Европейская климатическая оценка и набор данных (ECA&D) представляет собой базу данных ежедневных наблюдений метеорологических станций по всей Европе и постепенно расширяется на страны Ближнего Востока и Северной Африки . ECA&D получил статус Регионального климатического центра для данных наблюдений с высоким разрешением в Регионе VI Всемирной метеорологической организации (Европа и Ближний Восток).
Целью ECA&D является мониторинг и анализ климата и изменений климата с акцентом на экстремальные климатические явления, делая данные общедоступными для скачивания. В базу данных включена коллекция ежедневных рядов наблюдений, полученных из климатологических подразделений национальных метеорологических и гидрологических служб (НМГС), обсерваторий и исследовательских центров по всей Европе и Средиземноморью. Ежедневные ряды наблюдений объединены с контролем качества и анализом экстремальных явлений с помощью индексов изменения климата. [1]
Проект ECA&D инициирован Европейской сетью поддержки климатических исследований (ECSN) и координируется Королевским нидерландским метеорологическим институтом (голланд. Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut или KNMI ), который теперь финансирует проект, хотя изначально он финансировался EUMETNET , сетью европейских национальных метеорологических служб.
По состоянию на июнь 2010 года [обновлять]Европейская оценка климата и набор данных содержат 13472 серии наблюдений на 3314 метеорологических станциях, предоставленных 56 участниками из 61 страны, и постоянно расширяются. Эти участники ежедневно предоставляют данные с контролируемым качеством из (подмножества) своих национальных сетей метеорологических станций. Чтобы гарантировать, что временные ряды каждой станции являются максимально полными, база данных содержит автоматизированную процедуру обновления, которая опирается на ежедневные данные из сообщений SYNOP (поверхностные синоптические наблюдения) , которые распространяются в режиме, близком к реальному времени по Глобальной системе телекоммуникаций (GTS). Любые пробелы в данных заполняются наблюдениями с близлежащих станций, при условии, что они находятся в радиусе 25 километров (16 миль) и в диапазоне высот менее 50 метров (160 футов). Эти ряды называются смешанными рядами и используются для расчета индексов ECA&D экстремальных явлений (см. ниже), а также используются в ежедневном наборе данных наблюдений с сеткой E–OBS (см. ниже).
Участие в ECA&D открыто для всех, кто ведет ежедневный учет данных станции.
Данные доступны по следующим элементам:
По состоянию на июнь 2010 года количество станций, предоставляющих данные, связанные с температурой, составляет порядка 1500, и почти 3000 станций предоставляют данные об осадках. Напротив, количество станций, предоставляющих данные по другим элементам, в настоящее время составляет от приблизительно 150 (направление ветра) до 900 (высота снежного покрова). Сбор данных по элементам, отличным от температуры и осадков, начался позже, поэтому доступность данных ниже; однако количество станций, предоставляющих эти данные, быстро увеличивается. При измерении этих элементов почти все страны следуют рекомендациям по климатологической практике, изложенным Всемирной метеорологической организацией . Идентификация элементов приводится для всех рядов, включая те, которые предоставлены странами, не следующими этим рекомендациям.
Для достижения наиболее правильной интерпретации наблюдений для каждой станции в базе данных ECA&D собираются метаданные . Помимо стандартных долготы , широты и высоты , ECA&D собирает и другие метаданные. Они включают идентификаторы станций Всемирной метеорологической организации и информацию о том, является ли станция частью Глобальной системы наблюдения за климатом . Другими примерами метаданных являются землепользование вокруг зоны наблюдения, тип почвы, покрытие поверхности, перемещение станций и/или смена приборов. Также может быть включена фотография места наблюдения.
Используя ежедневные данные, для каждой станции ECA&D рассчитывается в общей сложности 48 индексов. Каждый индекс описывает определенную характеристику изменения климата как для изменений в среднем, так и для изменений в экстремальных значениях. Основной набор из 26 индексов следует определениям, рекомендованным Экспертной группой по обнаружению и индексам изменения климата, и рассчитывается аналогично тому, как это делается в других регионах мира. Дополнительный набор из 22 индексов выделяет определенные характеристики изменения климата в Европе. [2]
Рассчитанные индексы делятся на следующие категории:
Некоторые индексы выражаются через фиксированный порог, а другие основаны на процентилях. Индексы фиксированного порога описывают конкретный критерий, такой как количество морозных дней, когда минимальная температура ниже 0 °C, или, как другой пример, количество дней с сильными осадками, когда сумма осадков превышает 10 миллиметров (0,39 дюйма). Индексы процентилей описывают случай, когда значение переменной падает выше определенного процента, например, количество дней, когда сумма осадков превышает 75-й, 95-й или 99-й процентиль.
Ряды станций, используемые для расчета индекса, являются смешанными рядами (см. выше). Они создаются с использованием самых последних данных из синоптических сообщений, распространяемых через Глобальную систему телекоммуникаций (GTS). Любые пробелы в данных заполняются наблюдениями с близлежащих станций, при условии, что они находятся в радиусе 25 километров (16 миль) и в диапазоне высот менее 50 метров (160 футов). Информация о базовых рядах, которые используются в процессе смешивания, предоставляется для каждого смешанного ряда. Смешанные ряды для температуры и осадков также были проверены на однородность (см. ниже). Дополнительную информацию о процессе смешивания можно найти в документе ECA&D Algorithm Theoretical Basis Document. [2]
Ряды наилучшего возможного качества предоставляются для ECA&D участвующими учреждениями. Однако даже при тщательной проверке данных никогда нельзя исключать, что некоторые ошибки останутся необнаруженными. Риск таких ошибок наиболее высок в последних данных, которые исходят из синоптических сообщений. Таким образом, все ряды в ECA&D (как несмешанные, так и смешанные) контролируются по качеству , а все смешанные ряды температуры и осадков проверяются на неоднородности.
Процедуры контроля качества приводят к тому, что все данные помечаются как «OK», «подозрительные» или «отсутствующие», а проверка однородности приводит к классификации рядов как «полезные», «сомнительные» или «подозрительные». Рекомендуется использовать результаты тестов однородности для выбора соответствующих рядов и временных интервалов, поскольку категории «полезные», «сомнительные» и «подозрительные» применимы только к определенному временному интервалу, к которому применяются тесты. Информацию о специфике процедур контроля качества и однородности можно найти в документе «Теоретическая основа алгоритма» [2] и в других источниках. [3]
Однако не существует устоявшейся процедуры тестирования ежедневных климатологических данных, а также общепринятого метода применения результатов однородности. Существует явная необходимость в дополнительных исследованиях методов гомогенизации ежедневных данных с целью создания высококачественных ежедневных наборов данных для оценки экстремальных значений без отказа от целых рядов или выбрасывания реальных экстремальных значений. Это особенно важно для областей с низкой плотностью станций с длинными ежедневными рядами данных. [4]
Данные в базе данных ECA&D доступны многими различными способами. Можно просматривать графики временных рядов для каждого индекса и станции, карты трендов по Европе для каждого индекса, карты аномалий индекса (по отношению к нормальному периоду 1961-1990 гг.) для конкретного года или сезона, а также климатологические карты, отображающие поведение индекса для двух периодов в прошлом: 1961–1990 и 1971–2000 гг. Также можно запрашивать ежедневные данные (минимальную, среднюю и максимальную температуру, а также количество осадков) с помощью пользовательского запроса в формате ASCII , загрузив предопределенные подмножества ASCII или получив доступ к ежедневному сеточному набору данных E–OBS через проект ENSEMBLES (см. ниже). Как пользовательские запросы ASCII, так и предопределенные подмножества ASCII доступны как для смешанных, так и для несмешанных данных.
Для того, чтобы лучше оценить интенсивность и частоту редких событий, веб-сайт также предлагает возможность просмотра карт значений возврата для событий, которые происходят раз в два, пять, десять и пятьдесят лет. Для определения значений возврата распределение Гумбеля подгоняется к сезонным максимумам для выбранного периода и сезона для нескольких экстремальных значений температуры и осадков по всей Европе. [5]
В дополнение к расчету возвращаемых значений, веб-сайт позволяет пользователям исследовать конкретные экстремальные события, которые произошли в прошлом. Включено краткое описание события плюс цифры из базы данных ECA&D, которые описывают значимость события в контексте изменения климата. Однако отдельные события не могут быть просто и напрямую отнесены к антропогенному изменению климата , поскольку всегда есть конечный шанс, что рассматриваемое событие могло произойти в пределах естественной изменчивости; но, согласно последнему отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), «возросла уверенность в том, что некоторые экстремальные явления станут более частыми, распространенными и/или более интенсивными в течение 21-го века». [6]
Ежедневный набор данных с сеткой E–OBS — это европейский набор данных наблюдений с сеткой высокого разрешения, созданный с использованием смешанных ежедневных данных станции ECA&D. Набор данных охватывает область 25–75N x 40W–75E и поставляется в двух вариантах сетки с двумя разрешениями: повернутая сетка 0,22° и 0,44° (Северный полюс на 39,25N, 162W) и обычная сетка 0,25° и 0,50°. Текущая версия 3.0 была выпущена в апреле 2010 года и охватывает период с 1950 по 2009 год. Доступны ежемесячные обновления на текущий год.
Набор данных доступен бесплатно для некоммерческих исследовательских и некоммерческих образовательных проектов только через проект ENSEMBLES. Количество текущих пользователей в настоящее время превышает 800. [7]
Наблюдения на станциях в рамках проекта ECA&D используются в ряде других смежных видов деятельности.
Ежедневный набор данных E–OBS с координатной привязкой, охватывающий Европу, Ближний Восток и Северную Африку, был разработан в рамках проекта ENSEMBLES и доступен с 1950 года.
EURO4M — это финансируемый Европейским Союзом проект, который будет реализовываться с апреля 2010 года по март 2014 года [8] , и, как надеются, он станет основным источником своевременной и надежной информации о состоянии европейского климата в Европе. Благодаря расширенным возможностям мониторинга климата — объединению наблюдений с наземных станций, спутников и реанализа на основе моделей — изменение климата можно будет лучше понимать и предсказывать. Для мониторинга экстремальных событий в EURO4M будут использоваться обновления в режиме, близком к реальному времени, для ежедневного набора данных с сеткой E–OBS.