Donnerstag, 26. Februar 2015

Verfälscht der Städtische Wärmeinseleffekt die globalen Temperaturkurven? Teil 1

Nachdem auf dem Blog kaltesonne.de ausführlich über Temperaturmessungen und deren Einfluss auf die unterschiedlichen Temperaturkurven geschrieben wurde, ist trotzdem diese Frage immer noch offen.

Es ist ein altbekanntes Streitthema. Dass es in Städten bis zu 14 Grad wärmer ist als im Umland, ist schon erstaunlich.

INFO
Begriffserklärung UHI (Urban Heat Island Effect) oder städtischer Wärmeinseleffekt:

Über die Jahrhunderte wurden ländliche Temperturstationen wurden von Städten umwachsen, in denen es wesentlich wärmer ist als im Umland. Somit verzeichnen sie eine Temperaturanstieg, der nicht vom globalen Temperaturanstieg herrührt, sondern von der Verstädterung der Umgebung. Werden diese Temperaturanstiege mit in die globalen Daten einberechnet, entsteht eine Verfälschung der globalen Kurven.

Hinzu kommen Berichte über erhöhte Temperaturdaten durch Thermometerwechsel (von Glasthermometer auf elektronisch) und der weltweite Wegfall von abgelegenen ländlichen Temperaturstationen - was zwangsläufig den Anteil der städtischen Stationen erhöht.

Als Drittes wird moniert, dass nachträgliche Anpassungen der Stationswerte die Temperaturkurven zusätzlich verfälschen.

Manche Skeptiker der menschengemachten Klimakatastrophe schließen daraus, dass es global überhaupt keine Erwärmung gegeben hat, andere glauben nur an einen geringen Anstieg.

Aber was stimmt nun? Und gibt es eine Möglichkeit, zu überprüfen, ob Thermometer-Wechsel, Datenbearbeitung und UHI die Temperatur-Daten verfälscht haben?

Oder anders gefragt, haben diese möglichen Einflüsse einen so großen Anteil, dass die Temperatu-Daten wesentlich verfälscht wurden?

Ja, es gibt eine Möglichkeit, das zu überprüfen. Mit einer Methode, die folgendes ausschließt:

  • Thermometer-Wechsel von Glas auf Elektronik
  • Städtischer Wärmeinseleffekt
  • Wegfall ländlicher Stationen
Und zwar durch die Temperaturmessung per Satellit. Diese wurden schon immer elektronisch getätigt. Da sie die Luft-Temperatur der unteren Troposphäre, also ca. 0-5000 Meter über Meeresspiegel messen, haben Städte hier keinen Einfluss - außer der Wärme, die sie tatsächlich in die Luft abgeben.

Eine gewisse Unsicherheit besteht bei Satelliten-Daten aber auch:
  • Satelliten altern und werden irgendwann ersetzt. Damit ändert sich auch die elektronische Ausrüstung, was zu einer Veränderung der Daten führen kann.
  • Satelliten sinken langsam ab. auch das ändert die Daten, weshalb ein Korrekturfaktor mit einberechnet werden muss.
  • Es musste eine Form gefunden werden, wie die Satellitendaten in Temperaturwerte umgerechnet werden. Inzwischen scheint man auf einen guten Weg damit zu sein.
INFO: 
Wie messen Satelliten die Lufttemperatur?
Wer bearbeitet die Satelliten-Daten?

Trotzdem sind Satellitendaten wesentlich unabhägiger von menschlichen Einflüssen als Temperaturmessung in einer Wetterstation.

INFO:
Wie werden Land-Temperatur-Kurven erstellt?
Wie werden See-Temperaturkurven erstellt?
Wie werden Land-Temperatur-Daten bearbeitet oder korrigiert?

Wir wollen nun die Temperaturkurven von Boden-Messungen und von Satelliten-Messungen vergleichen.

Zum Einstieg: Es gibt zwei Temperatur-Reihen von Satelliten: UAH und RSS. Beide verwenden unterschiedliche Satelliten und beide haben unterschiedliche Berechnungsarten. Die Messungen begannen1979.

INFO:
Beschreibung UAH-Datenreihe (University of Alabama in Huntsville)
Beschreibung RSS-Datenreihe (Remote Sensing Systems)

Vergleich RSS und UAH:



Wir sehen hier zwei relativ parallel verlaufende Kurven. Um das etwas übersichtlicher zu gestalten, glätten wir das mit einem 12-monatigen laufen Durchschnitt. Es werden also die Jahreszeiten ziemlich rausgefiltert.



Jetzt sehen wir es genauer: In den 80er Jahren lagen die Temperatur-Daten recht nahe beieinander, um 2000 lag UAH über ein Zehntel Grad niedriger. Heute haben sich beide Kurven wieder angenähert. Nachdem Dr. Roy Spencer von UAH selbst Probleme mit Sensoren und Berechnungen zugegeben hat, die nun langsam bereinigt worden sind, nehme ich einfach mal die RSS-Daten.

Man könnte auch die beiden Daten-Reihen mitteln, aber das ist mit dem verwendeten WFT-Programm nicht möglich.

INFO:
Daten-Plotting mit Woodfortrees.org

Nun vergleichen wir RSS mit dem bewährten HADCRUT3 Datensatz, der die Bodenmessungen an Land und die Ozeantemperaturen kombiniert.

http://www.woodfortrees.org/graph/rss/mean:12/plot/hadcrut3vgl/from:1979/mean:12

Wir sehen hier, dass die Temperaturschwünge in der Atmosphäre wesentlich höher sind, als bei Land und Meer. Die Ozeane machen zwei Drittel der Erdoberfläche aus. Wasser kann viermal soviel Eenrgie aufnehmen wie Gestein, also dominiert bei Hadcrut 3 das Meer die Kurve.

Wir wollen nun mal überprüfen, um wieviel im Durchschnitt die beiden Reihen auseinander gehen. Dazu berechnen wir den Trend:



Die beiden Trendkurven laufen beinahe parallel. Doch versuchen wir es genauer abzulesen.

RSS stieg um 0.45 Grad

HADCRUT3 stieg um 0.5 Grad

Unterschied: fünf hundertstel Grad.

Ergebnis: Der Städtische Wärmeinseleffekt und der Thermometerwechsel haben die globalen Temperatur-Reihen und den Erwärmungstrend kaum beinflusst, vermutlich weil das Wärmespeichervermögen des Ozeans alle Einflüsse übertönt.

Doch wir wollen es genauer wissen. Der Thermometerwechsel wurde um die Jahtrausendwende vollzogen. Deshalb schauen wir uns die Ttrends davor und danach an. Wwir lassen einfach den 1998er El Ninjo und die darauffolgende La Ninja weg, also der starke Ausschlag nach oben und die Absenkung danach.

INFO:
Erklärung El Ninjo, la Ninja



Vor 2000 sind die Trends fast gleich, mit 0,14°C Unterschied zueinander.

Nach 2000 sinkt RRS etwas schneller, mit 0,18°C Unterschied

Ergebnis: das Temperatur-Niveau von Satelliten- und Oberflächen-Daten liegen vor und nach der Jahrtausenwende 4 Hunderstel Grad auseinander. Auch wenn es eine gewisse Verfälschung geben sollte, beeinflusst diese die globalen Temperaturkurven kaum.

Damit wäre der Skeptiker-Einwand, dass der UHI, das Weglassen ländlicher Stationen und der Thermometer-Wechsel die Darstellung der globalen Temperaturerhöhung wesentlich verfälscht, vom Tisch.

Das ist aber nur dem 8-fach höheren Speichervermögen der Ozeanoberfläche gegenüber der Landoberfläche geschuldet. (Die Ozeanoberfläche ist doppelt so groß wie die Landoberfläche und Wasser speichert 4mal soviel Wärme wie Gestein oder Erde.)

Salopp gesagt: Man kann schlampern, was man will, der Ozean bügelt alles wieder aus.

Interessant wäre aber jetzt der Vergleich nur mit reinen Land-Daten. Das wird das Thema eines der kommenden Blogs sein.

Anmerkung: Im Text stehen die kursiven INFO-Erklärungen
Die sollen für mich eine Erinnerung sein, solche Erklärungen zu schreiben, und später mal zu veröffentlichen. Deshalb lasse ich sie mal stehen. Man kann bis dahin mit diesen Begriffen googeln und wird in den meisten Fällen eine Erklärung finden.

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