Autokorrelation der Wintertemperaturen Mitteleuropas

Hallo,

ist nicht gerade aktuell, aber bis Dezember wird sich an den statistischen Zusammenhängen auch nichts mehr ändern. Dies ist einerseits eine Spielerei, andererseits sind auf jeden Fall „Kalt – und Mildwinterblöcke“ (aufgelöst in Monaten) zu sehen (schön fürs Auge), über deren Existenz oder Nichtexistenz oft diskutiert wurde und wird (ich glaube, sowohl Pro als auch Contra haben zum Teil recht, man sieht „Blöcke“, aber mit sehr niedrigen Korrelationskoeffizienten). Eine wirkliche Prognose lässt sich auf diesen Beziehungen wohl nicht aufbauen, trotzdem habe ich mal eine Umsetzung in Zirkulation (Bodendruck – und Temperaturanomalien) durchgeführt.

Mitteleuropa ist hier definiert als 47.5 – 55°N 5 – 15°E und ich habe die 850hPa Temperatur verwendet (Flächenmittel).

Autokorrelation der Temperaturen im Dezember (Mitteleuropa):

Dezember Autokor Temp ME

 

Ich ziehe nur Jahre mit mindestens 0.10 bzw. -0.10 bzw. -0.15 heran (was wenig genug ist, eigentlich nur eine symbolische Größe, aber jeweils die „Spitzenwerte“).

Der Dezember ist danach positiv korreliert mit dem Dezember des Vorjahrs, vor 2, 15, 29, 32, 41 und 43 Jahren. Negativ korreliert ist der Dezember mit dem Dezember vor 16, 22, 23, 25, 37 und 46 Jahren.

Wenn dies nun für den Dezember 2017 umgesetzt wird, ergibt sich folgendes Bild für die Bodendruckanomalie (ich unterstelle bestimmte Rhythmen des Bodendrucks auf der NH, die sich gegenseitig verstärken, abschwächen, neutralisieren):

Die Jahre mit Negativkorrelation werden mit Minus – Zeichen versehen, also wenn zum Beispiel der Dezember vor 16 Jahren negativ korreliert ist, dann heißt dies, wenn damals die Temperaturabweichung positiv war, ist sie jetzt negativ und wenn sie damals negativ war, ist sie jetzt positiv. Dies habe ich dann auch für die Bodendruckanomalien übernommen.

Bodendruckanomalien:

5ZoQFKMnSK

Temperaturanomalien:

YyLbFOOH85

Januar:

Januar Autokor Temp ME

 

Der Januar ist positiv korreliert mit dem Januar vor 1 Jahr, vor 2, 9, 16, 18, 19, 24 und 25 Jahren, negativ korreliert mit dem Januar vor 11, 12, 21, 29, 30 und 36 Jahren

Bodendruckanomalien:

fAhFoRi7Sx

Temperaturanomalien:

_ju2VR6cRL

Februar:

Februar Autokor Temp ME

 

Der Februar ist positiv korreliert mit dem Februar vor 8, 13, 16 und 18 Jahren, negativ mit dem Februar vor 4, 11, 12, 20, 33, 37, 46 und 52 Jahren.

Bodendruckanomalien:

 

Me0Sbb3Gng

 

Temperaturanomalien:

CEfcbhNz0I

Wie gesagt, dies ist keine Prognose. Trotzdem werde ich im März diese Zusammenhänge überprüfen.

Gruß

KHB

Nordhemisphärische Auswirkungen der SSTs im Pacific Warm Pool

Hallo,

als Ergänzung zu meinem Beitrag über die Beziehungen der SSTs des Indischen Ozeans zum mitteleuropäischen Sommer, möchte ich jetzt die Thematik noch ausweiten und alle Monate einzeln einbeziehen.

Der Einfachheit halber wähle ich hierbei den Pacific Warm Pool  (15°N – 15°S 60 – 170°E), wobei der von mir in den letzten Beiträgen herangezogene Bereich des Indischen Ozeans einen Teil des Pacific Warm Pools darstellt. Die Beziehung wird in Form einer linearen Regression ausgedrückt. Der Zeitraum umfasst die Jahre 1948 bis 2008 (übernommen von NOAA/ESRL Physical Sciences Division). In den letzten 10 Jahren dürfte sich in den Beziehungen insgesamt sicherlich wenig verändert haben, was Beobachtungen bestätigen.

Ich habe dabei jeweils den zeitlichen Abstand ausgewählt, der die engste Beziehung zwischen SSTs des Pacific Warm Pools und dem nordhemisphärischen Bodendruck bzw. Geopotential ausdrückt. Der Abstand variiert zwischen 1 Monat und 6 Monaten, Durchschnitt 4,4 Monate, d. h. im Durchschnitt zeigt der Pacific Warm Pool 4,4 Monate später seine jeweiligen größten nordhemisphärischen Auswirkungen. Wie auf den Karten zu sehen ist, sind diese Auswirkungen keineswegs uniform, interagieren sie doch auf zeitlicher und räumlicher Ebene mit einer Vielzahl anderer Einflussfaktoren.

Januar:

Zeitlicher Abstand 5 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Februar:

Zeitlicher Abstand 6 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

März

Zeitlicher Abstand 2 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

April:

Zeitlicher Abstand 6 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Mai:

Zeitlicher Abstand 2 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Juni:

Zeitlicher Abstand 6 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Juli:

Zeitlicher Abstand 6 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

August:

Zeitlicher Abstand 1 Monat

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

September:

Zeitlicher Abstand 6 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Oktober:

Zeitlicher Abstand 6 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

November:

Zeitlicher Abstand 3 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Dezember:

Zeitlicher Abstand 4 Monate

Bodendruck:

91

 

Geopot500:

91

 

Gruß

KHB

 

 

SSTs und mitteleuropäischer Sommer

Hallo,

in meinem Beitrag „Hitzegarantie für den mitteleuropäischen Sommer“ hatte ich 2 unterschiedliche Sommertypen gegenübergestellt, die kühlen Sommer 1961 – 80 und die warmen Sommer 1997 – 2016.

Es stellt sich nun die Frage nach den Ursachen dieser Unterschiede (abgesehen von allgemeiner globaler Erwärmung, zum großen Teil anthropogen geschuldet). Kandidaten sind in erster Linie die SSTs:

9s5iXwYgut

Zunächst kann festgestellt werden, dass der gesamte Nordatlantik im Zeitraum 1997 bis 2016 wärmer ist als im Zeitraum 1961 – 80, allerdings in unterschiedlicher Weise, die geringste Erwärmung gab es im Bereich 40 bis 45°N 22.5 bis 32.5°W. Aus diesen SSTs kann zunächst geschlossen werden, dass ein kalter Atlantik nicht zwangsläufig zu warmen mitteleuropäischen Sommern führt und ein warmer nicht unbedingt zu kalten.

Als nächstes stelle ich nun den 10 wärmsten mitteleuropäischen Sommern seit 1948 die 10 kältesten gegenüber, um hier eventuell Anhaltspunkte zu finden.

uUbLJRoyRl

Und in der Tat finden sich hier mehrere Kandidaten: Zunächst fällt der kalte Fleck im Nordatlantik bei Grönland – Island auf, also tiefe SSTs bei warmen ME Sommern. Des Weiteren fällt auf: Hohe SSTs vor der amerikanischen Ostküste, im Nino 1+2 Bereich und im Indischen Ozean.

Korreliere ich nun diese 4 Bereiche mit den Sommertemperaturen Mitteleuropas im Gesamtzeitraum 1948 bis 2016, so erhalte ich für

die SSTs bei Grönland einen Koeffizienten von  -0.007

die amerikanische Ostküste: 0.300

Nino 1+2: 0.140

den Indischen Ozean: 0.520

Auf Grund dieser Zahlen ist der Indische Ozean Kandidat Nr. 1 für die Sommertemperatur in ME. So verwende ich als nächstes die 10 Sommer mit den höchsten SSTs im Indischen Ozean sowie die 10 Sommer mit den niedrigsten und subtrahiere:

XswnoMvFPx

Dieses Bild ist bekannt und es bedeutet, im Indischen Ozean spielt die Musik, der Atlantik tanzt nach dieser Melodie und die Sommertemperaturen in ME haben sich danach zu richten.

vgl.: Yang / Lin / Lin / Huang: Basin mode of Indian Ocean sea surface temperature and Northern Hemisphere circumglobal teleconnection. Geophysical Research Letters. V. 36. 2009.

http://aos.wisc.edu/~zliu/publications/09_GRL_YangJL_IOB_CGT.pdf

 

……….wer die Musik bezahlt, bestimmt, was gespielt wird, beim Bodendruck……

X1mox6Hmia

 

………….beim Geopot500:

jJQTrRnax2

………….oder dargestellt als lineare Regression bei Führung des Pacific Warm Pools (der in den Indischen Ozean hineinreicht) von 3 Monaten:

91

 

………….beim Geopot200:

rQocHzcABo

…………..bei der Bodentemperatur:

2dBpAx2_E5

……………..bei der 850hPa Temperatur:

 

yLQTDEAI66

So lässt sich mit Hilfe der SSTs der amerikanischen Ostküste (45 – 50°N 60 – 65°W), des Bereichs Nino 1+2 (hier: 10°S – 0 80 – 90°W), des Indischen Ozeans (5 – 15°S 70 – 80°E) sowie des Atlantik (40 – 45°N 22.5 – 32.5°W) die mitteleuropäische Sommertemperatur recht gut abbilden:

Temperatur ME Sommer Indischer Ozean

 

1 steht für  das Jahr 1948 (jeweils Juni – August)…………………………69 folglich für das Jahr 2016

MAE: 0.3660

RMSE: 0.4823

R: 0.8374

R²: 0.7013

Gruß

KHB

 

 

 

Hitzegarantie für den mitteleuropäischen Sommer

Hallo,

seit 1997 lagen alle (20) Sommer in Deutschland über dem Klimamittel 1961 – 90. Dies ist sicherlich der allgemeinen – zum großen Teil anthropogen verursachten – Erwärmung geschuldet, zu einem gewissen Teil aber auch einer grundlegenden Zirkulationsänderung  im europäisch – atlantischen Raum, die natürlich ihrerseits ebenfalls anthropogene Ursachen haben kann.

Ich möchte im Folgenden 2 Zeitabschnitte gegenüberstellen, die Zeit „kühler Sommer“ in Mitteleuropa, 1961 – 80, die aber nur im Vergleich zu heute kühl erscheint, bezogen auf die 200 davor liegenden Jahren bildet dieser Zeitraum temperaturmäßig das Mittelfeld, Temperaturdurchschnitt in Deutschland 16,2°C.

Und dann den Zeitraum „warmer Sommer“, 1997 – 2016, Temperaturdurchschnitt in Deutschland 17,4°C, ergibt eine Erwärmung um 1,2 K.

Um lokale Effekte auszuschließen, verwende ich hier die 850hPa – Temperatur, jedoch ist die Erwärmung um 1,2 K in Deutschland auch hier gut zu erkennen:

M3VOMA3sJK

Wie zu sehen ist, ist es nicht nur einfach so irgendwie wärmer geworden, über dem nahen Ostatlantik (20 – 30°N 60 – 20°W) um bis zu 3 K, über dem westlichen Mittelmeer um nahezu 2,5 K, ebenso über Südosteuropa und dem Schwarzen Meer.

Es scheint auch so, als seien diese Gebiete maximaler Erwärmung in SW – NO – Richtung angeordnet. Diese Anordnung gilt auch für die weniger stark erwärmten Gebiete über dem Atlantik von 40 – 50°N ausgehend und im Bereich 70 – 90° endend und auch über Nordafrika mit wenig oder gar keiner Erwärmung, 10 – 30°N, nordostwärts ausgreifend, dicht daneben ein weiteres Gebiet maximaler Erwärmung, 10 – 20°N 20 – 40°E, welches nach Norden Anschluss an das Mittelmeer – und Schwarzmeergebiet findet.

Betrachtet man die Veränderungen im Luftdruckbild, versteht man auch die Temperaturveränderungen besser:

d6azpXiL1a

Druckanstieg über Grönland einerseits und über Afrika, dem südlichen Mitteleuropa, Südosteuropa, Osteuropa, dem Nahen Osten andererseits und Druckabnahme westlich der Britischen Inseln – mit Schleppe nach Nordamerika –  begünstigen über Südwest – West – Mittel – und Südosteuropa Süd – bis Südwestwinde bzw. – strömung.

Auf diese Weise wird die um 2 bis 3 K wärmere Luft – im Vergleich zu 1961 – 90 – auf direktem Wege vom Ostatlantik und dem westlichen Mittelmeer nach Mitteleuropa geführt. Gleichzeitig werden Kaltlufteinbrüche aus Nordwest (wegen des tiefen Drucks bei GB) unterbunden bzw. beschränken sich auf nur wenige Tage, bestimmen aber auf keinen Fall das Gepräge eines Sommers (nicht eines einzigen seit 1997).

Vielmehr stellt sich nach vorübergehender leichter Abkühlung (Meeresluft aus SW oder W) immer wieder die Grundstruktur ein, also tiefer Druck GB mit Austrogung über dem Ostatlantik und östlich davon Aufstylen hohen Drucks aus dem Mittelmeer. Grob gesagt, es wechseln also heiße Hochdruckphasen (viel Sonnenschein) mit feucht – warmen SW – Gewitterlagen, bei geringer nächtlicher Abkühlung (in feuchter Luft). Im Endeffekt führt beides zu hohen Durchschnittstemperaturen.

Gestützt wird diese Konstellation auf der 500hPa – Ebene:

iByGpJbGiY

Dies bedeutet große Stabilität bzw. immerwährende Wiederkehr dieses Musters, zumal es auch auf der 200hPa – Ebene deutlich zu erkennen ist:

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So sind Hitzesommer in Mitteleuropa für die nächsten 5, 10, 20 oder 200 ? Jahre garantiert und (vor)programmiert. Allerdings ist dieses höchstens eine Langfristprognose der besonderen Art.

Gruß

KHB

Verifikation der Juni 2017 – Prognose

Hallo,

in meinem Beitrag vom 11. Mai 2017 „Temperaturen West – und Mitteleuropas als Folge rhythmischer Druckschwankungen über dem Nordpazifik und Nordatlantik (im Juni)“ prognostizierte ich für Juni 2017 für genannten Bereich (definiert als 47.5 – 55°N 10°W – 17.5°E): Zugehörigkeit zum warmen Drittel (des Zeitraums 1987 – 2016). Die Durchschnittstemperatur des warmen Drittels beträgt 15,551°C, diesen Wert habe ich dann als Prognose verwendet. Tatsächlich eingetreten ist 16,195°C, die Abweichung beträgt also 0,644 K (kältester Juni seit 1987 war der Juni des Jahres 1991 mit 12,772°C und den wärmsten Juni gab es im Jahre 2003 mit 16,808°C). Der Juni 2017 war damit zweitwärmster Juni seit 1987.

Dies war meine Prognose für die NH (Geopotanomalie 500hPa):

ocrCd2STEN

Tatsächlich eingetreten ist dies:

AFvWY740uB

Insgesamt kann man sagen, die Prognose ist eine „abgemilderte“ Form der Realität, die Realität ist markanter.

Das tiefe Geopotential im Raum Island wurde erkannt (auch die Schleppe Richtung Nordamerika), ebenso das hohe Geopotential über dem südlichen Europa. Das tiefe Geopotential über Nordwestrussland erscheint in der Prognose lediglich als neutrale Zone. Das prognostizierte hohe Geopotential über Sibirien wurde entlang der Nordküste durchbrochen. Über der Davisstraße und Grönland ist das vorhergesagte hohe Geopotential in der Realität nur rudimentär über der Hudsonbay und Spitzbergen zu finden. Die Zone neutraler Verhältnisse oder leicht negativer Geopotentialanomalien über Nordamerika ist in etwa korrekt erkannt.

Hier noch die graphische Gegenüberstellung von Prognose Juni 2017 und Realität (72 Zonen der NH):

Juni 2017 Geopot Prognose Realität

 

MAE: 13,29

RMSE: 18,68

R²: 0.9905

Gruß

KHB

Juli 2017 und Folgemonate

Hallo,

Methode habe ich erklärt, Ähnlichkeit der Monate Januar bis Juni im Allgemeinen und Juni im Besonderen.

Der wirkliche Juni 2017, Geopot500:

AFvWY740uB

Die Rekonstruktion des Juni 2017 mit Hilfe der Vergleichsjahre:Sk09TrQVBs

Bei  Rekonstruktion des Zeitraums Januar bis Juni 2017 mit Hilfe der Vergleichsjahre (aus 1951 – 2016)  beträgt die Abweichung zur Wirklichkeit Januar bis Juni 2017 (ca. 3500 Einzeldaten):

MAE: 23,47

RMSE: 31,88

R²: 0.9875

Dies sieht dann so aus (wie beschrieben, wurde die NH in 72 Zonen eingeteilt, 1 Zone umfasst jeweils 15 Breitengrade und 30 Längengrade, man sieht hier also den tatsächlichen Verlauf der 6 Monate Januar bis Juni 2017 sowie den mit Hilfe der Vergleichsjahre rekonstruierten Verlauf):

Juni 2017 Rekonstruktion

Bei  Rekonstruktion des Juni 2017 beträgt die Abweichung zur Wirklichkeit des Juni 2017 (ca. 600 Einzeldaten), Erklärung wie oben, nur ausschließlich auf den Juni 2017 bezogen wie folgt:

MAE: 11,01

RMSE: 14,55

R²: 0.9942

Juni 2017 Rekonstruktion nur Juni

Prognose für Juli 2017:

gNkOLUS245

………für den August 2017:

I0OCopqzae

…………den September 2017:

4fFJS_uDFf

Gruß

KHB