Průměrné teploty vytrvale rostou, a v poslední době příliš rychle ****************************************************************************************** * Průměrné teploty vytrvale rostou, a v poslední době příliš rychle ****************************************************************************************** Vědec a pedagog Jaromír Antoch z MFF UK analyzoval spolu s kolegyní z Fakulty stavební ČVU Jaruškovou veškeré doposud naměřené hodnoty teplot z pražského Klementina a za použití pok statistických metod mimo jiné prokázali, že v posledních zhruba třiceti letech vzrůstá prů teplota výrazně rychleji než v letech 1837-1987. Studii publikovali v prestižním časopise [ URL "https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/env.2570"] . Není to zvláštní, že jste první, koho napadlo zanalyzovat údaje teplot z pražského Klement Určitě nejsme ani první, ani poslední, koho to napadlo. Jako první jsme ale zrealizovali t komplexní studii za použití metod detekce změn statistických modelů, což je metodika, na k dalšími kolegy především na MFF UK pracujeme již více než dvacet let. Ono se to nabízelo, vyvíjené metody jsou naměřené teploty více než vítaná a zajímavá ilustrace. V čem jsou data z Klementina [ URL "http://portal.chmi.cz/historicka-data/pocasi/praha-kle unikátní? Především tím, jak jsou kompletní. Údajů, které od počátku měření 1. ledna 1775 chybí, je Měření teploty a tlaku vzduchu zde probíhala zpočátku dvakrát denně. Na konci 19. století třikrát denně v mezinárodních termínech v 7, 14 a 21 hodin. Důležité je, že měření byla pr z nich byla po celou dobu sbírána na jednom místě. Postupem času bylo třeba měřicí přístro a našim předkům se podařilo nové teploměry vyrobit, nastavit a seřídit tak, že příslušná m navazovala na ty předešlé. Vždy mne fascinovalo, jak přesně naši předci dokázali měřit již V předpovědi počasí často slýcháme, že například v roce xxxx bylo v daný den o deset stupň naopak. Laikovi tak může připadat, že k žádným dlouhodobým změnám nedochází. Bojím se, že přes poměrně velkou publicitu má řada lidí o datech z Klementina jen vágní př podívejte se na obrázek 1, kde jsou zobrazeny denní průměrné teploty zaznamenané za oněch se to nezdá, těch datových bodů (jednotlivé průměrné denní teploty) je tam téměř 90 000. V jedná o více než široký pás hodnot, který má v zimě větší rozpětí než v létě. A ty vaše zm tam ztratí jako nic. Co s tím? Jelikož obrázek 1 nic nevypovídá o průběhu měřených hodnot během jednotlivých let (ročním jsou na obrázku 2 pro zajímavost zobrazeny tři vybrané roční průběhy denních průměrných te řady. Zatímco rok 1838 byl z hlediska průměrných ročních teplot nejstudenější (7,24 °C) a nejteplejší (12,78 °C), rok 1835 odpovídá výběrovému mediánu (9,75 °C). To znamená, že běh 245 let byla polovina průměrných ročních teplot menší a polovina větší než v roce 1835. Př variabilitě dat je dobré si uvědomit, že extrémní výkyvy nevypovídají nic o tom, zda dochá oteplování či ne. Podstatné je, zda se dlouhodobě pohybují okolo konstantní úrovně. K čemu jste dospěli? Ukázali jsme, že řada ročních průměrných teplot klementinské teplotní řady stacionární nen se na stacionaritu díváte z různých pohledů. Ilustrovali jsme také, že odhady času změn js ovlivněny předpokládaným typem modelu. Zdánlivě zřejmá věc, na kterou ale podle našich zku lidí analyzujících data zapomíná. Podobně jako ve známém filmu Jáchyme, hoď ho do stroje, do počítače“ a software, který má výzkumník k dispozici, „obratem“ odhadne parametry zvole nabídne tabulky plné čísel a grafy. Pak se dělají závěry, a bohužel i tehdy, když se pro d nehodí ani metoda ani model, podobně jako ve zmíněném filmu. Jak tedy teplota roste, respektive jak se mění sezonní cyklus? Po celou dobu měření se průměrná roční teplota pohybuje mezi sedmi a třinácti stupni a nej trochu přes devět a půl stupně, viz obrázek 3, zatímco průměrná teplota za 245 let byla 9, této hodnoty lze pozorovat různé náhodné výkyvy, teplotní rekordy, trendy… Nicméně zatímco teplota klementinské teplotní řady v letech 1988-2019 rostla každoročně o 0,0486 stupně Ce letech 1837-1987 to bylo „jenom“ 0,009 stupně Celsia za rok. Z našich analýz sezonního cyk že změna nemá tvar posunu ve střední hodnotě očekávaného sezonního cyklu, nýbrž růst teplo větší než růst teploty v létě. Jinými slovy, již více než jedno století rozdíl mezi zimním teplotami klesá, přičemž odhad času této změny je rok 1895. Matematicky vzato jste zpochybnili hypotézu, že k oteplování nedochází. Přesně tak. Hovoříme ale o setinách stupně, a ty jsou pro nás v běžném životě neznatelné. Jistě. Je ale alarmující, že za posledních 32 let je nárůst 1,5 stupně Celsia, zatímco za let to bylo 1,4 stupně! Pokud by se tento trend udržel, v rozmezí sta let by se jednalo o stupňů. Průměrné teploty vytrvale rostou, a z mého pohledu v poslední době příliš rychle. Jak si to vysvětlujete? Na základě dat z Klementina vysvětlení nemám. Určitě se shodneme na tom, že Praha vypadala jinak než v roce 1989 nebo dnes, tudíž je jistý vývoj teplot směrem vzhůru logický. Jenomž nejrychleji posledních třicet let, a za tu dobu se Praha zase tolik nezměnila. Dobře, může přibylo aut. Na druhé straně se udělalo hodně pro snížení emisí, vytápění je výrazně ekolo lety, intenzivně se zatepluje. Osobně si myslím, že za vše nemohou jenom auta, jak je dnes všech stran. Podle mne podobný argument při takto strmém růstu teploty neobstojí. Jaký je rozdíl mezi prací statistiků a klimatologů? Poskytujete jim „tvrdá“ data a oni je souvislostí? Ne tak úplně. Každý využíváme ve své práci jiné metody. V tomto případě se my – statistici snažíme řešit obecnou problematiku detekce změny ve statistických modelech, což je jedna z statistických úloh. V literatuře ji najdete pod názvem change point detection (detekce bod Představte si, že sbíráte o něčem data, a je jedno, zda jsou ekonomická, zdravotnická, hyd technická nebo klimatická. K jejich popisu vždy potřebujete nějaký matematický model. Poku údaje sesbíráte, spočtete jejich popisné charakteristiky, navrhnete model a odhadnete jeho případně data reprezentujete graficky. Ale to, co může přirozeně nastat a také nastává, je, že se změní nějaký faktor – příroda, zdravotní péče, a pak je data nutné popsat jiným způsobem. My se snažíme navrhovat postupy případných změnách na základě dat uměly rozhodnout, a v případě podezření na změnu ji umož Klíčové přitom je, aby tyto postupy byly univerzálně použitelné na data bez ohledu na jeji různé obory samozřejmě mají svá specifika. V rámci detekce případných změn je prvořadé roz nějaké změně došlo nebo ne, což se řeší tak zvaným testováním hypotéz. Pokud dojdeme k záv ke změně došlo, snažíme se v dalších krocích odhadnout kdy a eventuálně kolik změn nastalo Jednoznačnou příčinu, proč se tak stalo právě v roce 1989, ale neznáte. To není naše práce, a statistika k tomu ani nemá nástroje. Jejím úkolem je dát údajům urči „měřit všem stejně“. Co se týká dat z Klementina, v principu nám šlo o to zjistit, zda lze v Klementinu považovat za stacionární či ne. Stacionární svého druhu vlastně docela dlouho lze říci, že v letech 1837-1987 řada průměrných ročních teplot „rostla stále stejným tempe třiceti lety ale došlo k výrazné změně, a teplotní řada od té doby roste podstatně rychlej závěr je, že teplotní řada stacionární není. Ale zase může být – pokud bude růst, sice ročně o 0,049 stupně Celsia, ale setrvale stejně Ano. Otázka ale je, jak dlouho takový nárůst teploty vydržíme, aby se nám zde dobře žilo. záležitost statistiky. ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ Prof. RNDR. Jaromír Antoch, CSc. Je vedoucím oddělení statistiky katedry pravděpodobnosti a matematické statistiky MFF UK. výzkumné zájmy patří statistické výpočty, simulace, detekce bodu změny (change point detec statické společnosti [ URL "https://www.statspol.cz/"] (2001-2007) a voleným prezidentem M byla podporována grantem GA ČR P403/19/02773S.