ERA5: czym jest reanaliza klimatyczna?

Reanaliza nie jest zapisem ze stacji ani symulacją. Jest połączeniem obu: bierze się nowoczesny model prognozy pogody i każe mu odegrać całą przeszłość, wprowadzając mu na każdym kroku czasowym wszystkie obserwacje dostępne w danym dniu — stacje naziemne, boje, statki, radiosondy, samoloty, a od lat siedemdziesiątych satelity.

Model zapewnia spójność fizyczną i wypełnia luki; obserwacje nieustannie ściągają go z powrotem do tego, co rzeczywiście zmierzono. Wynikiem jest pełna siatka bez żadnej dziury tam, gdzie sieci stacji zostawiają całe kontynenty niemal puste.

Słowo „analiza" pochodzi z meteorologii: tak nazywa się zrekonstruowany stan początkowy przed każdą prognozą. „Re-analiza" oznacza, że wszystkie te analizy przeszłości wykonano ponownie za jednym razem, w tej samej wersji modelu — i właśnie ten ostatni punkt nadaje całemu przedsięwzięciu wartość.

Operacyjne modele pogodowe są stale ulepszane. Gdyby układać na sobie analizy tworzone przez dekady, każde ulepszenie tworzyłoby sztuczny uskok w serii — a uskok jest nie do odróżnienia od zmiany klimatu.

Odgrywając całą przeszłość zamrożoną wersją, reanaliza usuwa to źródło fałszywych trendów. To pozwala porównać rok 1950 z 2020 bez tego, by porównanie dotyczyło głównie postępów modelowania.

Spójność nie jest przez to doskonała: sama liczba i jakość obserwacji zmieniły się ogromnie. Era satelitarna jest znacznie lepiej ograniczona niż lata czterdzieste, a obszary polarne i oceaniczne z początku okresu opierają się bardziej na modelu niż na pomiarze.

Krążą dwie liczby i obie są poprawne. NATYWNA rozdzielczość modelu tworzącego ERA5 to około 31 kilometrów; samo archiwum udostępniane jest na regularnej siatce 0,25°, czyli około 28 kilometrów, i to tę siatkę odpytuje ta strona. Zapamiętać należy rząd wielkości: kilkadziesiąt kilometrów.

Każda komórka niesie jedną wartość, będącą średnią po tej powierzchni — nie wartością w środku ani w konkretnym punkcie.

Konsekwencje są konkretne. Dwa miasta oddalone o dwadzieścia kilometrów często trafiają do tej samej komórki i mają zatem dokładnie te same dane. Wyrazista rzeźba terenu zostaje wygładzona: dolina i grzbiet nad nią są uśredniane razem, choć nie mają tego samego klimatu. Miejska wyspa ciepła, rozgrywająca się na kilku kilometrach, w ogóle się nie pojawia.

Z tego powodu ta strona nie podaje różnicy między dwoma miastami poniżej pół stopnia: poniżej tego progu odczytuje się rozdzielczość siatki, a nie różnicę klimatu.

ERA5 znakomicie nadaje się do średnich, sum, długich trendów i porównań między regionami świata. W tych zastosowaniach jej jednorodne pokrycie i głębokość czasowa nie mają publicznego odpowiednika.

Jest natomiast narzędziem niewłaściwym dla mikroklimatu, dla bardzo lokalnego ekstremum lub dla każdego zastosowania wymagającego danych z nazwanej stacji — umowa mówiąca „stacja danego lotniska" potrzebuje tej stacji, a nie średniej z komórki. Rekordy pokazywane na tej stronie są rekordami komórek ERA5: spójne między sobą i na całym świecie, ale nie pokryją się dokładnie z oficjalnymi rekordami krajowej służby meteorologicznej, opartymi na termometrach.

ERA5 jest tworzona przez ECMWF w ramach Copernicus Climate Change Service (C3S) i rozpowszechniana na licencji CC-BY 4.0. To pozwala tej stronie swobodnie przeliczać, formatować i ponownie publikować te dane pod warunkiem podania źródła — co robi każda strona.

To, co wnosi Climate Memory, nie jest zatem surową daną, która jest publiczna: jest to obliczenie norm, trendów i wskaźników dla dziesiątek tysięcy miejscowości oraz ich czytelne przedstawienie.