Czy to efekt miejskiej wyspy ciepła?

Co mówi nauka...

Przy obróbce zapisów temperatury, Goddard Institute for Space Studies (GISS) NASA zadaje sobie wiele trudu, aby usunąć wszelkie ewentualne wpływy efektu miejskiej wyspy ciepła. Porównuje się długoterminowe trendy miejskie z okolicznymi terenami wiejskimi. Następnie kalibruje się zapisy miejskie tak, żeby pasowały do wiejskich. Szczegółowy opis tego procesu znajduje się na stronie NASA (Hansen 2001).

W większości przypadków stwierdzono, że efekt miejskiego ciepła jest mały i mieści się w zakresie niepewności. Co zaskakujące, 42% trendów miejskich jest chłodniejszych niż we wiejskim otoczeniu, gdyż stacje meteorologiczne często umieszcza się w zimniejszych miejscach (np. park). Ważne, że naukowcy są świadomi efektu miejskiego ciepła i rygorystycznie wprowadzają poprawki w czasie analizy zapisów temperatury.

Potwierdza to recenzowana praca NCDC (Peterson 2003), gdzie przeprowadzono analizę statystyczną anomalii temperatury w miastach i wsiach i stwierdzili: "Pomimo powszechnie przyjmowanej mądrości, nie da się znaleźć statystycznie istotnego wpływu urbanizacji w rocznych temperaturach... Dzielnice przemysłowe mogą być znacząco cieplejsze niż wiejskie lokalizacje, ale stacje meteorologiczne w miastach częściej stawia się w chłodniejszym otoczeniu parków niż na terenach przemysłowych".

W nowszej pracy (Parker 2006) przedstawiono wykresy 50-letnich zapisów temperatur obserwowanych w spokojne noce, oraz innych, z wietrznych nocy. Wywnioskowano, że "temperatury nad lądem podniosły się tak samo w noce wietrzne jak i ciche, co wskazuje, że obserwowane ogólne ocieplenie nie jest skutkiem rozwoju miast".

Porównanie trendów wiejskich i miejskich

Artykuł Urbanization effects in large-scale temperature records, with an emphasis on China (Jones et al 2008) stwierdza, że miejskie trendy temperatury niewiele różnią się od wiejskich. Na początku przyjrzano się 5 stacjom w Londynie i okolicach. Na wykresie 1 pokazano bezwzględne temperatury, jasno wskazujące wpływ miejskiego ciepła w miejskich stacjach takich jak London Weather Centre (brązowy) i Park Świętego Jakuba (ciemnoniebieski). Najchłodniejszy jest zapis z wiejskiego Rothamsted (ciemnozielony). Jednak dodatkowe ciepło w mieście nie ma wpływu na trend - w każdym miejscu jest on taki sam.

Rysunek 1: Roczne trendy temperatury dla 5 stacji w Londynie i okolicach. Miejskie to linie brązowa i ciemnoniebieska, wiejskie są zielone.

Podobnie porównano dwa miejsca w Wiedniu. Tym razem też bezwzględna temperatura jest większa na terenie miejskim, ale w obydwu widać prawie takie same zmiany.

Rysunek 2: Roczne trendy temperatury dla dwóch placówek w Wiedniu - Hohewarte w centrum (brązowa) i wiejskie Grossenzersdorf (zielona). 

Porównanie sieci wiejskiej i miejskiej w Chinach

Tak więc ustabilizowane obszary miejskie wykazują takie same trendy jak ich otoczenie. A co z terenami, które właśnie się urbanizują? Chiny, w odróżnieniu od Europy, doświadczyły gwałtownego wzrostu gospodarczego na przestrzeni ostatnich 30 lat, przy dramatycznym rozroście miast. Gdyby miało wystąpić znaczące ocieplenie związane z urbanizacją, powinno to być właśnie w tym regionie, i w ostatnich dekadach. Na wykresie 3 porównano kilka zestawów danych:

Rysunek 3: Roczne uśrednione  anomalie temperatury. Jones et al. (zielone i brązowe kropki) to zestaw 42 stacji wiejskich i 42 miejskich. Li et al. (ciągła zielona i brązowa) to homogenizowany zestaw 42 stacji wiejskich i 40 miejskich. Li (niebieska) to niehomogenizowana seria 728 stacji. CRUTEM3v (czerwona) to zestaw tylko dla lądów (Brohan et al., 2006). Okres odniesienia to 1954-83.

To, że nie ma prawie żadnych różnic między 6 seriami, mówi nam kilka rzeczy. Małe zestawy 40 stacji pokazują taki sam wynik jak 728. Inaczej mówiąc, na obszarze tej wielkości, można stworzyć średnią z niewielkiej liczby lokalizacji, co implikuje, że sieć 728 stacji to znaczna nadmiarowość.

Ze wzrostem skali maleje cakowity wpływ poprawek homogenizujących. Może to być pewien cios dla tych naukowców, którzy spędzają setki godzin na żmudnym przetwarzaniu danych ze stacji, żeby dane były całkiem jednolite (ale oczywiście nie robią tego tylko dla obliczania globalnych trendów).

I oczywiście, najważniejsza rzecz: trend jest taki sam w grupach miejskich i wiejskich w każdym okresie. Nawet w przypaku rozwijających się miast, miejskie wyspy ciepła mają niewielki wpływ na trend ocieplenia.