De gemiddelde temperatuur in tijden van klimaatverandering

De gemiddelde temperatuur in Nederland van het volgende jaar kan het beste worden geschat met de gemiddelde temperatuur in de voorgaande twaalf jaar. Bij een langere periode van middelen is de schatting door het opwarmende klimaat te koud. Bij een kortere periode kan de schatting door toevallige fluctuaties te koud of juist te warm uitvallen. Hoe werkt dit middelen in een opwarmend klimaat?

Middelen bij een constant klimaat

Hoe kun je de temperatuur van het volgende jaar het beste schatten uit metingen van de temperatuur in voorgaande jaren? In een klimaat dat niet verandert, is de beste schatting de langjarig gemiddelde temperatuur. Door willekeurige natuurlijke variaties kan de werkelijke temperatuur daar uiteraard van afwijken, maar hoe langjariger de schatting, hoe beter. Bij een kortere periode van middelen wordt de schatting door toeval te hoog of te laag.

Middelen bij een opwarmend klimaat

In een opwarmend klimaat wordt het langjarig gemiddelde echter sterk beïnvloed door koelere jaren uit het verleden, waardoor de schatting van de temperatuur van het volgende jaar te laag uitvalt. Je zou over een kortere, recente, relatief warme periode kunnen middelen, maar dan is de toevallige fout weer groter. Bij welke lengte van de periode is het verschil tussen de geschatte en de werkelijke waarden voor een reeks van jaren gemiddeld het kleinst?

Het verschil berekenen we door de kwadraten van de jaarlijkse verschillen bij elkaar op te tellen en vervolgens het totaal te delen door het aantal en daar de vierkantswortel van te nemen. Dit heet het kwadratisch gemiddelde. Door de jaarlijkse verschillen te kwadrateren voorkom je dat positieve en negatieve verschillen elkaar opheffen, dat wil zeggen, elke afwijking telt mee.

Toepassing bij opwarmend klimaat

Als voorbeeld nemen we de jaargemiddelde temperatuur in De Bilt, die vooral sinds eind jaren tachtig van de vorige eeuw is toegenomen. Voor de jaren 1990-2019 is het kwadratisch gemiddelde verschil berekend tussen de jaarlijkse temperatuur en de gemiddelde temperatuur in de periode direct voor elk jaar, waarbij de lengte van de periode is gevarieerd van 1 tot 30 jaar. Dit geeft de rode lijn in figuur 1, die laat zien dat het verschil tussen de werkelijke en de geschatte temperatuur het kleinst is bij een middelperiode van ongeveer 12 jaar. Periodes tussen de 5 en 13 jaar geven ongeveer hetzelfde resultaat. Kortere periodes geven grotere verschillen door een grotere toevallige fout, langere periodes geven grotere verschillen door klimaatverandering tijdens de periode.

Toepassing bij constant klimaat

Als je de berekening herhaalt voor de jaren 1931-1980, toen het klimaat nauwelijks veranderde, krijg je de blauwe lijn in figuur 1 (de meetreeks begint in 1901, zodat 1931 het eerste jaar is met 30 voorgaande jaren). Net als bij de rode lijn wordt bij korte middelperiodes de schatting beter als de periode toeneemt. Maar anders dan bij de rode lijn vertoont de blauwe lijn geen duidelijk minimum, maar neemt af naar langere periodes. Dit is ook wat je verwacht bij een constant klimaat, daarbij geldt immers hoe langjariger de schatting, hoe beter.

 

KNMI-klimaatbericht door Peter Siegmund