ месяц, по таким показателям, пока возможности не было.

Так выглядит не сглаженная норма в Норильске, июль. Думаю, примерно так и по другим городам.



Не сглаженная норма, отображает периодичность аномалий тепла или холода, в определённой время (сутки, декады), будь это 10 или 30 лет.

Сглаженная норма, больше ориентируется на склонение солнца, без учёта частоты установления АЦ или частоты циклонов в определённый день или декаду.

[Coltan]

Станция Безенчук. Сентябри 1937-1940.

Скользящая норма сентября 1907-1936 равна +12,7.
Стандартное отклонение равно 1,67

1937 +16,5 аномалия к скользящей норме +3,8 или 2,275 стандартных отклонения
1938 +16,8 аномалия к скользящей норме +4,1 или 2,455 стандартных отклонения
1939 +9,4 аномалия к скользящей норме -3,3 или 1,976 стандартных отклонения
1940 +16,5 аномалия к скользящей норме +3,8 или 2,275 стандартных отклонения

Норма 1921-1950 сентября с учетом сентябрей 1937-1940 +12,9
Норма 1921-1950 сентября при приравнении сентябрей 1937,1938, 1940 к скользящей норме 1907-1936 +12,5
Норма 1921-1950 сентября при приравнении к скользящей норме всех сентябрей 1937-1940 +12,6

Данный случай более противоречивый, так как на фоне трех больших положительных аномалий есть одна большая отрицательная (хотя и с меньшим отклонением).

Но как показывает практика, череда из нескольких аномальных месяцев вполне может отклонить 30-летнюю норму на 0,5 градуса.

[Coltan]

Roman Norilsk

Имхо, чем изменчивее климат, тем короче должна быть длина ряда норм, отражающая текущий климат. У вас это вполне может быть 10-15 лет. А к примеру в тропических регионах со стабильным климатом (не муссонным) даже 50-летняя выборка может быть вполне репрезентативна.

[TimTimTim]

Coltan

10-15 лет всё-таки маловато как раз из-за таких циклических аномалий. Нужно как минимум 20, а лучше 30 лет делать нормы.

[Coltan]

isamegrelo

Получается, Норильск по нестабильности климата сравним с островом Визе (даже Хатанга далеко позади). Неожиданно... Думал что Якутия пальму первенства держит.

[Roman Norilsk]

Вот поэтому, конкретно для Норильска и окрестностей км на 500 точно. Актуально для оценки климата современности именно последние 10 лет. В 90е, значительно холоднее были апрель, май, июнь особенно. Средняя июней 1991-2000 +5,8, а 2011-2020 +10,8. Или декабрь, 90-е -26,3 и 2010-е -21,0 (пока, итог ещё не ясен). В июне разница 5 градусов, а в декабре пока 5,3 градуса. В итоге 90е, заметно занижают климат нашего времени (последних 10 лет).

Тоже удивлён, что у нас настолько аномальное место...

isamegrelo, спасибо за информацию!

[Coltan]

Станция Тура. Июни 2016-2019

Скользящая норма июня 1986-2015 равна +13,1
Стандартное отклонение равно 2,21 градуса.

2016 +16,8 аномалия к скользящей норме +3,7 или 1,674 стандартных отклонения
2017 +17,0 аномалия к скользящей норме +3,9 или 1,765 стандартных отклонения
2018 +19,0 аномалия к скользящей норме +5,9 или 2,7 стандартных отклонения
2019 +16,9 аномалия к скользящей норме +3,8 или 1,719 стандартных отклонения

Норма июня 1991-2020 с учетом июней 2016-2019 равна +14,1
Норма июня 1991-2020 при приведении июней 2016-2019 к скользящей норме равна +13,5

В данном случае выраженность температурной аномалии меньше, чем в предыдущих двух случаях.  Кроме того, имеется явный тренд на потепление июней начиная с начала нулевых. При этом величина искажения 30-летних норм сопоставима с двумя предыдущими случаями - она близка к 0,5 градуам.

Вывод: в регионах с менее континентальным климатом  потенциал искажения 30-летних норм циклическими аномалиями в абсолютных цифрах близок к таковому в более континентальных климатах. В относительных цифрах влияние циклических аномалий более выражено в умеренно-континентальных климатах.