Evidencia de que la homogeneización calienta falsamente las tendencias « Roy Spencer, PhD

En la Parte II, se muestran las mediciones satelitales de Landsat de la urbanización alrededor de las estaciones de monitoreo de temperatura terrestre de la Red Climática Histórica Global (GHCN). Prácticamente todas las estaciones de GHCN han experimentado un crecimiento en la cobertura de Estructuras “construidas” (BU) de asentamientos humanos.

Como ejemplo de este crecimiento, aquí está el cambio de 40 años en los valores de BU (que van de 0 a 100%) a una resolución espacial de 1 km sobre el sureste de los Estados Unidos.

¿Cómo se ha expresado este cambio de urbanización en las estaciones de GHCN distribuidas por el mundo? La Fig. 2 muestra cómo ha aumentado la urbanización en promedio en 19 885 estaciones GHCN desde latitudes 20N a 82,5N, en varias resoluciones de promedio espacial de los datos.

NINGUNA de las 19,885 estaciones de GHCN experimentó un crecimiento negativo, lo cual no es tan sorprendente ya que eso requeriría la remoción de estructuras de asentamientos humanos con el tiempo. En todo el análisis que sigue, usaré los promedios de BU de 21 × 21 km centrados en las ubicaciones de las estaciones de GHCN.

Entonces, ¿qué efecto tiene la urbanización medida de esta manera en las temperaturas de GHCN? ¿Y, especialmente, sobre las tendencias de temperatura utilizadas para monitorear el calentamiento global?

Si bien todos sabemos que las áreas urbanas son más cálidas que las áreas rurales, especialmente por la noche y durante el verano, ¿Un aumento en la urbanización conduce a un calentamiento espurio en las estaciones de GHCN que experimentaron un crecimiento (que es la mayoría de ellas)?

Y, aunque lo hiciera, ¿El procedimiento de homogeneización que utiliza la NOAA para corregir los efectos de temperatura espurios elimina (incluso parcialmente) los efectos de isla de calor urbano (UHI) en las tendencias de temperatura informadas?

John Christy y yo hemos estado examinando estas preguntas comparando el conjunto de datos de temperatura de GHCN (tanto sin ajustar como ajustado). [homogenized] versiones) a estas mediciones basadas en Landsat de las estructuras de los asentamientos humanos, que simplemente llamaré “urbanización”.

Esto es lo que estoy encontrando hasta ahora.

El calentamiento UHI más fuerte con el crecimiento de la urbanización ocurre en estaciones casi rurales

Como Bien (1973) y otros han demostrado, el efecto de isla de calor urbano es fuertemente no lineal, con (por ejemplo) un aumento del 2% en la urbanización en sitios rurales produciendo mucho más calentamiento que un aumento del 2% en un sitio urbano. Esto significa que un conjunto de datos de monitoreo del clima que utiliza estaciones en su mayoría rurales no es inmune al calentamiento espurio de la urbanización progresiva, a menos que haya habido un crecimiento absolutamente nulo..

Por ejemplo, la Fig. 3 muestra la sensibilidad de las temperaturas GHCN (absolutas) al aumento de la urbanización en varias clases de urbanización, con base en más de 1 millón de pares de estaciones separadas por menos de 150 km.

Con mucho, la mayor sensibilidad a un cambio en la urbanización en la Fig. 3 está en la categoría de 0-2% (casi rural). También vemos en la Fig. 3 que el procedimiento de homogeneización utilizado por la NOAA reduce este efecto en solo un 9 % en promedio en todas las estaciones, y aún menos (2,1 %) en la temporada de verano.

Si integramos las sensibilidades en la Fig. 3 de 0 a 100% de urbanización, obtenemos el efecto UHI total sobre la temperatura (Fig. 4).

Los datos de temperatura utilizados aquí son el promedio de las temperaturas máximas y mínimas diarias ([Tmax+Tmin]/2), y dado que casi todo el efecto isla de calor urbano está en Tmin, la escala de temperatura de la Fig. 4 casi se duplicaría para el efecto Tmin UHI.

La curva negra en la Fig. 4 es una relación de raíz cuadrada, que parece coincidir razonablemente bien con los datos para la mayoría de las estaciones de GHCN (que generalmente están urbanizadas en menos del 30 %). Pero esto no es tan no lineal como la relación raíz 4 que Oke (1973) calculó para algunas estaciones del este de Canadá, utilizando datos de población como medida de urbanización.

Pero lo que he mostrado hasta ahora se basa en espacial información (la diferencia entre estaciones poco espaciadas). No nos dice si, o en qué medida, existe un calentamiento espurio en la temperatura de GHCN. tendencias. Para examinar esta pregunta, a continuación analicé cómo el procedimiento de homogeneización de la NOAA cambió las tendencias de las estaciones en función de la rapidez con la que el entorno de la estación se ha vuelto más urbanizado.

La homogeneización de NOAA produce un cambio en la mayoría de las tendencias de temperatura de la estación. Si calculo el cambio promedio inducido por la homogeneización en las tendencias en varias categorías de crecimiento de la estación en la urbanización, deberíamos ver un ajuste de tendencia negativo asociado con el crecimiento positivo de la urbanización, ¿verdad?

Pero sucede justo lo contrario.

Primero, examinemos lo que sucede en las estaciones sin crecimiento en la urbanización. En la Fig. 5 vemos que las 881 estaciones sin tendencia a la urbanización durante 1975-2014 tienen una tendencia más cálida promedio de 0,011 C/década en los datos ajustados (homogeneizados) que en los datos no ajustados. Esto, por sí mismo, es completamente posible ya que hay ajustes de tiempo de observación («Tobs») hechos a los datos, ajustes para movimientos de estación, tipos de instrumentación, etc.

Entonces, supongamos que el valor de crecimiento cero en la Fig. 5 representa lo que deberíamos esperar para los ajustes NO relacionados con la urbanización a las tendencias de GHCN. A medida que avanzamos hacia la derecha desde el crecimiento cero de la urbanización en la Fig. 5, las estaciones con un crecimiento creciente de la urbanización deberían tener ajustes a la baja en sus tendencias de temperatura, pero en cambio vemos, para todas las clases de crecimiento en la urbanización, ¡ajustes HACIA ARRIBA!

Por lo tanto, parece que el procedimiento de homogeneización de la NOAA está calentando falsamente las tendencias de temperatura de la estación (en promedio) cuando debería estar enfriándolas. No sé cómo concluir algo diferente.

¿Por qué los ajustes de la NOAA van en la dirección equivocada? No sé.

Por decir lo menos, encuentro estos resultados… curiosos.

Bien, entonces, ¿qué tan grande es este efecto de calentamiento falso en las tendencias de la temperatura terrestre en el conjunto de datos de GHCN?

Antes de llegar a la conclusión de que las tendencias de temperatura de GHCN tienen demasiado calentamiento falso como para confiar en él para monitorear el calentamiento global, lo que he mostrado no nos dice en qué medida las tendencias de temperatura promedio terrestre están sesgadas hacia arriba. Me ocuparé de eso en la Parte III.

Mis cálculos muy preliminares hasta el momento (usando las curvas UHI en la Fig. 4 aplicadas a la curva de crecimiento de urbanización de 21 × 21 km en la Fig. 2) sugieren que el calentamiento UHI promediado en todas las estaciones es aproximadamente 10-20% de las tendencias GHCN. Pequeño, pero no insignificante. Pero eso podría cambiar a medida que profundice en el tema.