דפים

24 ביולי 2020

שינויי הטמפרטורה בתחנות הרחוקות מ"אי החום העירוני".

מאת: פרופ. מיכה קליין

מחקרים רבים העוסקים בהתחממות הגלובלית מציגים ערכים שהם ערכי ממוצע המחושבים ממספר רב של תחנות מדידה. כך נוצר הגרף המלווה כמעט כל מאמר העוסק בנושא ההתחממות הגלובלית.

איור 1.

איור 1. ממוצע האנומליה בטמפרטורה הגלובלית ים-יבשה. עלייה של כ-מעלה ב-140 השנים האחרונות.

כמו חישוב כל ממוצע הדבר מחייב שאוכלוסיית התחנות שייכת "לאוכלוסיה אחת ברת השוואה".אך במקרה של תחנות אקלימיות יש ערבוב של שתי קבוצות, התחנות שמושפעות "מאי החום העירוני" ולעומתן תחנות כפריות,מדבריות, וקוטביות הרחוקות מכל השפעה של העיר על הטמפרטורה בהן.

על השפעת העיר יש מאמרים רבים, וכולם מצביעים על עליית הטמפרטורה בתחומי העיר איור 2 מדגים בצורה סכמתית את "אי החום העירוני".




 איור 2. חתך סכמתי של הטמפרטורה בעיר ובסביבתה.

ההשפעה העיקרית של "אי החום העירוני" החלה רק באמצע המאה הקודמת אז החלה ההתפתחות המואצת של התחבורה והבניה. הדבר מודגם באיור 3 בו מוצג השינוי באזור בנוי ובאזור כפרי מאז שנת 1900 ונראה כי השינוי בשני האזורים היה דומה עד שנת 1960 ומאז יש שינוי בולט בין האזור העירוני לאזור הכפרי.
איור 3. השינוי באזור העירוני לעומת השינוי באזור הכפרי.

פיזור התחנות האקלימיות בעולם נותן ביטוי יתר לאזורים עירוניים.
בכתבה זו אנסה להציג  תוצאות רק מתחנות שמיקומם רחוק מערים גדולות. כאשר הנחת הבסיס אומרת כי אם טענת ההתחממות הגלובלית נכונה הרי גם בתחנות הרחוקות מערים תתקבל מגמה של עליה בטמפרטורה ובעיקר מראשית שנות ה-50 של המאה הקודמת.

תחנות שמצפון ומדרום לחוגי הקוטב.
בקווי הרוחב שמעבר לחוגי הקטבים, 66.5 מעלות צפון ודרום האוכלוסיה דלילה מאד ומימלא אין שם אזורים עירוניים לכן כל שינוי אקלימי שנמדד הוא כתוצאה של שינוי אקלימי (פרט למקרים של פעילות וולקנית ברחבים גיאוגרפים אלה כפי שצויין בכתבה שפורסמה בבלוג הירוק ביחס לאנטרקטיקה ).

הקוטב הצפוני
שינויי הטמפרטורה באזור הקוטב הצפוני.מוצגות תוצאות מכמה אזורים.

איור 4 מציג את השתנות הטמפרטורה בשנים 1920-2016 בתחנות קנדיות שמצפון לקו רוחב 70 צפון.

איור 4 שינויי הטמפרטוה בשנים 1920-2016 מצפון לקו רוחב 70 צפון.

סיביר הנמצאת גם היא בחלקה מצפון לחוג הארקטי מוצגת באיור 5, האיור מייצג ממוצע של 18 תחנות אקלים , הקוים בצבעים השונים הם ממוצע רץ לתקופות שונות


איור 5. השתנות האנומךיה בטמפרטורה כפי שנמדדה ב-18 תחנות בסיביר.

המקרה של גרינלנד הממוקמת בין קוי רוחב 68-80 נלמד במחקרים רבים שכן בהמיספירה הצפונית זהו מקור המים העיקרי לעלייה בגובה פני הים. איור 6.


איור 6. השינויים באנומלית הטמפרטורה בגרינלנד בשנים 1850-2019.

בכל שלשת האזורים נראה כי הטמפרטורה לפני כ- 80 שנה היתה דומה ואף גבוהה מאשר הטמפרטורה כיום.
הטמפרטורה השנתית הממוצעת בארבע תחנות ב"טבעת הארקטית" מוצגות באיור 7.  התחנות ( המיספור לפי הןפעתם בתחתית האיור): תחנה 1- אי ברוסיה בקו רוחב 80 צפון. תחנה 2- נמל הגרינלנד קו רוחב 77 צפון, תחנה 3- אי ברוסיה קו רוחב 82 צפון, תחנה 4- בשפיצברגן ששיכת לנורבגיה. כדאי לשים לב כי הטמפרטורה בתחנה 4 גבוהה יותר עקב השפעת זרם הגולף המגיע לצפון נורבגיה.



איור 7. השתנות הטמפרטורה ב"טבעת הארקטית".

הקוטב הדרומי
את התוצאות של 13 תחנות קבועות בקוטב הדרומי כבר ניתחתי בכתבה קודמת, כאן הביא כמה מחקרים נוספים שבכולם מתקבלת אותה מגמה, של חוסר שינוי בטמפרטורה, תוצאות של שני מחקרים מתוך רבים.
מחקרו של מורנר וחבריו משנת 2018. הם מציגים את האנומליה בטמפרטורות אנטרקטיקה כפי שנמדדו על ידי לווינים בשנים 1979-2016 ,גרף עליון, וכפי שנמדדו בתחנות הקרקע בשנים 1957-2016,גרף תחתון, בשניהם לא נראית כל עלייה בטמפרטורה.





איור 8 שינויי האנומליה בטמפרטורה באנטרקטיקה כפי שנמדדה מלווינים גרף עליון ומתחנות קרקע גרף תחתון.( מקור Morner et al 2018  )
מחקר נוסף מוצג באיור 9 וכאן מציינים החוקרים אפשרות של התקררות קטנה.




איור 9. שינויי האנומליה בטמפרטורה באנטרקטיקה המראים התקררות קלה.
גרף המציג את כל תחנות אנרקטיקה מופיע גם באיור 10, בו ניתן ביטוי לטמפרטורה השונה בחלקים שונים של היבשת.  55 - מעלות בתחנת ווסטוק בקוטב , וטמפרטורות של כ 10 - לאורך החופים.

איור 10 . תחנות אנטרקטיקה .

סיכום ביינים
לא נמדדה עלייה בטמפרטורת פני השטח באזורי הקטבים, בקוטב הצפוני בלמעלה ממאה בשנים האחרונות ובקוטב הדרומי בעשרות השנים האחרונות.

אזורי מדבר.
אזורי המדבר רחוקים מערים ובעיקר מערים גדולות עקב האקלים הלא נוח בהם.( כמובן יש מעט ערים חריגות ראה לס-ואגס).
הטמפרטורה השנתית הממוצעת בחמש תחנות במדבר מָאוֹ-ווּסוּ ( Máowūsù )במרכז סין בשנים 1985-2013 מוצגת באיור 11. נראה כי יש מתאם בין התחנות אך לא ניראת עלייה מגמתית. אפילו ניתן לומר כי מאז שנת 1998 יש ירידה קלה.

באיור 11. הטמפרטורה השנתית הממוצעת בחמש תחנות במדבר מָאוֹ-ווּסוּ במרכז סין בשנים 1985-2013
במחקר מקיף שאסף נתונים מתשעה מדבריות שונים בעולם עולה כי ב-13 שנות המחקר 2003-2015 לא ניכרת עלייה מגמתית בטמפרטורת המדבריות. איור 12 .

איור 12. הטמפרטורות בתשעה מדבריות בשנים 2002-2015.

למדבריות ארה"ב יש רקורד ארוך יותר של נתונים. ומבין תחנות אלה בחרתי להציג שתי תחנות בהם יש רקורד של למעלה מ-50 שנה. איור .13




איור 13. השינוי באנומליות הטמפרטורה בתחנות מדבריות בארה"ב.
מקור: 
http://berkeleyearth.lbl.gov/stations/33389 


סיכום ביניים

במדבריות שונים בעולם שכולם רחוקים מכל השפעה אפשרית של "אי החום עירוני" לא מודגמת עליה בטמפרטורה.

אזורים כפריים. מדרום לחוג הארקטי
בקבוצה זו של תחנות יש הרבה מאד מחקרים הן אזוריים והן על תחנות בודדות. המקרה הראשון שאציג הוא של התחנה בעיירה הכפרית הקטנה מוריס במינסוטה אשר בארה"ב. בעיירה יש רקורד אקלימי משנת 1886-היום. איור 14 מתאר את שינויי הטמפרטורה הממוצעת בעיירה. ניתן לראות שינויי טמפרטורה מחזוריים ,כאשר שיאי הטמפרטורה היו בשנות ה-30 של המאה הקודמת.

     
איור 14. שינויי הטמפרטורה במוריס בשנים 1886-2016.

שבדיה,פינלנד ואיסלנד, נמצאות ברובן מדרום לחוג הארקטי ולכן יופיעו כקבוצה אחת איור 15 מציג את תוצאות השינוי בטמפרטורה במדינות אלה.
איסלנד ממוקמת בקווי רוחב 64-66 צפון ממש מדרום לחוג הקוטב. השינויי בטמפרטורת יוני בשלש תחנות איסלנד בשנים 2000-2019 מוצג באיור 15 א. באיור 15 ב מוצגות שש תחנות בפינלנד בשנים 1995-2019, ובאיור 15 ג מוצגות שש תחנות בשבדיה בשנים 1995-2019.

 מעל: איור 15 א - איסלנד מתחת  איור 15 ב פינלנד



 מתחת: איור 15 ג. -שבדיה





מחקרים הכותבים על תוצאות דומות יש באזורים כפריים רבים באזור הממוזג בהמיספירה הצפונית.

בהמיספירה הדרומית

השפעת "אי החום העירוני" נלמדה במחקר מקיף באוסטרליה במחקר זה הופרדו התוצאות של אזורי העיר והכפר. התוצאות לערים מלברון וסידני בשנים 1840-2018 מוצגות באיור 16 , ומראות עלייה ברורה בטמפרטורה. בולטת מאד העלייה המוגבר מאז שנת 1960.



איור 16. השתנות הטמפרטורה במלברון ,גרף עליון, וסידני, גרף תחתון.
התחנות הכפריות באוסטרליה מראות מגמה לגמרי שונה.באיור 17 מוצגות תוצאות של שלש תחנות ובכולן יש מגמה ברורה של ירידה בטמפרטורה. 



איור 17. השינוי בטמפרטורה בתחנות כפריות באוסטרליה

מקרה נוסף המייצג את חצי הכדור הדרומי הוא מחקר נרחב המציג 15 תחנות אקלים בניו-זילנד ,איור 18. לא לכל התחנות יש רצף רישום אך הגרף בכללותו מציג 130 שנות מדידה, 1880-2010 .נראה כי יש הבדלי טמפרטורה בתחנות השונות אך מגמת שינוי של עלייה כללית או ירידה כללית אין. 


איור 18. "ספגטי גרף" של 15 של הטמפרטורות ב-15 תחנות בניו-זילנד.
החלק של דרום אמריקה שמדרום למשווה מראה שהתחנות לא מראות שינוי מגמתי בטמפרטורה , בשנים 1900-2010 . 25 התחנות המוצגות באיור זה ממוקמות בין קווי הרוחב 40-55 דרום.

איור 19. השתנות הטמפרטורה ב-25 תחנות בדרום אמריקה בין קווי רוחב 40-55 דרום.

מסקנת ביניים
במדינות בהם יש מערך מחקר מפותח בחצי הכדור הדרומי,ניו-זילנד,אוסטרליה ארגנטינה וצ'ילי, לא נמדדת עלייה בטמפרטורה במשך מאה השנים האחרונות , פרט לתחנות עירוניות.

סיכום
כל מחקרי השינוי האקלימי הדוגמים את תחנות האקלים כאילו הן אוכלוסיה הומוגנית ולכן ניתן לחשב את הממוצע של כלל התחנות, מתעלמים מגורם "אי החום העירוני" ולכן התוצאות המובאות במחקרים אלה הן תוצאות מוטות לכיון התחממות ולאו דווקא התחממות גלובלית.


7 תגובות:

שלומי אמר/ה...

כן, אבל מה לגבי ה-SST's ? גם שם אין מגמה ? נראה לי שמעידן הלווין יש מגמה חיובית...

מיכה אמר/ה...

שלומי
לא מחקרים רבים גם של NOAA מסביב לאנטרקטיקה מראים כי הטמפרטורה של מי הים לא עלו , יש מחקרים שמראים אפילו ירידה . אני מדבר על זה באחת מההרצאות המוקלטות.
מיכה

יעקב אמר/ה...

https://wattsupwiththat.com/2010/01/07/cru-3b-urban-warm-bias-in-ghcn/

באתר למעלה נעשתה השוואה בין תחנות מדידה כפריות מול עירוניות - אורבניות. ברור שתחנות מדידה אורבניות מראות התחממות יותר גדולה מהכפריות.
יחד עם זאת - גם המדידות של תחנות כפריות מראות התחממות כולשהי. וכן - מדידות הלוויין.

גילעד דרורי אמר/ה...

מאמר מעניין, תודה מיכה.

להבנתי, התחנות האלו דוגמות את הטמפרטורה בנקודות מסוימות, על פני השטח של כדור הארץ. אם אנחנו מעוניינים בבדיקה כללית, של התחממות גלובלית ("חום נכנס לעומת חום יוצא"), לא פשוט יותר לשלוח לווינים שידגמו קרינת גוף שחור, שמגיעה ונפלטת מהכדור?

שלומי אמר/ה...

גלעד, האי-ודאות של מדידות מהסוג הזה הוא באותו סדר גודל של האילוץ הקרינתי שנדרש להסביר את ההתחממות (וטוב שכך אחרת אם ההתחממות הייתה הרבה יותר גדולה היינו רואים את האות הזה חזק יותר מהחלל).
ראה למשך את https://journals.ametsoc.org/jcli/article/31/2/895/92448/Clouds-and-the-Earth-s-Radiant-Energy-System-CERES.

טוביה ראש הנקרה אמר/ה...

קראתי בעיון את הגרפים . מה ההסבר לשינויים הקיצוניים בשנים האחרונות באזורים שונים , הגורמים לשיטפונות קיצוניים ורמות טמפרטורה קיצונים בחורף ובקיץ.? בתקשורת מיחסים זאת להתחממות הגלובלית. .

טוביה

יעקב אמר/ה...

אין שינויים קיצוניים, אין שטפונות קיצוניים ואין רמות טמפרטורה קיצוניות בחורף או בקיץ.
אף אחת מהתופעות הנ"ל אינה חריגה.
סופות, שטפונות, טמפרטורות קיצוניות, בצורת - תמיד היו, תמיד התרחשו כול כמה שנים.
אין שום נתון שמראה שהתרחשות תופעות אלו היא חריגה בזמן האחרון. אין שום נתון שמצביע על עלייה או החמרה בתופעות אלו בשנים האחרונות.

זה שהיום מצביעים על כול בצורת, שיטפון או שריפת יער וצועקים: "געוואלט התחממות גלובאלית" זו טכניקה של תעמולה. אין לזה בסיס מדעי או עובדתי.