Měření na stanici v Doksanech i Strážnici se v posledních letech výrazně odlišuje od okolních stanic, může být i nepřesné
Meteorologická stanice ČHMÚ v Doksanech patří dlouhodobě mezi nejteplejší v České republice a právě zde v posledních letech padla řada národních teplotních rekordů. V červnu zde byla naměřena hodnota 41,9 °C, která představuje absolutní rekord pro Českou republiku (viz článek). Jde dokonce o vyšší teplotu, než jaká byla kdy naměřena v kterékoli ze sousedních zemí. Stanice navíc při letních vlnách veder často zaznamenává nejvyšší hodnoty v síti meteorologických stanic ve střední Evropě. Znovu 40,1 °C zde bylo naměřeno i v minulém a tomto týdnu, zatímco okolní stanice zůstaly chladnější. Další zajímavou stanicí je Strážnice, která naopak naměřila tento týden nejvyšší teplotu na Moravě a může si připsat moravský rekord. Nabízí se proto otázka, zda jsou zdejší měření zcela v pořádku. Podrobná analýza denních maximálních teplot totiž naznačuje, že se obě stanice v posledních letech začaly vůči okolní síti chovat odlišně než dříve. Nejdříve se zaměříme podrobně na Doksany, v závěru článku na Strážnici.
Obrázek 1: Měřící stanice v Doksanech - umístění je vhodné na travnatém povrchu a nijak nevybočuje ze standardů, zdroj: chmi.cz
Námi provedená analýza vychází z porovnání Doksan s dvanácti stanicemi ČHMÚ ve středních a severních Čechách (Brandýs nad Labem, Česká Lípa, Dobřichovice, Doksy, Kopisty, Kralupy nad Vltavou, Praha-Libuš, Teplice, Tuhaň, Tušimice, Ústí nad Labem–Vaňov a Žatec). Místo samotných teplot byl sledován vývoj rozdílu teplot mezi analyzovanou stanicí a okolními stanicemi v období květen až září pro denní maxima, tedy v teplé části roku. Tím se z velké části eliminuje vliv celkového oteplování klimatu i rozdíly mezi jednotlivými roky. Změny teplot přitom nemusí být způsobeny pouze oteplováním klimatu, ale také přemístěním stanice, změnou měřicí techniky nebo výměnou čidel. Právě relativní srovnání teplot mezi stanicemi umožňuje podobné změny odhalit.
Výsledky první analýzy ukazuje Obrázek 2. Ten porovnává změny na vybrané stanici vždy se všemi ostatními stanicemi. Analýza využívá metodu detekce změnových bodů k odhalení případných dlouhodobých změn měřicích podmínek. V ideálním případě by měly být rozdíly mezi stanicemi dlouhodobě stabilní. Ve výsledcích analýzy jsou však u několika stanic patrné skokové změny (zvýrazněné červeně nebo modře). Většina z nich časově odpovídá známým změnám měřicí techniky nebo modernizaci stanice. Například v Praze-Libuši došlo kolem roku 2000 k přechodnému snížení teploty o 0,8 °C. Právě v tomto období zde proběhl přechod z manuálního na automatické měření teploty. Později bylo měření zřejmě kalibrované a vrátilo se na přibližně původní hodnoty. Nesrovnalosti vykazuje také stanice v Žatci, kde v roce 2003 došlo k významné změně umístění stanice (do roku 2003 byla umístěna v areálu zahradnictví). Také u stanice v Teplicích docházelo k častým změnám umístění a s nimi zřejmě souvisí výrazná změna v roce 1996.
Obrázek 2: Graf porovnává změny měřicích podmínek na jednotlivých stanicích vůči ostatním stanicím v okolí. Analýza využívá detekci změnových bodů k rozdělení časových řad na homogenní segmenty, ve kterých zůstává vzájemný teplotní vztah mezi stanicemi dlouhodobě stabilní. Šedé segmenty označují stabilní období (změny do 0,5 °C mezi segmenty), červené relativní oteplení a modré relativní ochlazení vůči předchozímu segmentu. Barevně jsou označeny pouze změny větší než 0,5 °C, přičemž minimální délka segmentu činí čtyři roky.
Další stanicí s výraznými odchylkami jsou právě Doksany (ve vzorku mají v roce 2022 velmi výraznou změnu). Ty vykazují po roce 2010 postupný relativní nárůst teplot vůči okolním stanicím a po roce 2022 ještě výraznější posun. Žádnou z těchto změn však zatím nelze vysvětlit veřejně zdokumentovanou změnou umístění stanice, ani výměnou měřicí techniky. Analýza ukazuje, že se relativní chování stanice Doksany po roce 2022 začalo od okolních stanic systematicky odlišovat způsobem, který nelze snadno vysvětlit známými změnami měřicí infrastruktury. Změny po roce 2015 už jsou přitom v síti meteorologických stanic ČHMÚ poměrně vzácné (stanice už prošly automatizací a modernizací) a v analyzovaném vzorku mají významné změny jen Doksany.
Letní maximální teploty jsou v Doksanech v posledních letech vůči okolním stanicím v průměru přibližně o 0,7 °C vyšší, než odpovídalo předchozím dvěma desetiletím na této stanici. Stejný závěr podporují i další statistické metody. Například vývoj relativní odchylky letních maximálních teplot stanice Doksany vůči referenční síti okolních stanic ukazuje Obrázek 3. Do roku 2010 zůstával vztah mezi Doksany a ostatními stanicemi stabilní. V roce 2010 se zvýšil, v roce 2021 je patrný krátkodobý pokles, po kterém od roku 2022 ale následuje trvalý a výrazný posun teplot směrem k vyšším hodnotám.
Obrázek 3: Relativní odchylka letních maximálních teplot v Doksanech vůči 8 nejpodobnějším okolním stanicím ČHMÚ. Analýza ukazuje posun teplot po roce 2010 a následně ještě větší po roce 2022. Ideálně by se relativní odchylka po celou dobu měla pohybovat na podobných hodnotách, v tomto případě zhruba do 0,5 °C. Skokové zvýšení v posledních letech je podezřelé, neboť se stanice Doksany oteplila skokově o poznání více než jen pár kilometrů vzdálené stanice.
Kvalitu měření lze posuzovat také pomocí homogenity dat, jak ukazuje Obrázek 4. Homogenita řad maximální teploty byla hodnocena Alexanderssonovým Standard Normal Homogeneity Testem (SNHT), aplikovaným na rezidua hodnocené stanice vůči mediánu ostatních stanic za období od roku 1990, opět pouze pro maximální teploty za měsíce květen až září. Výsledné skóre zohledňuje meziroční kolísání, velikost dlouhodobých posunů i počet statisticky rozpoznaných zlomů v časové řadě. Nejvyšší míru nehomogenity vykazují právě Doksany, následované Žatcem, kde ale došlo k prokazatelné změně umístění stanice ve zkoumaném období, které výrazně měření ovlivnilo. Ze všech analyzovaných stanic tak Doksany vykazují největší míru nehomogenity a zaslouží si podrobnější prověření.
Obrázek 4: Homogenita časových řad maximální denní teploty na vybraných stanicích. Nižší hodnota SNHT znamená homogennější řadu, vyšší hodnota naznačuje větší pravděpodobnost změny měřicích podmínek nebo jiného narušení časové řady.
A jaká je situace ve Strážnici? Ve Strážnici je konzistence časové řady také velmi nízká (Obrázek 5). Teplota se tu měří 100 let, ale je nutné zdůraznit, že dříve to bylo za úplně jiných podmínek. To ilustruje graf zobrazující rozdíl měření této stanice vůči mediánu deseti okolních stanic. V roce 2009 ve Strážnici na stanici teplota náhle vzrostla o +0,7 °C - tedy došlo k narušení časové řady a zřejmě změně podmínek měření.
Obrázek 5: Odchylka průměrné maximální denní teploty ve Strážnici od mediánu všech ostatních analyzovaných stanic v období květen–září. Referenční řada byla vytvořena jako medián ostatních stanic po vzájemném zarovnání jejich dlouhodobé úrovně.
Samotná statistická analýza nedokáže určit příčinu zjištěných odchylek. Ty mohou souviset například se změnou měřicí techniky, radiačního krytu, okolního prostředí nebo jiných podmínek měření. Data však naznačují, že od léta 2022 začíná u letních denních maxim v Doksanech a od roku 2009 u Strážnice nová etapa, v níž jsou hodnoty vůči okolní síti přibližně o 0,7 °C vyšší než v předchozích dvou desetiletích. V obou případech navíc nejsou známy v uvedených letech náhlé změny charakteru travnatého měrného pozemku ani širšího okolí stanice (Obrázek 6), takže se nabízí objasnění příčin analyzovaných vyšších hodnot teploty vzduchu v ověření přesnosti měřicí techniky dle zavedených standardů po naměření teplotních rekordů.
Obrázek 6: Letecký pohled na stanici v Doksanech z roku 2000 (nahoře) a roku 2022 (dole) - okolí stanice se v podstatě nezměnilo a pozorovanou změnu teploty tak nevysvětlí, zdroj: mapy.com
Na závěr dodejme, že bez ohledu na to, zda v Doksanech bylo 41,9 °C a ve Strážnici 40,7 °C, nebo například o stupeň méně, nic to nemění na skutečnosti, že letos zažíváme na velké části našeho území nejvyšší teploty v historii meteorologických měření.
Obrázek 1: Měřící stanice v Doksanech - umístění je vhodné na travnatém povrchu a nijak nevybočuje ze standardů, zdroj: chmi.cz
Námi provedená analýza vychází z porovnání Doksan s dvanácti stanicemi ČHMÚ ve středních a severních Čechách (Brandýs nad Labem, Česká Lípa, Dobřichovice, Doksy, Kopisty, Kralupy nad Vltavou, Praha-Libuš, Teplice, Tuhaň, Tušimice, Ústí nad Labem–Vaňov a Žatec). Místo samotných teplot byl sledován vývoj rozdílu teplot mezi analyzovanou stanicí a okolními stanicemi v období květen až září pro denní maxima, tedy v teplé části roku. Tím se z velké části eliminuje vliv celkového oteplování klimatu i rozdíly mezi jednotlivými roky. Změny teplot přitom nemusí být způsobeny pouze oteplováním klimatu, ale také přemístěním stanice, změnou měřicí techniky nebo výměnou čidel. Právě relativní srovnání teplot mezi stanicemi umožňuje podobné změny odhalit.
Výsledky první analýzy ukazuje Obrázek 2. Ten porovnává změny na vybrané stanici vždy se všemi ostatními stanicemi. Analýza využívá metodu detekce změnových bodů k odhalení případných dlouhodobých změn měřicích podmínek. V ideálním případě by měly být rozdíly mezi stanicemi dlouhodobě stabilní. Ve výsledcích analýzy jsou však u několika stanic patrné skokové změny (zvýrazněné červeně nebo modře). Většina z nich časově odpovídá známým změnám měřicí techniky nebo modernizaci stanice. Například v Praze-Libuši došlo kolem roku 2000 k přechodnému snížení teploty o 0,8 °C. Právě v tomto období zde proběhl přechod z manuálního na automatické měření teploty. Později bylo měření zřejmě kalibrované a vrátilo se na přibližně původní hodnoty. Nesrovnalosti vykazuje také stanice v Žatci, kde v roce 2003 došlo k významné změně umístění stanice (do roku 2003 byla umístěna v areálu zahradnictví). Také u stanice v Teplicích docházelo k častým změnám umístění a s nimi zřejmě souvisí výrazná změna v roce 1996.
Obrázek 2: Graf porovnává změny měřicích podmínek na jednotlivých stanicích vůči ostatním stanicím v okolí. Analýza využívá detekci změnových bodů k rozdělení časových řad na homogenní segmenty, ve kterých zůstává vzájemný teplotní vztah mezi stanicemi dlouhodobě stabilní. Šedé segmenty označují stabilní období (změny do 0,5 °C mezi segmenty), červené relativní oteplení a modré relativní ochlazení vůči předchozímu segmentu. Barevně jsou označeny pouze změny větší než 0,5 °C, přičemž minimální délka segmentu činí čtyři roky.
Další stanicí s výraznými odchylkami jsou právě Doksany (ve vzorku mají v roce 2022 velmi výraznou změnu). Ty vykazují po roce 2010 postupný relativní nárůst teplot vůči okolním stanicím a po roce 2022 ještě výraznější posun. Žádnou z těchto změn však zatím nelze vysvětlit veřejně zdokumentovanou změnou umístění stanice, ani výměnou měřicí techniky. Analýza ukazuje, že se relativní chování stanice Doksany po roce 2022 začalo od okolních stanic systematicky odlišovat způsobem, který nelze snadno vysvětlit známými změnami měřicí infrastruktury. Změny po roce 2015 už jsou přitom v síti meteorologických stanic ČHMÚ poměrně vzácné (stanice už prošly automatizací a modernizací) a v analyzovaném vzorku mají významné změny jen Doksany.
Letní maximální teploty jsou v Doksanech v posledních letech vůči okolním stanicím v průměru přibližně o 0,7 °C vyšší, než odpovídalo předchozím dvěma desetiletím na této stanici. Stejný závěr podporují i další statistické metody. Například vývoj relativní odchylky letních maximálních teplot stanice Doksany vůči referenční síti okolních stanic ukazuje Obrázek 3. Do roku 2010 zůstával vztah mezi Doksany a ostatními stanicemi stabilní. V roce 2010 se zvýšil, v roce 2021 je patrný krátkodobý pokles, po kterém od roku 2022 ale následuje trvalý a výrazný posun teplot směrem k vyšším hodnotám.
Obrázek 3: Relativní odchylka letních maximálních teplot v Doksanech vůči 8 nejpodobnějším okolním stanicím ČHMÚ. Analýza ukazuje posun teplot po roce 2010 a následně ještě větší po roce 2022. Ideálně by se relativní odchylka po celou dobu měla pohybovat na podobných hodnotách, v tomto případě zhruba do 0,5 °C. Skokové zvýšení v posledních letech je podezřelé, neboť se stanice Doksany oteplila skokově o poznání více než jen pár kilometrů vzdálené stanice.
Kvalitu měření lze posuzovat také pomocí homogenity dat, jak ukazuje Obrázek 4. Homogenita řad maximální teploty byla hodnocena Alexanderssonovým Standard Normal Homogeneity Testem (SNHT), aplikovaným na rezidua hodnocené stanice vůči mediánu ostatních stanic za období od roku 1990, opět pouze pro maximální teploty za měsíce květen až září. Výsledné skóre zohledňuje meziroční kolísání, velikost dlouhodobých posunů i počet statisticky rozpoznaných zlomů v časové řadě. Nejvyšší míru nehomogenity vykazují právě Doksany, následované Žatcem, kde ale došlo k prokazatelné změně umístění stanice ve zkoumaném období, které výrazně měření ovlivnilo. Ze všech analyzovaných stanic tak Doksany vykazují největší míru nehomogenity a zaslouží si podrobnější prověření.
Obrázek 4: Homogenita časových řad maximální denní teploty na vybraných stanicích. Nižší hodnota SNHT znamená homogennější řadu, vyšší hodnota naznačuje větší pravděpodobnost změny měřicích podmínek nebo jiného narušení časové řady.
A jaká je situace ve Strážnici? Ve Strážnici je konzistence časové řady také velmi nízká (Obrázek 5). Teplota se tu měří 100 let, ale je nutné zdůraznit, že dříve to bylo za úplně jiných podmínek. To ilustruje graf zobrazující rozdíl měření této stanice vůči mediánu deseti okolních stanic. V roce 2009 ve Strážnici na stanici teplota náhle vzrostla o +0,7 °C - tedy došlo k narušení časové řady a zřejmě změně podmínek měření.
Obrázek 5: Odchylka průměrné maximální denní teploty ve Strážnici od mediánu všech ostatních analyzovaných stanic v období květen–září. Referenční řada byla vytvořena jako medián ostatních stanic po vzájemném zarovnání jejich dlouhodobé úrovně.
Samotná statistická analýza nedokáže určit příčinu zjištěných odchylek. Ty mohou souviset například se změnou měřicí techniky, radiačního krytu, okolního prostředí nebo jiných podmínek měření. Data však naznačují, že od léta 2022 začíná u letních denních maxim v Doksanech a od roku 2009 u Strážnice nová etapa, v níž jsou hodnoty vůči okolní síti přibližně o 0,7 °C vyšší než v předchozích dvou desetiletích. V obou případech navíc nejsou známy v uvedených letech náhlé změny charakteru travnatého měrného pozemku ani širšího okolí stanice (Obrázek 6), takže se nabízí objasnění příčin analyzovaných vyšších hodnot teploty vzduchu v ověření přesnosti měřicí techniky dle zavedených standardů po naměření teplotních rekordů.
Obrázek 6: Letecký pohled na stanici v Doksanech z roku 2000 (nahoře) a roku 2022 (dole) - okolí stanice se v podstatě nezměnilo a pozorovanou změnu teploty tak nevysvětlí, zdroj: mapy.com
Na závěr dodejme, že bez ohledu na to, zda v Doksanech bylo 41,9 °C a ve Strážnici 40,7 °C, nebo například o stupeň méně, nic to nemění na skutečnosti, že letos zažíváme na velké části našeho území nejvyšší teploty v historii meteorologických měření.
