Baza danych

Podstawę bazy danych stanowiły wieloletnie serie dobowych danych meteorologicznych pochodzących z sieci stacji meteorologicznych zlokalizowanych na terenie Niemiec (DWD), Czech (CHMU) i Polski (IMGW-PIB). Podstawę badań i analiz w projekcie, ze względu na dostępność danych dla obszaru opracowania, stanowiły dane z wielolecia 1971‐2010.

Tabela: Podstawowe elementy i wybrane wskaźniki klimatyczne

Do analizy współczesnych warunków klimatycznych oraz do opracowania projekcji klimatu i modelowania bilansu wodnego niezbędne są możliwie długie, nieprzerwane ciągi danych pomiarowych. Niehomogeniczne lub błędne dane mogą prowadzić do fałszywych wniosków. Na zlecenie Partnera Wiodącego z Katedry Meteorologii Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie przeprowadzono następujące kroki mające na celu utworzenie transgranicznej, jednolitej bazy danych o wysokiej jakości (Bernhofer i Franke 2013 r.):

• sprawdzenie wiarygodności i korekta
• uzupełnienie luk pomiarowych
• sprawdzenie jednorodności

Sprawdzenie wiarygodności i korekta

Sprawdzono uwarunkowane właściwościami fizycznymi wartości graniczne zakresu elementów klimatu, w przypadku ich przekroczenia wartości te były odrzucane i traktowane jako luki pomiarowe. Następnie sprawdzono i ewentualnie skorygowano wartości temperatury minimalnej, średniej i maksymalnej, tak aby np. temperatura minimalna była zawsze niższa od temperatury maksymalnej.

Uzupełnienie luk

Uzupełnienie luk zostało przeprowadzone w 4 etapach: 

• Uzupełnianie elementów klimatu na podstawie danych z tej samej stacji (dotyczy: prężności pary wodnej, wilgotności względnej, usłonecznienia)     
• Uzupełnianie elementów klimatu na podstawie danych z sąsiednich stacji (dotyczy: temperatury maksymalnej, temperatury średniej, temperatury minimalnej, opadu atmosferycznego, wilgotności względnej, usłonecznienia, prędkości wiatru)     
• Uzupełnienie elementów klimatu na podstawie danych z tej samej stacji, wyznaczonych przy pomocy dwóch powyższych metod (dotyczy: prężności pary wodnej, ciśnienia powietrza)     
• Obliczenie zmiennych drugorzędnych na podstawie danych z tej samej stacji (dotyczy: opadu skorygowanego, promieniowania całkowitego, parowania potencjalnego, ewapotranspiracji wskaźnikowej)

Podstawowym wymogiem uzupełniania luk była dostępność danych z przynajmniej 2/3 okresu 1971‐2010. Wiarygodne uzupełnienie luk nie jest możliwe, gdy brakuje ponad 1/3 danych określonego zbioru, w takich przypadkach uzupełnianie nie było przeprowadzane. Cztery etapy uzupełniania luk zostało w szczegółach objaśnione tutaj.

Poniższy wykres przedstawia procentowy udział danych: oryginalnych, uzupełnionych i luk pomiarowych oraz danych obliczonych i skorygowanych (przez sprawdzenie wiarygodności) w szeregach czasowych poszczególnych elementów klimatu dla okresu 1971-2010.

Sprawdzenie jednorodności

Szeregi czasowe opadów i temperatury powietrza poddane zostały kompleksowemu sprawdzeniu jednorodności. Przed uzupełnieniem luk należało sprawdzić czy nie została zerwana jednorodność, spowodowana na przykład przez zmianę urządzeń pomiarowych lub przeniesienie stacji. Ponowne sprawdzenie danych po uzupełnieniu luk pozwala na identyfikację niejednorodności, które powstały po zastosowaniu algorytmów uzupełniania
danych.

Szczegóły sprawdzania jednorodności zestawiono tutaj.

Badane szeregi czasowe temperatury powietrza i opadów mogą zostać uznane za jednorodne po wcześniejszym sprawdzeniu. Jedynie wspomniane już powyżej dane ze stacji Szrenica oraz usłonecznienie ze stacji: Kubschutz, Słubice, Zgorzelec i Szczawno-Zdrój zostały wykluczone ze względu na niejednorodność.

Po sprawdzeniu jednorodności i wypełnieniu luk pomiarowych powstała baza danych ze sprawdzonymi, kompletnymi seriami, które mogły być wykorzystane do dalszych analiz w projekcie. Ze względu na transgraniczny charakter, serie pomiarowe stanowią bardzo cenne źródło danych dla badań związanych z warunkami meteorologicznymi i hydrologicznymi regionu.
Po uzupełnieniu luk oraz w wyniku zastosowanych testów na badanie jednorodności, uzyskany został transgraniczny, sprawdzony i pozbawiony nieciągłości zbiór danych do dalszych analiz w projekcie (Bernhofer i Franke, 2013). Uzyskana została wysokiej jakości baza danych meteorologicznych obejmująca obszar transgraniczny uwzględniony w projekcie Neymo.

Bibliografia:

BERNHOFER C, FRANKE J (2013 r.): Aufbereitung meteorologischer Daten für die Verwendung im Klimamodell im Rahmen des Projektes Neymo. Abschlussbericht (Przetwarzanie danych meteorologicznych do wykorzystania w modelu klimatycznym w ramach projektu Neymo. Sprawozdanie końcowe), 35 str., niepublikowane.

• Glosariusz: Sprawdzanie jednorodności