Tema: Klimatološka statistika,obrada podataka i proučavanje klime

[zec]

                                                                    O FIZIČKIM VELIČINAMA I MERENJIMA UOPŠTENO




Kada proučavamo fizičke pojave, procese, fizička tela, uočavamo veličine koje karakterišu određene fizičke pojave ili određuju svojstva materije. Takve veličine su na primer: dužina, temperatura, masa, brzina, ubrzanje, sila, rad idr. Svaka fizička veličina mora biti jednoznačno definisana. Definisati fizičku veličinu znači odrediti njenu suštinu pomoću poznatih veličina. Sve fizičke veličine podležu merenju. Merenje je postupak kojim se fizičke veličine  iste vrste količinski (kvantitativno) međusobno upoređuju sa fizičkom veličinom koja je uzeta za jedinicu. Pri merenju tj.  upoređivanju sa fizičkom veličinom koja je uzeta za jedinicu, uvek se dobija neki broj koji se zove merni broj ili brojna vrednost merene fizičke veličine. Dakle, pod fizičkom veličinom podrazumevamo sve ono što se može izmeriti. A izmeriti neku veličinu, znači pokazati koliko se puta u toj veličini sadrži određena veličina iste vrste koja je odgovorno uzeta za jedinicu. Postoji 7 glavnih fizičkih veličina (dužina, vreme, masa, apsolutna temperatura, jačina električne struje, jačina svetlosti, količina supstancije) iz kojih se izvode sve ostale. Sada, kada znamo šta znači  definisati fizičku veličinu, moramo znati i kako da grupišemo  fizičke veličine prema broju podataka koji su potrebni za definisanje veličine, kao i definisanje računskih operacija sa njima. Neke fizičke veličine određene su samo podatkom - brojnom vrednošću i odgovarajućom jedinicom. A to su: masa, temperatura, električna energija, vreme, rad idr. Takve veličine jesu skalarne veličine. Sa druge strane, postoje fizičke veličine koje pored brojne vrednosti i jedinice sadrže podatke o pravcu i smeru - one se nazivaju vektorske veličine.
Uz pomoć fizičkih veličina, merenja uopšte, upoznajemo materiju i sve njene odlike, kao i uzročno-posledične veze koje vladaju u istoj. Pravilnim prikupljanjem podataka, pravilnom obradom i pravilnim sagledavanjem prikupljenih podataka, uz detaljnu analizu, stvaramo pravu sliku funkcionisanja pojava u prirodi, jer će jedino na taj način tvrdnje postati činjenice.

• Tweet

[Srks]

Dakle, bilo bi lepo da ova tema malo zaživi.  Kao što sam obećao pre neki dan (a u vezi sa mojom konstatacijom da su se u poslednje vreme leta više menjala nego zime), napravio sam grafikone vezane za trend zimskih i letnjih temperatura u poslednjih 30 i kusur godina. Pod letom podrazumevam klimatološko leto (ne kalendarsko!) - jun, jul i avgust mesec, dok pod zimom podrazumevam klimatološku zimu - decembar, januar i februar.

Na grafikonima su prikazane srednje vrednosti temperature u tim (letnjim i zimskim) tromesečijima za stanicu Beograd- Vračar za period od 1980-2013. godine. Dakle, sumarno su obrađene 33 letnje i 33 zimske sezone. Kao NORMALA je uzeta srednja vrednost temperature u tim sezonama za period od 1981-2010. S obzirom na tu činjenicu, može se reći da zapravo taj prosek formiraju upravo ove zime i leta koja sam pojedinačno uzeo u razmatranje (izuzev godina 2011, 2012, 2013. koje ne ulaze u prosek), ali prosek nam ne govori mnogo (zapravo ne govori nam ništa) o prirodi eventualne promene leta ili zima u poslednjih 30 i više godina.

Bilo bi interesantno uraditi nešto slično i za ostale stanice u Srbiji, ali mislim da je i uzimanje jedne od stanica (u ovom slučaju Beograd- Vračar) ipak dovoljno da se stekne opšti utisak  o zimama i letima u Srbiji, barem što se tiče temperatura (ako je ekstremno toplo leto u BG, verovatno je i u ostaktu Srbije slično, isto važi i za zime).

Pođimo prvo od leta.

Obrađena su 33 leta, u periodu od 1981 -2013. godine, tj. njihova pojedinačna odstupanja temperature od normalnih vrednosti (izražena u °C). Vidimo na grafikonu da su prvih desetak godina posmatranog perioda leta bila dosta hladnija nego što su danas. Od ranih devedestih kreće period toplijih leta (u odnosu na ona prethodna), kao što su leta 1992, 1993 i 1994 godine, da bi nakon toga usledila 3 umerenija i svezija leta. Od 1998 -2006. godine kreće period smene normalnih i toplih leta, s tim što su ova topla leta postepeno sve "jača", tj. toplija od prethodnih leta sa pozitivnim odstupanjem. Tako 2003. godine imamo leto koje pozitivno odstupa za čak 2.4°C od proseka. Od 2007. godine se trend toplih leta dodatno pojačava, i praktično u poslednjih 7 leta mi samo imamo leta koja pozitivno (i to neka od njih poprilično) odstupaju od proseka. Leto 2012. godine  je apsolutna kulminacija ovog trenda, i ono je i najtoplije od kad se vrše zvanična instrumentalna merenja na ovoj stanici.

I na kraju, sa grafikona je učljiv trend porasta temperature, ali evo još jednog dobrog prikaza kako su se temperature menjale.  Podelio sam 33 godine na 3 perioda po 11 godina. Prvi period obuhvata 11 godina između (i zaključno sa) 1981-1991. godine, drugi period od 1992-2002. godine, i treći period od 2003-2013. godine.

Navešću srednje letnje temperature po periodima.

Prvi period (1981-1991. godine):      21.3°C

Drugi period (1992-2002. godine):    22.6°C

Treći period (2003-2013. godine):     23.4°C


Vidimo porast temperature između prvog i trećeg perioda za čitavih 2.1°C, što za tako kratak period prilično mnogo.


Sada ćemo proanalizirati zime.


Da se ne bih ponavljao, za zime važi sve isto kao i za leta. Prva zima posmatranog perioda je zima 1980/1. godine, poslednja 2012/3. godine - dakle 33 zime je obuhvaćeno (isto kao i leta).

Naime, sa grafikona teško možemo da razlučimo tako jasno (kao u slučaju leta) kakav je trend pristuan kod zima. Možemo da zaključimo da su u prvih 7 zima perioda mnoge hladnije ili barem u granicama normale, izuzev zime 1982/3 koja je bila toplija i  imala pozitivno odstupanje od 1.6°C. Tom periodu pripada i čuvena zima 1984/5. godine, koja se po intenzitetu hladoće (a i po visini snežnog pokrivača u Beogradu) može porediti sa zimom 2011/2. godine, odnosno onim delom te zime (kraj januara, februar) koji je bio izuzetno hladan i bogat snegom u čitavoj zemlji. No kako su decembar 2011. godine i prva polovina januara 2012. godine bili topliji, to je sveukupno zima 2011/2. bila dosta toplija u odnosu na zimu 1984/5. godine.

Period toplijih zima kreće počevši od zime 1987/8. godine. Ta zima je imala pozitivno odstupanje od 1.9°C, zatim zima 1988/9. godine pozitivno odstupanje od 0.5°C, a zima 1989/0. pozitivno odstupanje od 1.8°C.  Nakon toga usleđuju 3 hladnije zime, da bi se nakon toga smenjivale godine sa toplijim ili hladnijim zimama, ali su one koje su bile tople počele u većoj meri da pozitivno odstupaju od proseka, pa tako imamo zimu 1997/8 godine koja je bila toplija za čak 2.8°C od proseka, dok je zima 2000/1. bila za 2.5°C toplija od proseka.

Zatim usleđuje prosečna zima 2001/2. godine, da bi nakon nje nastupila hladna zima 2002/3. godine (najhladnija u periodu od 2000. godine do danas), sa negativnim odstupanjem od 2.5°C. Sledeće tri zime nakon zime 2002/3. godine su bile tek malo hladnije od proseka, da bi usledila neverovatno topla zima 2006/7. godine koja će se dugo pamtiti. Nakon nje sledi 6 zima (od 2007/8 - 2012/3. godine) koje su uglavnom konvergirale oko prosečnih vrednosti, neke malo toplije, neke malo hladnije, no sve su bile bliske prosečnim vrednostima.

Iz svega navedenog ne možemo izvući zaključke o sve toplijim zimama, bar ne tako kao što smo to mogli o letima. Čak, ako izuzmemo zimu 2006/7. godine, od ostalih zima u poslednjih 12 godina (od zime 2001/2. godine do danas) nijedna nije preterano pozitivno odstupala od proseka. Naime, u poslednjih 12 godina najtoplija nakon zime 2006/7. godine, je bila zima 2007/8. godine sa pozitivnim odstupanjem od svega 1.1°C! Naspram toga, pogledajmo sledeće zime - 1987/8, 1989/0, 1993/4, 1994/5, 1997/8 i 2000/1. godine, koje su sve pozitivno odstupale od proseka i to 1.9°C, 1.8°C, 1.8°C, 1.6°C, 2.8°C, 2.5°C  respektivno. Dakle možemo da kažemo da smo u tih 13-14 godina imali praktično svaku drugu zimu u proseku dosta topliju od bilo koje u poslednjih 12 godina (izuzev one 2006/7. godine)!


Na kraju, navešću srednje zimske temperature po periodima, a periode ćemo podeliti isto kao i kod leta.

Prvi period (1981-1991. godine):     2.0°C

Drugi period (1992-2002. godine):   2.7°C

Treći period (2003-2013. godine):    2.4°C


Dakle, zaključak je da je drugi period svakako bio topliji od prvog, ali je nakon toga usledio treći period koji je nešto hladniji od drugog. Razlika između prvog i trećeg perioda u slučaju zima iznosi svega 0.4°C, a u slučaju leta je bila 2.1°C!

Napomenuo bih za kraj da crna linija na oba grafika predstavlja liniju trenda temperature, tj. tendenciju. Samo posmatrajući nju već možemo da izvučemo neke od ovih zaključaka do kojih smo došli. Kod leta je toliko očigledan trend porasta, i to prilično naglog, dok je kod zima to ipak drugačije. U samom početku linija raste, ali posle se drži prilično uravnoteženo uz blagi rast, da bi postala primetna tendencija blagog pada pred kraj perioda.


U ovoj analizi sam se dosta usko ograničio - na jednu stanicu, isključivo na parametar temeprature, zatim samo na poslednjih 30ak godina. Takođe sam se bavio isključivo poređenjem zima i leta, dok sam prelazna godišnja doba (proleće i i jesen) zapostavio. Svestan sam činjenice da je 30ak godina prekratak period za izvlačenje nekih velikih zaključaka, ali mislim da je ipak dovoljno da se bar nešto pokaže. Može se videti je da je u poslednje vreme mnogo izraženiji trend sve toplijih leta u Srbiji nego sve toplijih zima. Zime više stagniraju - čak mi se čini da počinju da idu u smeru postepenog zahlađenja. Naravno, na osnovu ovoga se ne mogu izvlačiti preterano pametni zaključci za godine koje dolaze - jer je statistika jedno, a priroda nešto sasvim drugo. Ovim sam uspeo samo da obuhvatim delić vremena koji je iza nas i da u njemu zapazim određene specifičnosti.

[marko79]

 ^^u svakom slucaju lep prikaz. naravno da se moze naci zamerka u smislu prekratkog vremenskog perioda, ali ipak nam ova analiza daje odredjene podatke. ja sam mislio posle 2006/07 da necemo vise ni imati pravih zima, ali nije bas tako. dosta se o ovome dalo videti i u temi o globalnom zagrevanju. mogu primetiti da bi na nekim stanicama u srbiji zimske temperature u poslednjih 10-ak godina bile i nize, imajuci u vidu efekat "toplotnog ostrva" u betonskim džunglama, koji je nesporno sve veci iz godine u godinu, sto je sigurno imalo uticaja i na ovu analizu sa stanice na Vračaru.

[Srks]

Hvala Marko. Da, vremenski period jeste ograničen (što sam i sam napomenuo), ali ipak i u tako relativno kratkom periodu su mogle da se uoče određene tendencije. Pogotovo kod leta, koja su imala drastičan "skok". E sad, naravno da je prisutan i uticaj toplotnog ostrva u Beogradu, ali on je bio prisutan u priličnoj meri na Vračaru i pre 20-30 godina. Do današnjih dana on se proširio na još neke delove grada, ali Vračar je od poodavno prilično "urban". E sad što se tiče pojačavanja intenziteta (već uveliko prisutnog) toplotnog ostrva u toku vremena u Beogradu, mogu da kažem sledeće: poredeći Beograd (Vračar) sa manjim gradovima i mestima u Srbiji, odnosno poredeći promene srednjih godišnjih temperatura u periodu od 1981-2010. godine, u odnosu na period od 1961-1990. godine, uglavnom nisam uočio neki značajniji skok temperature na Vračaru u odnosu na ostala merna mesta u Srbiji. Tačno je, Beograd je u oba posmatrana perioda bio najtopliji po srednjoj godišnjoj temperaturi, što ne čudi s obzirom na toplije noći i jutra u odnosu na ostatak zemlje, ali je prosto porast temperature između dva perioda pretežno proporcionalan sa ostalim mestima u Srbiji.

Dakle, verovatno da i na samom Vračaru efekat toplotnog ostrva postaje vremenom izraženiji, ali to očigledno nije preterano brz proces - deluje mi kao da se doguralo do nekih - "limita" , jer - u blizini merne stanice je već dugo vremena prometna ulica, gomila automobila, stambenih objekata, betonskih površina, može li gore? Teško da može mnogo gore. Smatram da konzistentnost ove analize nije (bar nije previše!) narušena činjenicom da postoji toplotno ostrvo u BG na Vračaru - jer je postojalo i ranije, a njegov se intenzitet nije preterano povećavao makar u poslednjih 20-30 godina - u okolini merne stanice. No, svakako možemo da kažemo da je u tom periodu toplotno ostrvo počelo da obuhvata sve veću površinu, tj. proširilo se i na neke druge delove grada.

U svakom slučaju, bilo bi lepo za još neku stanicu u Srbiju proanalizirati sve ovo, i prosto da možemo konkretno da uporedimo konkretne rezulatate. Oni bi se verovatno pomalo razlikovali između sebe, ali verujem da bismo došli do sličnih zaključaka. 

[Srks]

mogu primetiti da bi na nekim stanicama u srbiji zimske temperature u poslednjih 10-ak godina bile i nize, imajuci u vidu efekat "toplotnog ostrva" u betonskim džunglama

Definitivno se slažem sa tobom, i jesu bile niže, ali poenta cele moje priče je da kad poredimo odstupanja od nekih njihovih proseka (koji su normalno niži od onih beogradskih, jer je Beograd pod jakim uticajem toplotnog ostrva), to su slična odstupanja kao što Beograd ima od svojih proseka, što nam je i bilo bitno da možemo da izvučemo zaključak iz ove analize. 

[marko79]

srks, u pravu si. vracar je toplotno ostrvo u čitavom tvom posmatranom periodu.
žao mi je što ne mogu da doprinesem konkretnim brojkama za moj grad jer ne raspolažem podacima.

[zec]

Srks, ja sam oduševljen načinom na koji si sve ovo opisao.
OK, znamo kako se ponaša temperatura, ali fali suština - šta je dovelo do skoka temperature?
Bilo bi lepo grafički uporediti i količinu padavina paralelno sa temperaturom, pa videti da li je uzrok tim promenama kretanje sinoptičkih razmera.
Naravno, veliki sam protivnik modela globalnog zagrevanja, jer onaj ko se imalo razume u fiziku zna da li je ovaj model ostvariv i u praksi.

[Srks]

  Zec, hvala na pozitivnim i konstruktivnim kritikama. 

No, ta suština o kojoj govoriš, nije bila cilj moje analize. Ona se ipak ograničila na statistiku tj. na analizu statističkih rezultata, i to za samo jedan parametar - temperaturu. Ova analiza je zapravo polazište sa koga se mora krenuti - pre nego što bismo ušli u dublje razmatranje zašto su se stvari odvijale na način na koji su se odvijale. Nije loša ideja ubaciti i padavine, pa da pokušamo da uspostavimo određenu korelaciju - to bi svakako mogao da bude sledeći korak.

Ali, da bismo zaista odgovorili na pitanje šta je dovelo do određenih promena potrebno je i mnogo više. Odgovor na to pitanje nije nimalo lak. Naravno, jasno je da određena sinoptička situacija donosi određeni tip vremena. Npr. zime u kojima je bilo više "bloking" situacija, i pritom da su ti "blokovi" bili postavljeni tako da je hladan vazduh mogao nesmetano da dođe do naših krajeva, te su zime bile hladnije. Dok su uglavnom toplije bile one zime kada je preovladavala zonalna situacija. No, pravo je pitanje, zašto je to baš tako, šta to utiče da jedne sezone bude ovako a druge onako? To je onaj momenat gde se priča dosta komplikuje. Tu možemo početi priču o NAO i AO indeksu (i još mnogim "indeksima"), polarnom vorteksu, aktivnosti Sunca, stepenu oblačnosti, solarnoj konstanti itd. Takođe nije nimalo jednostavno protumačiti zašto su leta toliko toplija u poslednje vreme. Nije preterano teško protumačiti taj fenomen sa sinoptičkog stanovišta, ali je mnogo teže dati odgovore šta je suštinski uzrokovalo takvu sinoptiku.

Sve to bi zahtevalo mnogo opsežniju analizu od ove moje, i bilo bi poželjno da se uključi više ljudi u celu priču.
Zec, za početak, ne bi bilo loše (ukoliko si u prilici) da se s vremena na vreme priključiš pisanju u ovoj temi (koju si baš ti i otvorio), a koja je nažalost do sada bila neaktivna. Naravno, i svi drugi članovi su itekako pozvani da se priključe jer je tema vrlo zanimljiva i imalo bi u njoj šta da se piše, a i da se iz nje dosta toga nauči. 

[marko79]

 ^^nisam poznavalac fizike, ali mi je prica o globalnom zagrevanju nelogicna. iskusniji clanovi su prethodnih dana kacili linkove u temi o globalnom zagrevanju, sa prilozima koji u sebi daju za mene i vise nego dovoljno argumenata kojim ruse tu teoriju u korenu. mene vise cudi sto se u nekim strucnim krugovima, pa i nekim kvalitetnim meteoforumima (pr.crometeo) globalno zagrevanje uzima u smislu "zdravo za gotovo", kao da je to nesto vec uveliko dokazano. ovakve analize kakve je srks pravio, a temelje se na brojkama koje ne lazu, veoma su zanimljive, a i korisne.

[zec]

Slažem se u potpunosti, Srks.

 
Kada smo već kod temperature, veliki minus je u tome što se ne izučava i temperatura (trenutni parametar o kojem govorimo) i iznad graničnog sloja. Bilo bi odlično uporediti  temperature u prizemlju, a i u višim slojevima atmosfere, pa na taj način pratiti temperaturno ponašanje različitih slojeva. Atmosfera nije samo prizemni sloj, nego i dosta km uvis, a to se zanemaruje.

Zaista je tu previše parametara za ispitivanje, a uz to i uzročno posledičnih veza. Ali, kada bi meni struka bila izučavanje klime, ja bih najpre počeo sa analizom sondaža (jer one pružaju dosta parametara koji bi me zanimali), a tek bi na kraju došle padavine, temperatura i ostale stvari u samom prizemlju.
 

Svakako da ima milion nelogičnosti u teoriji globalnog zagrevanja. :o Uvek kada bih pitao te ljude na forumima da svoje tvrdnje o globalnom zagrevanju potkrepe nekim fizičkim zakonima, ostao bih bez odgovora. A to uvek radim jer znam da isti ti koji učestvuju u toj propagandi - nemaju pojma o meteorologiji. Uglavnom polaze od subjektivnih doživljaja.

Ja, nažalost, nemam toliko vremena da kuckam, ali mogu da se potrudim da bar povremeno napišem neki post na brzinu. :cheers:

[Srks]

Bilo bi odlično uporediti  temperature u prizemlju, a i u višim slojevima atmosfere, pa na taj način pratiti temperaturno ponašanje različitih slojeva. Atmosfera nije samo prizemni sloj, nego i dosta km uvis, a to se zanemaruje.

Naravno, to bi zaista bila opsežna analiza, koja bi mogla da uz dobro tumačenje dovede do značajnih rezultata. Opet, time bi trebalo da se bavi neko ko ima mnogo bolji uvid u podatke (znaš i sam da na internetu imaš ipak ograničen uvid u podatke i brojke, i često je to nesređeno) - i ko se time profesionalno bavi, jer, na kraju krajeva, to nije nimalo lak posao. Ne samo uraditi statistkički deo priče, već i dublje protumačiti. A možeš misliti koliko bi ti samo trebalo vremena da od pojedinačnih dnevnih sondaža prikupiš građu (za period od recimo 30 godina!) i sve uneseš u jedan npr. excel fajl, da bi uopšte mogao da analiziraš nešto!    To bi bio rudnički posao, jer nemaš sređene podatke...


Što se tiče globalnog zagrevanja, nemam šta da dodam. Marko, Zeče, apsolutno sam saglasan sa vama! 

[ciklon]

Srks svaka cast na tvom trudu i radu.
Prikazi koje si nam izneo su veoma zanimljivi za posmatranje i analizu. Po tome se jasno vidi da veceg odstupanja u zimskom periodu nema, ali to je samo u poslednjih trideset godina, moramo imati to na umu.
Kod leta se medjutim primete veca odsupanja.

Kada se pogleda prosecna temperatura u poslednjih sto godina dobijemo da su odredjeni periodi(decenije) topliji-hladniji u odnosu na prosek i da je takvih smena bilo nekoliko.
Nisu oni uzrok nikakvog globalnog zagrevanja ili zahladjenja vec prirodan proces koji odredjuje sama priroda bez uticaja coveka.
Ovde ne spadaju milionski gradovi i gusto naseljene sredine gde postoje takozvana toplotna ostrva.

Bilo bi jako lepo i korisno kada bi imali slican prikaz za kolicinu padavina ili neke druge meteoroloske podatke.

U svakom slucaju zanimljiva tema kojoj treba posvetiti paznju.

[Srks]

  Hvala Ciklon! 

Da, trideset godina je relativno kratak period sa stanovišta tumačenja klime, ali ovom analizom sam pokušao samo da dam  argument mom zapažanju - a to je da se u poslednje vreme leta mnogo više menjaju nego zime, što se pokazalo tačnim.

Biće u budućnosti još nekih interesantnih prikaza s moje strane, samo da bude vremena! 

[Stefano]

Šta misliš da ubaciš i zime iz 70-ih? Ako nemaš podatke, poslaću ti.

[Srks]

  Stefano, to ne bi bio nikakav problem, imam podatke. Ono što nemam, tj. što ne bi bilo loše da mi daš ukoliko imaš slučajno (poslao sam Miloshu pp sinoć, još mi nije odgovorio) - dnevne meteo podatke za Beograd - Vračar, od početka merenja RHMZ-a, dakle od 1887. godine. Eventualno neki eksel fajl, ili pdf... ne skenirano ili slike, već nešto što može biti provučeno kroz neki program a da se ne prekucavaju podaci. Problem je što nešto takvo ne može da se nađe na internetu - bar ne od početka merenja na Vračaru.

[Stefano]

Imam podatke od 1936-2006 u Excel-u. Pošalji mi mail na pp.

Što se tiče skena i fotografija, mogu da se izvuku podaci sa OCR software-om, ne moraš da prekucavaš.

[Srks]

  Imam i ja od 1936. godine dnevne podatke, nažalost nemam one od ranije. A za sken i fotografije - znam za OCR programe, ali je problem što za mnoge godine (pre 1936. godine) to ni nisu štampani podaci, već ručno pisani...a drugi je problem taj što nisu ni sve godine pokrivene od 1887. godine, odnosno neke godine (dnevni podaci) ne mogu uopšte da se nađu na internetu. U skladu sa tim - mislio sam da je neko entuzijastičan to ili pribavio, ili prekucao, pa objedinio sve u jedan fajl za čitav period rada stanice na Vračaru.

[Snowhunter]

Mali doprinos temi od mene:









Sve ovo na godišnjem nivou:



Na kraju grafik koji prikazuje kretanje srednje tridesetogodišnje temperature:

[Srks]

  Snowhunter, svaka čast.  Vrlo lepi i pregledni grafikoni.

[nele-niš]

Lepo bi bilo kad bi se ubacila i količina padavina ovako na grafikonu kao temperature...

Inače ovo je odlično.