Температурная аномалия — это разница, положительная или отрицательная, температуры от базового или опорного значения, обычно выбираемого как среднее значение температур за определенный опорный или базовый период. В атмосферных науках средняя температура обычно рассчитывается за период не менее 30 лет в однородном географическом регионе или в глобальном масштабе по всей планете.
Температуры получаются с поверхностных и морских метеостанций или выводятся из метеорологических спутниковых данных. Температурные аномалии могут быть рассчитаны на основе наборов данных о приземных и верхних слоях атмосферы или о температурах поверхности моря .
Температурные аномалии — это мера температуры по сравнению с контрольной температурой, которая часто рассчитывается как среднее значение температур за контрольный период, часто называемый базовым периодом. [1] Данные о глобальной средней температуре поверхности обычно представляются как аномалии, а не как абсолютные температуры. [1]
Использование контрольных значений, вычисленных для отдельных областей за один и тот же период времени, устанавливает базовую линию, на основе которой рассчитываются аномалии, так что нормализованные данные используются для более точного сравнения температурных моделей с нормой. [1] Например, субглобальные наборы данных могут быть предназначены только для суши, только для океана и для полушарий. [1] Аномалии обеспечивают систему отсчета, которая позволяет проводить более значимые сравнения между местоположениями и более точные расчеты температурных тенденций. [1]
Использование различных базовых периодов не меняет форму диаграмм временных рядов и не влияет на отображение тенденций в них. [1] Например, политика Всемирной метеорологической организации (ВМО) мотивирует использование 30-летнего базового периода, тогда как для концептуальной простоты иногда используется столетний базовый период для отслеживания общей картины эволюции температур по всей поверхности Земли. [1] Различные метеорологические организации использовали соответствующие базовые периоды для наборов данных о глобальной средней температуре поверхности , такие как 1951–1980 (NASA GISS [2] и Berkeley Earth [3] ), 1961–1990 (HadCRUT UK [4] ), 1901–2000 (NCDC/NOAA [5] ) и 1991–2020 (Japan Met [6] ).
.gif/1280px-20200509_Emergence_of_temperatures_from_range_of_normal_historical_variability_-_tropical_vs_northern_Americas_(Hawkins).gif)
Аномалий самих по себе недостаточно для характеристики исключительности значений температуры. Среднеквадратическое отклонение — обозначенное строчной сигмой, σ — количественно определяет степень вариации значений набора данных (см. цветные полосы на диаграмме справа). Например, вариация на +2 °C может быть более значимой в регионе с обычно стабильными температурами, чем другая на +3 °C из региона с обычно большой изменчивостью. [8] Для этой цели аномалии часто показывают как «стандартизированные аномалии», а именно аномалию, деленную на среднеквадратическое отклонение.
Подведем итог: выбор базисного периода определяет вертикальное расположение следа на графике, а отклонение определяет, насколько след «растянут» в вертикальном направлении на графике.
Численный прогноз погоды дает прогноз температуры на ближайшие несколько дней или недель. Это можно использовать для расчета аномалий в течение этих периодов прогноза. Существует два типа прогнозов: детерминированный и вероятностный, которые дадут разные результаты.
Детерминированные данные — это значения, полученные путем запуска модели прогноза с начальными условиями, определяемыми начальными условиями из ассимиляции данных . Вероятностные данные получаются из наборов прогнозирования, где модель (или разные модели) запускаются несколько раз с небольшими изменениями начальных условий каждый раз. [9]
Детерминированные аномалии имеют стандартное отклонение, которое зависит только от смещения прогноза. Отклонение и вероятностные аномалии, вычисляемые из нескольких модельных решений, сами по себе являются вероятностями того, что они произойдут.
