Messungen im Wattenmeer (2/3)
Auf der vorherigen Seite haben wir gesehen, dass die Zeitreihen der Luft- und Wassertemperatur und des Salzgehalts über einige Tage hinweg ganz unterschiedliche Kurven ergeben können. Ihre kurzzeitigen Schwankungen - die sie so unterschiedlich erscheinen lassen -
werden aber nicht mehr so auffällig, wenn man mehrere Jahre darstellt.
Mehrjährige Zeitreihen
Die Grafik unten zeigt eine Zeitreihe der Temperatur und des Salzgehalts von Oktober 2002, als die Messstation Spiekeroog
errichtet wurde, bis März 2009.
Zeitreihe der Temperatur der Luft (rote Kurve) und des Meerwassers (blaue Kurve) und des Salzgehalts, gemessen von Oktober 2002
bis März 2009. Die Markierungen an den Zeitachsen zeigen jeweils den 1. April und 1. Oktober an.
Die Daten wurden in Abständen von 10 Minuten registriert, und in der Grafik sind alle Daten wiedergegeben, die nach Kontrollmessungen als korrekt
beurteilt worden sind. Ihre Genauigkeit beträgt ±0,1°C and ±0,01°C in der Luft- bzw. Wassertemperatur, und ±0,2 psu
im Salzgehalt. Lücken in den Zeitreihen kamen durch Ausfälle von Sensoren oder des Stationscomputers zustande.
Was denken Sie auf den ersten Blick über die Zeitreihe?
Wie man sieht, ist es im Sommer warm und im Winter kalt;
das ist ja nicht wirklich überraschend! Die Luft- und Wassertemperaturen verlaufen aber fast gleich, das ist sicherlich nicht
von Vornherein so klar. Der Salzgehalt scheint sich aber eher ganz unregelmäßig zu verhalten.
Fragen: Zeitreihen über Jahre ↓ ↑
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Die Luft- und Wassertemperaturen sehen fast identisch aus und zeigen einen durch die Jahreszeit geprägten Verlauf.
Berücksichtigt man die Informationen über das Wattenmeer auf der vorherigen Seite, was ist dann der Grund, weshalb beide Temperaturen sich so ähneln, wenn man sie über lange Zeiträume aufträgt?
Ist zu erwarten, dass dies auch für die offene Nordsee, wo das Wasser 30 m oder noch tiefer ist, zutrifft?
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Sieht man sich die Lufttemperatur genauer an, dann stellt man fest, dass sie über kurze Zeiten stärker schwankt als die Wassertemperatur.
Was verursacht die stärkere Schwankung der Lufttemperatur?
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Der Salzgehalt zeigt offenbar keine deutlichen jahreszeit- lichen Schwankungen. Welche Vorgänge in Küstengewässern führen zu
a) einem steigenden Salzgehalt
b) einem abnehmenden Salzgehalt?
In welcher Weise sind diese Vorgänge an die Jahreszeit gebunden? Finden Sie Bereiche in der Zeitreihe,
in denen der Verlauf des Salzgehalts Ihre Vermutungen bestätigt?
Monatsmittel mehrjähriger Zeitreihen
Wir wollen die in der linken Spalte gezeigte Zeitreihe genauer untersuchen, um zu klären, ob sich die Luft- und Wassertemperaturen
über die Jahre deutlich geändert haben. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, die kurzzeitigen Schwankungen zu unterdrücken.
Dies geschieht mit einer Mittelung der Daten über die Kalendermonate.
Monatsmittel der Zeitreihen von Luft- und Wassertemperatur (rot bzw. blau) und des Salzgehalts, gemessen von Oktober 2002 bis
März 2009. Die Markierungen an der Zeitachese stellen jeweils den 1. Februar, 1. Juni und 1. Oktober dar.
In Zeiten des Klimawandels sind wir neugierig, ob es im Datensatz einen Trend zu höheren Temperaturen gibt.
Daher wurden Ausgleichsgeraden für die Messwerte der Luft- und Wassertemperatur für den Zeitraum Oktober 2002 bis
März 2009 berechnet und in die Grafik eingetragen (durchbrochene Linien, blau: Lufttemperatur, rot: Wassertemperatur). Die beiden Ausgleichsgeraden
weisen auf einen scheinbaren Anstieg um 1,75°C in der Luft und 1,22°C im Wasser hin! Dies entspricht jeweils 0,27°C und 0,19°C pro Jahr.
Außerordentlich viel, wenn man es mit dem globalen Temperaturanstieg von etwa 0,8°C zwischen 1880 und 2007 vergleicht,
wie es der Weltklimarat (Intergovernmental Panel of Climate Change, IPCC) angegeben hat!
Fragen: Veränderliche Temperaturen ↓ ↑
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Auf den ersten Blick sieht es so aus, als ob im Verlauf der Temperaturen mit ihren jahreszeitlichen Schwankungen ein Anstieg über den Beobachtungszeitraum enthalten ist.
Betrachten Sie hier zu bitte die jährlichen Maxima und Minima und prüfen Sie nach, ob es Unterschiede zum Vorjahr und Folgejahr gibt.
Lassen sich besonders hohe oder niedrige Sommer- und Wintertemperaturen feststellen?
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Welche Lage der Ausgleichsgeraden erwarten Sie für die Zeit von Oktober 2002 bis September 2006? Und für Oktober 2006
bis September 2008? Wäre ihr Verlauf der gleiche wie die in der Grafik eingezeichneten Geraden? Sie können die Ausgleichsgeraden
auch mit den in einem Arbeitsblatt angegebenen Monatsmittelwerten selbst berechnen, wenn Sie dem unten angegebenen Link folgen.
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Die in der Grafik gezeigten Ausgleichsgeraden wurden für den gesamten Datensatz von Oktober 2002 bis März 2008 berechnet. Überlegen Sie sich ein Argument,
dass dies so nicht richtig sein kann; stattdessen wäre es richtig, Ausgleichsgeraden für die Zeit von Oktober 2002
bis September 2009 zu berechnen, also für eine ganze Zahl von Jahren.
Interessant ist aber, dass dies dann (wenn man also die Monate von Oktober 2008 bis März 2009 weglässt) einen noch höheren
Temperaturanstieg ergibt. Weshalb ist das so?
Wie wir sehen, ist es gar nicht so einfach, Trends für einen Klimawandel nachzuweisen!
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