Az elmúlt időszakok és a jelen éghajlatának vizsgálatához a meteorológiai mérésekből származó adatsorokat használjuk fel, és a statisztikus klimatológia eszközeivel (pl. adatsorok homogenizálása, interpolálása, szélsőségek vizsgálata) elemezzük őket. Magyarországon a meteorológiai mérések már a 18. században megkezdődtek, de csak a 19. század második felében, és főként a 20. századtól kezdve váltak elterjedtté. A HungaroMet jelenleg közel 300 automata mérőállomáson méri a levegő hőmérsékletét és a csapadékösszeget, amit kiegészít további mintegy 400 társadalmi észlelőkkel működtetett hagyományos csapadékmérő. Más meteorológiai elemek mérése ennél kevesebb helyen folyik.
Bár a mérések a Meteorológiai Világszervezet ajánlásai alapján, szabályozott körülmények között folynak, a hosszú évtizedeket átölelő adatsorokban lehetnek hiányok és hibák is, továbbá inhomogenitásokat okozhatnak a mérési körülményekben bekövetkezett változások: például a mérőállomás áthelyezése, a műszer és a mérési időpontok megváltozása. Ha a bekövetkezett éghajlatváltozást akarjuk elemezni, a hiányok pótlása és a hibák ellenőrzése mellett ezeket az inhomogenitásokat is ki kell szűrni az adatsorokból, mert nagyságrendjük összemérhető lehet az éghajlatváltozás jelével. Ezt a feladatot a HungaroMetben fejlesztett MASH homogenizációs módszerrel végezzük el.
A hosszú, homogenizált, pótolt és ellenőrzött adatsorok előállítása után az elemzésekhez szükség van az egységes térbeli lefedettség biztosítására, melynek érdekében sűrű, szabályos rácshálózatra interpoláljuk az értékeket. Ehhez a kifejezetten meteorológiai célra kifejlesztett interpolációs eljárást, a MISH interpolációs módszert alkalmazzuk.
Az így kapott rácsponti adatsorok feldolgozásával vizsgáljuk az éghajlat jelenlegi állapotát, valamint az elmúlt 120-150 év során bekövetkezett változásokat. A Meteorológiai Világszervezet ajánlásai alapján általában 30 éves időszakokat, ún. normál időszakokat elemzünk, ezekre a periódusokra készítünk például országos térképeket. A jelenlegi éghajlat leírására az 1991-2020-as időszak átlagos értékeit vesszük figyelembe. A bekövetkezett országos változásokat legtöbbször hosszú idősorokkal és trendekkel szemléltetjük, melyek a rácspontokra interpolált értékekből számolt országos átlagokból készülnek. Az átlagos értékek mellett a szélsőségek elemzésével is foglalkozunk, vizsgáljuk, hogy egy-egy szélsőséges érték milyen gyakorisággal fordulhat elő.
A MASH homogenizációs módszer jellemzői
• Havi adatsorok homogenizálása, ellenőrzése, pótlása
- Relatív homogenitás vizsgálati elv: különböző állomások azonos időszakra vonatkozó adatsorának összehasonlítása, az ellentmondások vizsgálata;
- Cél: a nem éghajlatváltozásból eredő indokolatlan törésekaz ún. inhomogenitás kiszűrése az adatsorokból;
- Biztosítja nem csak a havi-, hanem az éves- és évszakos adatsorok homogenitását.
- Additív (pl. hőmérséklet) és kumulatív jellegű (pl. csapadékösszeg) éghajlati elemek adatsorainak homogenizálása;
- Metaadatok automatikus felhasználása;
A homogenizálás eredménye kiértékelhető, verifikálható a MASH futtatása közben automatikusan genarált statisztikák alapján a napi adatsorok homogenizálása, ellenőrzése, pótlása
- A becsült havi inhomogenitások felhasználásával történik;
- Automatikus adatellenőrző és adatpótló eljárást tartalmaz.
További információk az éghajlati idősorok homogenizálásáról:
Szentimrey, T., 2023a: Overview of mathematical background of homogenization, summary of method MASH and comments on benchmark validation. Int. J. Climatol.43, 6314–6329. https://doi.org/10.1002/joc.8207
Szentimrey, T. (2014): Manual of homogenization software MASHv3.03. In. Hungarian Meteorological Service, Budapest, Hungary (2014)
Izsák, B., Szentimrey, T. To what extent does the detection of climate change in Hungary depend on the choice of statistical methods?. Int J Geomath 11, 17 (2020). https://doi.org/10.1007/s13137-020-00154-y
A MISH interpolációs módszer jellemzői
• Modellező programrendszer az éghajlati statisztikai paraméterekre
- Hosszú homogenizált adatsorok és determinisztikus modellváltozók (pl. topográfia) alapján működik;
- A modellezést csak egyszer kell elvégezni, az interpolációs alkalmazások előtt.
• Interpolációs programrendszer
- A meteorológiai elem eloszlásától függően alkalmazható additív vagy multiplikatív modell és interpolációs formula;
- Napi, havi és sokévi átlagok interpolálása is lehetséges;
- Kevés prediktor is elegendő a modellezés miatt;
- Becslést ad az interpolációs hibákra;
- Lehetőség van háttérinformációk felhasználására (pl. műholdas adatok, radaradatok, előrejelzések stb.);
- Egy konkrét időszak adatainak interpolálása mellett képes hosszú adatsorok egyszerre történő, rácspontokba való interpolációjára (gridding).
További információk az éghajlati idősorok interpolálásáról:
Izsák, B., Szentimrey, T., Lakatos, M., Pongrácz, R., and Szentes, O., 2022: Creation of a representative climatological database for Hungary from 1870 to 2020. Időjárás 126, 1–26. https://doi.org.10.28974/idojaras.2022.1.1
Szentimrey, T. and Bihari, Z., 2007: Mathematical background of the spatial interpolation methods and the software MISH (Meteorological Interpolation based on Surface Homogenized Data Basis), Proceedings of the Conference on Spatial Interpolation in Climatology and Meteorology, Budapest, Hungary, 2004, COST Action 719, COST Office, 2007, pp. 17-27
Szentimrey, T, Bihari, Z., Lakatos, M., and Szalai, S., 2011: Mathematical, methodological questions concerning the spatial interpolation of climate elements. Proceedings of the Second Conference on Spatial Interpolation in Climatology and Meteorology, Budapest, Hungary, 2009. Időjárás 115, 1–11.
Szentimrey, T. and Bihari, Z., 2014: Manual of interpolation software MISHv1.03, Hungarian Meteorological Service.
Szentimrey, T., 2021: Mathematical questions of spatial interpolation and summary of MISH, Proceedings of the 10th Seminar for Homogenization and Quality Control in Climatological Databases and 5th Conference on Spatial Interpolation Techniques in Climatology and Meteorology (Eds. Lakatos M, Hoffmann L, Kircsi A, Szentimrey T), Budapest, Hungary, 2020, WCDMP-No. 86, 59–68.
Szentimrey, T., 2023: Statistical modelling of the present climate by the interpolation method MISH – theoretical considerations, (extended abstract), Proceedings of the 11th Seminar for Homogenization and Quality Control in Climatological Databases and 6th Conference on Spatial Interpolation Techniques in Climatology and Meteorology (Eds. Lakatos M, Puskás M, Szentimrey T), Budapest, Hungary, 2023, WCDMP-No. 87, 45–50. https://library.wmo.int/idurl/4/68452
Szélsőségek elemzése
A szélsőértékek intenzitásában, gyakoriságában megmutatkozó tendenciák a változó éghajlat jelei. A szélsőségek elemzéséhez extrém klímaindexeket használunk, melyek jellemzően valamilyen fix vagy percentilis küszöb átlépéséhez köthető paraméterek, tartamok, adott időszakra vonatkozó szélsőértékek. Ilyen index például a hőségnapok száma, vagy a fagyos napok éves száma is. Az átlagosnál bőségesebb csapadékkal, vagy tartós szárazsággal járó események, periódusok előfordulási gyakoriságát extrém csapadék indexek idősoraival jellemezzük. A hőmérsékleti- és csapadék indexek számítása hosszú, homogenizált napi hőmérsékleti és csapadék idősorok alapján történik. A szélsőségek országos változását a rácsponti soraikból képzett országos átlagokhoz illesztett trendből nyerjük.