Hitafar á Íslandi eftir 1800 - ítarefni
[1]
Óvissa hitaágiskana
Til ágiskana á Stykkishólmshitanum voru notaðar athuganir gerðar í Reykjavík á árabilinu 1820 til 1845, á Víðivöllum í Skagafirði 1814-1820, Akureyri 1807 til 1814 og Kotmúla í Fljótshlíð 1798 til 1807. Tölur einstakra ára eða árstíða á þessu árabili eru því í raun mjög óvissar. Talsverður munur er þó á óvissunni fyrir 1830 og eftir þann tíma. Líklegt er þó að tímasetingar hækkandi og lækkandi hita séu réttar, en óvissa meiri um stærð sveiflnanna.
Rétt er að minna á nokkra skekkjuvalda. Versti villuvaldurinn er vanþekking okkar á mælum og mælauppsetningu. Sérstaklega er þetta bagalegt varðandi mælingarnar í Kotmúla og á Víðivöllum, því mælingar voru þar óreglulegri en á hinum stöðvunum.
Í öðru lagi er samband sumarhita mismunandi landshluta fremur veikt. Þetta á jafnvel við þegar fjarlægð milli staða er ekki meiri en milli Reykjavíkur og Stykkishólms og ekki síður þegar hiti í Stykkishólmi er borinn saman við Fljótshlíð, Skagafjörð eða Akureyri.
Í þriðja lagi eru áhrif hafíss og norðanáttarkulda meiri í Stykkishólmi og á Akureyri heldur en í Reykjavík og í Fljótshlíð og meiri á Akureyri en í Stykkishólmi. Almennt hitasamband bregst þá í köldustu árum og hætt er við að Stykkishólmshiti reiknist of hár (ef miðað er við Reykjavík eða Fljótshlið) en of lágur (ef miðað er við Akureyri). Sem dæmi má nefna að reiknaður hiti í Stykkishólmi í febrúar 1848 er 1,9°C hærri en raunverulegur hiti var.
Líklegt er því að kuldarnir miklu 1835 og 1836 hafi e.t.v. verið meiri í Stykkishólmi en línuritið sýnir og kuldarnir 1810-1812 hafa e.t.v. verið minni.
Í fjórða lagi munar oft litlu á hita á stöðvum á Suður- og Vesturlandi þegar suðvestanátt er ríkjandi og hitinn í Stykkishólmi því áætlaður of lágur, sé mið tekið af Kotmúla eða Reykjavík, en of hár ef miðað er við Akureyri. Dæmi um þetta má finna á tímabilinu janúar - mars 1852 þegar hitinn í Stykkishólmi var reiknaður allt að tveimur stigum of lágur, en þetta var einmitt útsynningsvetur. En svona líta tölurnar út, þær munu breytast finnist meiri upplýsingar um mælingar utan mælaskýla á 19.öld.
Hér verður einnig að taka fram að ekkert tillit er tekið til óbeinna veðurvitna, svo sem ísa eða árferðis í landbúnaði. Trúlega má bæta hitaáætlanir með þeirra hjálp. Það bíður þó síðari tíma. Sem dæmi um hugsanlega hjálp veðurvitna má taka eitt dæmi.
Björn Bjarnason, bóndi á Brandsstöðum í Húnavatnssýslu, tók saman mjög merkan annál sem kenndur er við bæinn. Björn bjó á Brandsstöðum frá 1816 til 1821 og aftur eftir 1836, en þess á milli á Guðrúnarstöðum í Vatnsdal. Í annálnum tiltekur hann sláttarbyrjun í flestum árum, ýmist ákveðinn dag eða í tiltekinni viku sumars. Svo virðist sem samband sé á milli sláttarbyrjunar og meðalhita ársins, þótt auðvitað geti margt annað komið til. Þetta samband virðist sérstaklega gott ef nokkur ár eru tekin saman, t.d. með keðjumeðaltölum.
Mynd 1. Sláttarbyrjun á Brandsstöðum / Guðrúnarstöðum og reiknaður hiti í Stykkishólmi. Sjö ára keðjumeðaltöl. Gagnaraðirnar eru upprunaóháðar.
Á línuriti má sjá sláttarbyrjun Björns kvarðaða á móti meðalhita Stykkishólmslínuritsins. Þá sést furðugott samband allt frá 1825, en verra áður. Ef vel tekst til með fleiri veðurvitni má e.t.v. ráðast í leiðréttingar á mælingunum.
[2]
Veðurvitni
Sú almenna regla gildir að því lengri og stærri sem hitabreyting er þeim mun meiri líkur eru á að hennar gæti á stóru svæði. Þannig er ekki gott samband milli meðalhita einstakra ára á Íslandi og hita á Norðurhveli, en sé árunum sem meðaltalið nær yfir fjölgað batnar sambandið mjög.
Sé meðalhiti hár á Íslandi eitt árið er hann það að jafnaði líka á nokkru svæði umhverfis landið. Þetta á við um allar veðurstöðvar heimsins en þó eru sumar stöðvar greinilega betur fallnar en aðrar til ágiskana um veðurfar stærri svæða.
Allmargir umhverfisþættir eru að einhverju leyti háðir veðri. Þeir eru kallaðir veðurvitni (climate proxy, weather proxy). Margir vitna um hitafar, aðrir um úrkomu og enn aðrir um vinda eða sólfar. Sumir þættir gefa einkum til kynna að breyting hafi orðið fremur en nákvæmlega hvað það var sem breyttist. Best er ef hægt er að koma vitnagögnum fyrir í tímaröð og auðvitað er albest ef sú röð er sem samfelldust. Stundum koma stóratburðir fram en ekkert annað og þá er hætta á ferðum varðandi alhæfingar.
Meira ódýrt reikniafl hefur á síðustu tveimur áratugum eða svo breytt möguleikum til að samtvinna gagnaraðir af ýmsu tagi og þannig reynist unnt að vinna með tugi eða hundruð þeirra samtímis. Áður gat það tekið mann marga áratugi að framkvæma samanburðarreikninga sem nú eru gerðir á nokkrum mínútum. Mestur tími fer í forvinnslu og gæðamat á gagnaröðunum. Venjulega kemur í ljós að sumar raðirnar eru svo nátengdar að þær gefa sömu upplýsingar um breytileika og ein þeirra gæti gert.
Röð ársmeðalhita í Reykjavík gefur einhverjar upplýsingar um hitafar á norðurhveli á þeim tíma sem hún nær yfir, en óvíst er að sú áætlun verði neitt betri væri ársmeðalhitaröð frá Keflavíkurflugvelli bætt við. Umtalsverð bót fengist sennilega ef meðahitinn í Winnipeg bættist við og svo koll af kolli með viðbótum frá fleiri stöðvum en nákvæm athugun myndi hins vegar sýna að stöðvarnar eru misgóð viðbót.
Það er eins og breytileiki á sumum svæðum segi meir um heildarmyndina en breytileiki á öðrum og víst er meira að segja að stöku stöð truflar heildina, hún er í lélegu „fréttasambandi“ við umhverfið. Ljóst má vera að þetta á einnig við um vitnaraðir, sumar segja ekki frá neinu nema ástandinu í heimabyggð (og varla það), en aðrar eru í góðum tengslum og eru ótrúlega naskir slefberar.
Háþróaðar reikniaðferðir eru notaðar til að leita uppi hvaða vitni það eru sem hafa greint best frá hitabreytingum síðan mælingar hófust. Svo er gert ráð fyrir því að fyrst þau hafi reynst áreiðanleg síðustu áratugi eða öld hljóti að mega treysta þeim þegar þau segja frá fortíðinni. Vitað er að sum vitnanna ljúga kerfisbundið og í þeim tilvikum verður að leiðrétta fyrir því.
Nefna má trjávöxt sem dæmi en hann er mældur með breidd árhringja eða þéttni viðarins í þeim. Í mörgum tilvikum er góð fylgni milli árhringja og hita á vaxtartíma, árhringirnir vitna því um sumarhita.
Koltvísýringur og fleiri efni, losuð af manna völdum (áburður), geta valdið breytingum á vexti og trjáhringir geta því sagt frá hækkandi eða lækkandi hita eftir atvikum en frásögnin er afmynduð af öðrum ráðandi vaxtarþætti. Tréð „veit“ ekki betur en að það sé að segja satt. Reynt er að leiðrétta fyrir þessu, en sá möguleiki er alltaf fyrir hendi að vitnið hafi í raun og veru hliðrað „sannleikanum“ á kerfisbundinn eða tilviljanakenndan hátt og við látum því blekkjast.
Alloft reynist heppilegt að taka saman nokkrar vitnaraðir og búa til eina og hugmyndin er að þannig megi sía burt eitthvað af tilviljanakenndum breytileika einstakra raða.
Samsetta röð nefnum við fjölvitnaröð (multi-proxy indicator). Þannig hefur t.d. verið búin til samsuða úr mælingum á fjölmörgum styttri ískjörnum á Grænlandi og heitir á ensku „Greenland stacked core“ (Grænlandssamsuðan).
Trjáhringjaraðir eru oftast samsettar á líkan hátt, en einnig er beitt flóknari samsuðuaðgerðum sem ekki verða skýrðar hér.
Áhersla er þó lögð á leit að óháðum breytiþáttum. Tölfræðin er svo öflug að slíkir þættir finnast nær alltaf í gagnasöfnum en oft er hægara sagt en gert að tengja þá raunverulegum orsakavöldum. Alþekktir þættir, svo sem meginlandsárhrif og breiddarstig, mynda einkennismynstur sem auðþekkjanlegt er á kortum.
Tímaháðir þættir mynda líka mynstur og má þar t.d. nefna El nino, iðnaðarmengun síðastliðinna áratuga eða þá NAO. NAO-mynstrið er vel þekkt en orsakir breytileika þess eru óþekktar.
Þáttagreininguna má því líka kalla mynsturgreiningu. [Sé leitað að óháðum þáttum er hún kölluð hornrétt og ef þáttunum er ekki hægt að lýsa á eðlisfræðilegan hátt er hún kölluð reynslufallagreining. Hornrétt reynslufallagreining = empirical orthogonal function analysis.]
