Metodologija

Kako nastanejo številke na strani »Ali je vroče?«

Na kratko

Ta stran prikazuje, kako topel je današnji dan v Sloveniji v primerjavi z zgodovino od leta 1950. Nekaj stvari, ki jih je dobro vedeti pri branju:

  • Podatki niso meritve slovenskih vremenskih postaj (ARSO). Prihajajo iz reanalize ERA5-Land (evropski podatkovni model, dostopen prek arhiva Open-Meteo). Reanaliza združi meritve, satelite in fizikalni model v enotno mrežo vrednosti. Zato vrednosti niso neposredno primerljive z uradnimi objavami ARSO, ki temeljijo na meritvah postaj.
  • Stran privzeto prikazuje najvišjo dnevno temperaturo (Tmax) — »kako vroč je bil dan«. Povprečno in najnižjo temperaturo lahko izberete ročno, a nista privzeti (razlog je spodaj).
  • Vsaka postaja je popravljena na nadmorsko višino. Ker mrežna točka modela ni točno na višini postaje, vrednosti prilagodimo za razliko v nadmorski višini. Pri sedemnajstih postajah je popravek zelo majhen — med +0,48 °C in −0,36 °C — pri Kredarici (2514 m) pa −7,85 °C, daleč največji, ker postaja leži precej više od svoje mrežne celice.
  • »Slovenija« pomeni povprečje 18 postaj, ne ene same meritve na specifični postaji. Postaje segajo od morske gladine (10 m) do Kredarice (2514 m).
  • Referenčno obdobje za odklone je 1991–2020 (veljavna klimatološka norma WMO). Ker je to razmeroma toplo obdobje, se velik del zapisov 1950–2026 prikaže kot negativni odklon.

Podroben tehnični opis sledi spodaj.

Vir podatkov

Stran uporablja reanalizo ERA5-Land[1][2], dostopano prek arhivskega API-ja Open-Meteo[3] (ne neposredno prek ECMWF/CDS). ERA5-Land je globalni reanalizni niz Evropskega centra za srednjeročne vremenske napovedi (ECMWF) z mrežno ločljivostjo približno 9 km.

Reanaliza ni enaka meritevam posameznih postaj. Je rekonstrukcija preteklega vremena, ki nastane tako, da model združi številne vire opazovanj — meritve postaj, satelitske posnetke, podatke z ladij in letal — v enotno, prostorsko in časovno polno mrežo vrednosti.

ERA5-Land sam ne vključuje nobenih meritev. Opazovanja združi matična reanaliza ERA5 na mreži približno 31 km.[4] ERA5-Land te vrednosti uporabi kot vhod in z njimi na gostejši mreži (~9 km) podrobneje izračuna razmere pri tleh. Gostejša mreža torej ne pomeni več opazovanj, le podrobnejši izračun iz istega vira.

Dejanska ločljivost je slabša od mrežne. Dejanska uporabna ločljivost ERA5 je približno tri- do štirikrat slabša od nazivne — okoli 100 km, ne 31 km.

Zadnjih ~6 dni prihaja iz predhodne različice reanalize (ERA5T), zato se te vrednosti lahko še spremenijo.

Za današnje in najnovejše vrednosti, kjer reanaliza še ni na voljo, stran uporabi napoved Open-Meteo. Takšna vrednost je na strani označena z »napoved«; reanalizne vrednosti oznake nimajo.

Postaje

Stran zajema 18 lokacij po Sloveniji. Za vsako je vrednost vzeta iz mrežne celice ERA5-Land nad njo. Nabor postaj sega od nižin do visokogorja — med drugim Koper (blizu morske gladine, ~10 m), Postojna (549 m), Rateče (864 m) in Kredarica (2514 m). Celoten razpon nadmorskih višin je 10–2514 m.

Korekcija na nadmorsko višino postaje

Mrežna celica ERA5-Land redko leži točno na nadmorski višini postaje. Da bi vrednosti ustrezale višini postaje in ne višini mrežne celice, vsako popravimo s fiksno stopnjo 6,5 °C na kilometer razlike med višino postaje in višino mrežne celice. To je standardna vrednost povprečne stopnje ohlajanja ozračja z višino.[5]

Za 17 od 18 postaj je ta popravek majhen. Za Kredarico je velik: −7,85 °C. Postaja leži na 2514 m, pripadajoča mrežna celica ERA5-Land pa na 1307 m — razlika 1207 m, kar pri 6,5 °C/km da popravek −7,85 °C. To je daleč največji posamezni popravek na strani.

Odkrito navajamo njegove omejitve:

  • Popravljene vrednosti ERA5-Land za Kredarico smo primerjali z meritvami ARSO in so bile blizu. A šlo je za primerjavo, ne za sistematično validacijo — ni bila opravljena analiza pristranskosti po mesecih.
  • Fiksna stopnja 6,5 °C/km je povprečje za prosto ozračje. Dejanska prizemna stopnja nad gorskim pobočjem se spreminja s sezono in se lahko splošči ali celo obrne pri zimskih temperaturnih inverzijah. Popravek je torej lahko dober v letnem povprečju, a sistematično odstopa v posameznih mesecih (predvsem pozimi).
  • Empirični popravek po postaji in mesecu bi bil boljša dolgoročna rešitev; zaenkrat ni izveden.

Katera temperatura je privzeta

Stran privzeto prikazuje najvišjo dnevno temperaturo (Tmax) — na prvih karticah, ob nalaganju in v trendu, ki ga stran postavi v ospredje. Povprečna (Tmean) in najnižja (Tmin) dnevna temperatura sta na voljo za ročno izbiro, a nista privzeti.

Razlog je kakovost podatkov. Reanaliza ERA5-Land sistematično slabše oceni najnižjo temperaturo v pozidanih območjih, saj tudi matična reanaliza ERA5 v modelu eksplicitno ne upošteva učinkov mestnega toplotnega otoka. Ker se povprečna temperatura izračuna tudi iz najnižje, to pristranskost podeduje — ravno v naseljenih krajih, ki bralce najbolj zanimajo. Najvišja dnevna temperatura te pristranskosti ne nosi in se ujema z vprašanjem strani (»ali je vroče« — občutena dnevna vročina). Zato stran vodi s Tmax, izbira Tmean/Tmin pa ostaja bralcu, ki omejitev razume.

Kaj pomeni »Slovenija«

Vrednost predstavlja neuteženo povprečje vseh 18 postaj, vključno s Kredarico, popravljeno na nadmorsko višino — na strani poimenovano »povprečje 18 postaj«, s prikazanim naborom postaj in razponom višin.

Uteževanje po površini ali višinskih pasovih smo pretehtali in zavrnili: ker je nad 1000 m le ena postaja (Kredarica), bi ta sama nosila cel višinski pas. To bi bilo videti natančno, a bi slonelo na eni sami točki. Neuteženo povprečje nad vidnim, poimenovanim naborom postaj je bolj poštena izbira.

Časovni pas in dnevna meja

Dnevne vrednosti in meja »danes« sta določeni po času Europe/Ljubljana. Dnevni podatki so agregirani iz arhiva Open-Meteo v tem časovnem pasu. (Dan po UTC bi napačno razvrstil skrajne vrednosti blizu lokalne polnoči, kar je najbolj občutljivo pri štetju tropskih noči.)

Referenčno obdobje in odkloni

Odkloni (koliko je dan topel »glede na normalo«) se merijo proti referenčnemu obdobju 1991–2020 — veljavni klimatološki normali WMO[6] — enotno po vsej strani.

Ena posledica je pomembna za branje: ker je obdobje 1991–2020 razmeroma toplo, se velik del zapisov 1950–2026 prikaže kot negativni odklon. To ni napaka, temveč posledica primerjave s toplo sodobno normalo.

Izjema — SPEI (suša): indeks suše SPEI[7] je ločen in umerjen na obdobje 1950–1980, ne 1991–2020. Absolutni pragovi (npr. za vroče dneve in tropske noči) na referenčno obdobje niso vezani.

Porazdelitev in percentil

Za vsak dan v letu stran prikaže porazdelitev preteklih vrednosti (kako pogosti so bili posamezni odkloni) in v kateri percentil porazdelitve se uvršča današnja vrednost (topleje od kolikšnega deleža primerjalnih dni).

  • Porazdelitev je empirična ocena gostote (KDE) — sledi dejanski obliki podatkov — ne simetrična zvonasta (Gaussova) krivulja. Temperaturne porazdelitve so pogosto nesimetrične, zato bi Gaussova krivulja napačno prikazala repe, ravno tam, kjer se presoja »kako izjemen je današnji dan«.
  • Percentil je pravi empirični percentil, izračunan iz te krivulje (integral gostote do današnje vrednosti), ne približek iz barvnega pasu.
  • Krivulja, ki predstavlja Slovenijo, je povprečje 18 krivulj posameznih postaj, ne skupni bazen vzorcev — s čimer ohrani pomen »povprečja 18 postaj«.
  • Kategorije, ki veljajo za Slovenijo (barvni pasovi in besede kot »Vroče« ali »Ekstremno«), izhajajo iz iste krivulje kot percentil, ne iz povprečja mej posameznih postaj. Ker je združenih 18 postaj z različnimi podnebji, so "repi" v porazdelitvi širši kot pri posameznih postajah, zato meja »med najtoplejšimi 5 %« leži nekoliko višje kot povprečje 5-odstotnih mej postaj. Posledica: oznaka in številka vedno soglašata (dan v pasu »Vroče« ima percentil ≥ 80), oznaka »Ekstremno« pa je nekoliko redkejša kot prej — meje niso bile sproščene, temveč usklajene s krivuljo, ki jo bralec že vidi.

Primerjalni vzorec za vsak koledarski dan je združeno okno ±7 dni čez vsa leta — tako ima vsak dan dovolj gost in stabilen vzorec. Isto okno ±7 dni uporablja tudi letni trend: vsaka letna točka na grafu trenda je povprečje vrednosti v tem oknu za posamezno leto — pri padavinah in ET₀[8] pa vsota, saj sta to globini v mm in ima smisel le seštevek. 29. februar se pri tem pridruži oknu 28. februarja (redki prestopni dnevi se ne obravnavajo kot ločen, statistično šumeč dan). Objavljena vrednost povsod uporablja okno ±7 dni; v panelu z analizo trendov lahko bralec izbere tudi ožje ali širše okno, kar velja le za tisti prikaz.

Besedna ocena trenda (kategorija)

Besedo ob stoletnem trendu vsake postaje (»Izhodiščno«, »Zmerno«, »Slabo«, »Ekstremno«, »Zelo zaskrbljujoče«) določimo iz naklona trenda po mejah 0,05 · 0,10 · 0,20 · 0,30 °C na desetletje; zgornja kategorija (≥ 0,30 °C/desetletje) je odprta navzgor. Te meje so uredniška izbira te strani, ne standard, članek ali predhodna odločitev — služijo le kot groba besedna oznaka relativne hitrosti segrevanja med postajami. Kako dobro so izbrane, je vprašanje za strokovni pregled.

Za primerjavo: Evropa se segreva približno dvakrat hitreje od svetovnega povprečja, kar je najhitreje med celinami[9].

Trend in statistična značilnost

Trendno črto skozi leta ocenimo z metodo Theil-Sen[10]: naklon izračuna kot mediano naklonov med vsemi pari let, zato ga posamezno izjemno leto ne potegne za sabo. Ali je trend statistično značilen, presodimo z Mann-Kendallovim testom s popravkom za avtokorelacijo po Yueju in Wangu[11] — sosednja leta si namreč niso povsem neodvisna in bi brez popravka trend deloval močnejši, kot je.

Pragovi za »vroče«

Štetje vročih dni in tropskih noči uporablja stroge pragove (>, ne ≥). To je usklajeno s standardom ETCCDI/ECA&D[12][13] (medtem ko npr. nemški DWD uporablja ≥). Standard je dejansko sporen; izbrali smo >. Sprememba na ≥ bi premaknila štetje vsakega mejnega dne, zato je izbira zapisana zavestno.

Trend vročih dni in tropskih noči

Letni trend na grafih vročih dni in tropskih noči je model negativne binomske regresije (NB GLM) čez letno število — primeren za številske podatke z večjo razpršenostjo od Poissonove. Gre za približek, ne za dokončno napoved: prikazana stopnja rasti in projekcija do leta 2050 sta odvisni od izbranega praga in dolžine zaporedja.

Trenda ne prikažemo, kadar mu ne moremo zaupati. Za nekatere kombinacije (redki dogodki, skoraj ravna časovna vrsta) statistični model ne da zanesljivega rezultata — ne skonvergira ali pa ocena njegove negotovosti ni veljavna. V takih primerih trenda ne objavimo (letno štetje ostane prikazano), namesto da bi navedli navidezno natančno, a nezanesljivo številko. Enako velja, kadar je premalo let s podatki (potrebnih je vsaj 10). To je isto načelo kot pri indeksu suše SPEI: raje odklonimo objavo, kot da objavimo negotovo vrednost.

Povzetek omejitev

  • Ne bazira direktno na meritvah ARSO. Vrednosti so iz reanalize ERA5-Land, ne meritev postaj, in niso neposredno primerljive z objavami ARSO.
  • Korekcija na nadmorsko višino Kredarice (−7,85 °C) je velika, preverjena, a ne validirana po mesecih, in lahko odstopa pozimi (glej zgoraj).
  • ERA5-Land Tmin je v mestih nezanesljiva (toplotni otok); zato stran privzeto ne prikazuje Tmean/Tmin.
  • Ločljivost. Mreža ERA5-Land je ~9 km, a vremenska informacija prihaja iz ERA5, katere učinkovita ločljivost je okoli 100 km. Lokalnih posebnosti pod to velikostjo vrednosti ne upoštevajo.
  • Najnovejše vrednosti so lahko napoved (označene z »napoved«), dokler reanaliza ni na voljo.
  • Trend vročih dni/tropskih noči je približek in ni na voljo za vse kombinacije praga in zaporedja: kjer se model ne ustali, trenda ne prikažemo (glej zgoraj).

Višinski pasovi postaj

Višinski pas Postaje
Alpska (>1500m) 1 postaja
Gorska (800–1500m) 1 postaja
Predgorska (400–800m) 4 postaje
Nižinska (<400m) 12 postaj

Za morebitne popravke ali vprašanja o metodologiji nas kontaktirajte na [email protected].

  1. Podatkovni niz, iz katerega stran zajema vse temperaturne vrednosti. ERA5-Land hourly data from 1950 to present — Copernicus Climate Change Service (C3S) / ECMWF ↩︎

  2. Znanstveni članek, ki opisuje reanalizo ERA5-Land in njeno izdelavo. Muñoz-Sabater in sod. (2021), Earth System Science Data 13, 4349–4383 ↩︎

  3. Arhivski spletni vmesnik, prek katerega stran dostopa do podatkov ERA5-Land. Zippenfenig, P. (2023), Open-Meteo.com Weather API, Zenodo ↩︎

  4. Matična reanaliza ERA5 — opis metode, asimilacije opazovanj in ločljivosti. Hersbach et al. (2020), Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society Odprt dostop. ↩︎

  5. Standardna stopnja ohlajanja ozračja z višino (6,5 °C/km), kot jo določa standardna atmosfera (formalno ISO 2533 oziroma ICAO). Glossary of Meteorology: »standard atmosphere« — American Meteorological Society ↩︎

  6. Smernice za izračun 30-letnih klimatoloških normal (npr. 1991–2020). WMO Guidelines on the Calculation of Climate Normals (WMO-No. 1203, 2017) ↩︎

  7. Izvirni članek, ki uvaja indeks suše SPEI. Vicente-Serrano, Beguería & López-Moreno (2010), Journal of Climate 23, 1696–1718 ↩︎

  8. Smernice za izračun referenčne evapotranspiracije (ET₀), ki vstopa v vodno bilanco indeksa SPEI. Allen, Pereira, Raes & Smith (1998), FAO Irrigation and Drainage Paper 56 ↩︎

  9. Evropa se segreva približno dvakrat hitreje od svetovnega povprečja. WMO & Copernicus, European State of the Climate (2022) Obdobje 1991–2021. ↩︎

  10. Izvirni članek o Theil-Senovi oceni naklona trenda. Sen, P. K. (1968), Journal of the American Statistical Association 63, 1379–1389 ↩︎

  11. Popravek Mann-Kendallovega testa za avtokorelacijo z efektivno velikostjo vzorca. Yue, S. & Wang, C. (2004), Water Resources Management 18, 201–218 ↩︎

  12. Pregled mednarodno poenotenih kazalnikov podnebnih skrajnosti. Zhang in sod. (2011), WIREs Climate Change 2, 851–870 ↩︎

  13. Slovar kazalnikov z natančnimi definicijami in pragovi (vroči dnevi, tropske noči). ECA&D — Indices dictionary ↩︎