Uitwerking van de homogenisatie op de julitemperatuur in De Bilt

De afgelopen tijd heeft u hier en hier en hier en hier het een en ander kunnen lezen over homogenisatie van temperatuurreeksen in ons land. Aanleiding was de homogenisatie van een vijftal meetreeksen, onder andere die van De Bilt. Als u ‘nieuw’ in dit onderwerp valt: lees eerst de blogs via  bovenstaande links.

Trouwe Klimaatgek-lezer en fanatiek weeramateur Bennie Bouwhuis in Nijbroek heeft wat uurtjes achter de computer gezeten en Excellijsten gemaakt met ‘oude’  en ‘nieuwe’  cijfers. Dat leverde bizarre informatie op zoals u verderop zult zien.  Eerst wat informatie vooraf.

Bron:  KNMI

Bovenstaande foto is genomen tussen 16 september 1950 en 27 augustus 1951.  Op 16 september 1950 werd de temperatuurmeting in De Bilt verplaatst van de pagodehut linksboven naar de Stevensonhut rechtsboven. Op 27 augustus 1951 werd de Stevensonhut zo’n 300m zuidwaarts verplaatst omdat er gebouwd ging worden bij het hoofdgebouw van het KNMI.

Beide veranderingen gaven een knik in de meetreeks. Onderzoeker Theo Brandsma van het KNMI,   schrijver van het rapport “Homogenization of daily temperature data of the five principal stations in the Netherlands (version 1.0)” uit 2016, zegt hierover:

For Tx large positive corrections (up to 1.9°C) are found in summer for the largest percentiles. This is mainly a result a combination of the pagoda which was open at the bottom and affected by reflected sunlight and the enclosed location till 1951.

Tx is de maximum etmaaltemperatuur. Het is fysisch bezien begrijpelijk dat de maximum etmaaltemperatuur beïnvloed werd door die reflectie van onderen.  Om die reden is de Stevensonhut aan de onderzijde gesloten.

Bron:  KNMI

De tweede factor, de omsloten ligging, slaat op het feit dat de pagode vlak bij het hoofdgebouw van het KNMI gelegen was en in de nabijheid van hoge begroeiing. Zie de foto hierboven. De nabijheid van bomen en gebouwen (waarschijnlijk niet schaduwgevend op de pagode) heeft effect op de temperatuur. Beschutte ligging resulteert veelal in lagere windsnelheden waardoor de verdamping afneemt en de temperatuur toeneemt. De ligging nabij het hoofdgebouw (warmtestraling) zal vooral de Tn (minimum etmaaltemperatuur) verhoogd hebben, stedelijke meetlocaties bevestigen een dergelijk effect. Ik durf geen uitspraak te doen over het gecombineerde effect, maar het KNMI gaat uit van een opwarmend effect op de Tx. Ik ga er van uit dat de thermometer geijkt was.

Onderstaande grafieken hebben betrekking op De Bilt en tonen de situatie met (roodoranje) en zonder homogenisatie (blauwgroen):

Bron: KNMI

Vooral de middelste grafiek (Annual maximum Tx (Txx) ) toont tot 1950 grote verschillen tot bijna 2 °C tussen de gemeten waarden en de gehomogeniseerde waarden. Het rapport zegt:  “Txx is strongest affected by the homogenization. Note that for most variables the homogenization results in increased temperature trends in the 1901-2015 period.” Dat laatste was sme al duidelijk. Laten we daarom eens in detail gaan kijken hoe het homogenisatiemodel omgaat met Tx, de dagelijkse maximumtemperatuur tussen 1901 en 1950.

Een van de Excelbestanden die Bennie heeft gestuurd bevat onder andere de maximum etmaaltemperaturen (Tx) gedurende de maand juli van 1901 t/m 1950. Dat is interessant voor ons kleine onderzoek omdat in juli gemiddeld de hoogste Tx-waarden voorkomen. Alleen die etmalen zijn opgenomen waarin Tx  200 of hoger is (200=20 °C). Zowel de Tx van de ruwe data als de gehomogeniseerde Tx zijn voorhanden. Tx ruw minus Tx gehomogeniseerd laat zien wat de homogenisatie gedaan heeft met de gemeten (ruwe) temperatuur.  Dat heb ik in een grafiek gezet:

Data:  KNMI

Zoals u kunt zien gaat de homogenisatie in mooie stapjes van 0,1 °C. Etmalen met een Tx van 20 °C t/m 22 °C worden na homogenisatie 0,6 °C kouder, is de Tx hoger dan is de correctie groter. Etmalen met een Tx van 28,3 °C en hoger worden in juli 1,7 °C koeler. Al die stapjes van 0,1 °C zijn de uitkomst van het zogenaamde ‘percentile matching’, een statistische homogenisatiemethode die rekening houdt met het feit dat maandelijkse data van jaar tot jaar grote afwijkingen kunnen vertonen.

De vraag is nu of de homogenisatie het  nadeel van de open onderzijde van de pagode is verdwenen dan wel aanmerkelijk verminderd.  Door die open onderzijde was het immers nodig de Tx tot 1,9 °C naar beneden te corrigeren. Om dat te kunnen zien heb ik alle nodige data in een grafiek gegoten. Een van die gegevens is het aantal zonne-uren per etmaal. Immers:  veel zonne-uren betekent veel reflectie via de onderzijde van de pagode en dus hogere temperaturen.

De grafiek ziet er zo uit:

Data:  KNMI

De lijn danst als een dolle op en neer. Dat betekent dat er dagen zijn met een hoge Tx en weinig zonne-uren en dagen met een hoge Tx en veel zonne-uren. Terwijl je zou verwachten dat de Tx op dagen met veel zonne-uren sterk naar benden zouden zijn gecorrigeerd en op dagen met weinig zonne-uren weinig gecorrigeerd zouden zijn. Het KNMI geeft immers aan dat de gemeten waarden in de pagode te hoog waren, onder andere door reflectie van zonlicht op de bodem. Uit bovenstaande grafieken blijkt echter dat voor de hoogte van de correctie uitsluitend de waarde van de ruwe Tx van belang is!

Weliswaar zijn op dagen met een Tx van 20 °C tot 28 ° de verschillen in aantal zonne-uren groter dan op de dagen met een Tx boven de 28 °C, maar dat heeft denk ik vooral te maken met de fysische beperkingen die maximum temperaturen in ons land kennen. Onder de 28 °C is het nog mogelijk dat door advectie (aanvoer van warmte van elders) het bij weinig zonne-uren toch warm kan worden, daarboven heb je blijkbaar ook zon nodig.

Omdat ik nieuwsgierig was of de correlatie tussen aantal zonne-uren en Tx voor de gehomogeniseerde waarden beter is dan bij de ruwe waarden, heb ik voor beide de lineaire en kwadratische regressie bepaald:

Data:  KNMI

De R2 is zowel voor de lineaire als kwadratische regressie bij de ruwe cijfers iets hoger dan bij de gehomogeniseerde cijfers. De ruwe cijfers doen het dus zelfs iets minder slecht dan de gehomogeniseerde. Bij een zo sterk volatiel temperatuursignaal hoef je echter geen hoge correlatie te verwachten, dus laat ik voorzichtig zijn: de gehomogeniseerde cijfers doen het niet beter dan de ruwe.

Ik durf te concluderen dat het voorbeeld van de warme dagen in juli aantoont dat het homogenisatiemodel niet werkt om de beschreven extra opwarming vanwege de open pagode te compenseren. Het KNMI-rapport stelt:  “The highest Tx values before 1951 were at maximum about 1.9°C too high. This resulted in a strong increase in the positive trend of annual maximum Tx values after homogenization.”

De hoogste Tx-waarden tot 1951 maximaal 1,9 °C te hoog? Ik begin er steeds meer aan te twijfelen.