Husk mig
▼ Indhold

Vandstanden ved Stockholm 1774-2013


Vandstanden ved Stockholm 1774-201329-05-2014 13:14
kfl
★★★★☆
(1705)
Vandstanden ved Stockholm 1774-2013 – verdens længste tidevandsmålinger af Martin Ekman
Det er helt utroligt, at Martin Ekman har indsamlet verdens længste tidevandsserie fra Stockholm, Sverrig. Martin Ekman har rekonstrueret målinger helt tilbage til 1774 med enkelte huller. Disse data er blevet analyseret med henblik på at finde periodiske bevægelser og eventuelt en acceleration i vandstanden ved Stockholm. For tidevandseksperter er der næppe noget nyt i nedenstående analyse, men det kan formodentlig bidrage med nogle nuancer i den ophedede klimadebat.

Resume:
1) Der er konstateret periodiske udsving i vandstanden som forventet ud fra teorien for tidevandsbevægelser.
2) Der er konstateret en acceleration i vandstanden.
3) Der forventes en vandstandsstigning fra år 2000 til år 2100 på 12.1 cm.
4) Der er store regionelle forskelle i vandstanden i Østersøen og usikkerhed med vandstanden i år 2100.

Hvor er data hentet fra?
Dokumentationen for datagrundlaget og Martin Ekman's egen analyser kan ses her The World's Longest Sea Level Serie.... Data findes her Monthly and Annual Mean Sea Level at Stockholm 1774-2000. Martin Ekmans data er også blevet publiceret gennem PSMSL, hvor man har korrigeret data til same datum. Disse data kan findes her Monthly data from PSMSL 1889-2013.

Det er igen og igen påstået af klimaskeptikere(Lanser), at man foretager korrektioner i klimadata for at bevise den menneskabte opvarmning. Det er korrekte, at PSMSL foretager korrektioner i de rå målinger, men det skyldes, at datum skifter flere gange over en længere periode. Derfor skal der foretages korrektioner. Følgende graf viser de korrektioner, der er foretaget for at nå til Revised Local Reference(RLR).



Også for danske stationer er der blevet justeret i datum.

Jeg har sammenstykket Martin Ekmans data helt tilbage til 1774 med de senest PSMSL data. For perioden 1774-1888 skal der adderes 4899.4499 mm plus en korrektion for et spring i målingerne på 28.877 mm fra 1888 til 1889.Dette spring er estimeret ud fra data.

Der er ikke foretaget korrektioner for lufttryk, for GIA eller NAO.

Følgende graf viser de månedlige middelvandstande for perioden 1774-2013:



Landhævningerne er hentet fra Peltier GIA data sets. Den årlige landhævning er beregnet til 4.21 mm pr år, men den er ikke indarbejdet i analyserne, men kun vist i en enkelt graf, der viser den absolutte vandstand.

Den beregnede månedlige minimums-, middel-og maksimums vandstand fremgår af følgende graf:



Det fremgår af denne graf, at den maksimale månedlige vandstand aftager med ca. 3.944+/-0.221 mm pr år, der er signifikant forskellig fra GIA på 4.21 mm pr år, således at den maksimale absolutte vandstand vokser med 0.2660 mm pr år. Ses på middelvandstanden er der ingen signifikant stigning i den absolutte vandstand, men mere om dette senere.

Den maksimale vandstand har en anden udvikling end middelvandstanden. Dette har jeg set flere steder, men forklaringen på dette kender jeg ikke.

Analysen giver samme resultater ved at se på perioderne 1774-2013 og 1889-2013. Idet følgende ses kun på perioden 1774-2013.

Periodiske udsving i vandstanden
Teorien for tidevandsbevægelser peger på, at der er følgende periodiske bevægelser i vandstanden:
Half Yearly 0.5 år, Yearly 1.0 år, Pole Tide 433/365 år, Moon's Perigee 8.85 år og Regression of Moon's nodes 18.61 år.

Med hensyn til Pole Tide er der i virkeligheden ifølge Observation and interpretation og the Pole Tide tale om 3 perioder, nemlig med 424, 432 og 439 dage. Jeg har gennemregnet modellen med disse 3 perioder, men de bidrage ikke væsentligt til at forbedre analysen.

Hvorfor har disse perioder interesse? Det har de fordi de kan påvirke beregningen af accelerationen af vandstanden. Det vil være muligt til dels af fjerne disse påvirkninger ved at beregne et glidende gennemsnit, som det er normal praksis, over 19 år, men det skaber nogle autokorrelationer, der er svært håndterlige set ud fra et statistisk synspunkt.

Hvorvidt disse cykler findes i vandstanden ved Stockholm undersøges i det følgende.

Følgende graf viser spektret for vandstanden ved Stockholm for perioden 1774-2013:


De lodrette streger svarer til de omtalte perioder. Kun perioderne Half Yearly, Yearly og Pol Tide ses tydeligt af spektret. Den betragtede periode på 240 år er for kort til at perioderne 8.85 og 18.61 slår igennem i spektret. Det bemærkes, at man også arbejder med Pole Tide perioderne på 424, 433 og 439 dage. Spektret kunne tyde på at der er tale om to Pole Tide toppe.

Analyse af vandstanden
Der er anvendt følgende model til analyse af vandstanden:

Vandstand=alfa+beta*year+gamma*year^2+ 5 harmonisk led+ error(year),

hvor det er antaget, at error(year) følger en normalfordeling med standardafvigelsen sigma.

Der er foretaget en pre-whitening af data. Dette betyder, at der er autokorrelationer i residualerne. Disse er fjernet ved en ARIMA-model. Effekten af pre-whitening ligger i, at den estimerede varians reduceres uden at det påvirker de estimerede værdier.

Følgende graf viser data i sort og den estimerede kurve i rødt samt residualerne



Der er 2.98 % og 2.98 % af residualerne større end 1.96 og mindre ned -1.96. Man skulle forvente ca. 2.5%. Der er altså lidt flere end forventet. Af en analyse af residualerne fremgår, at de har lidt for høje skuldre og lidt for en tyk hale til at være normal-fordelt, men det er ikke noget der rykker ved resultaterne.

Den opstillede model kan forklare ca. 84.5 % af den totale variation. Der er konstateret en acceleration i vandstanden på 2*0.004059 +/-2*0.001203=0.008118+/-0.002406 mm pr år^2. Den beregnede acceleration er noget større end hvad man har fundet i Is Baltic Sea level rise accelerating?. Her har man beregnet accelerationen til 0.0031+/-0.0175 mm pr år^2.

Der er konstateret periodiske svingninger i vandstanden for alle 5 perioder. Dette fremgår af følgende graf:


Der er beregnet følgende konfidensintervaller:

Half yearly:
Amplitude er beregnet til: 44.2 mm +/-6.8 mm.

Yearly:
Amplitudene er beregnet til: 85.1+/-6.8 mm.

Pole Tide:
Amplitude er beregnet til 6.4+/-6.8 mm.

Ifølge Observation and interpretation og the Pole Tide.er amplituden for Pole Tide i Østersøen på ca. 31 mm, se Tabel 2 side 24.

Moon's Perigee:
Amplituden er beregnet til:5.9+/-6.8 mm.

Moon's Regression:
Amplituden er beregnet til: 12.3+/-6.8 mm. Ifølge Lunar nodal tide in the Baltic Sea skønnes amplituden til 7.2 mm.

Man må være opmærksom på at disse estimater kan være forurenet af variation fra en " non-tidal origin, part of the broad-band decadal ocean variability". Dette fremgår også af en af de rigtig gode kilder til belysning af vandstanden i Østersøen, nemlig Kirsten Skovgaard Madsen: Recent and future Changes in temperatur, salinity, and sea level of the North Sa and Baltic Sea. Hun skriver kort:

One of the main indicators for sea level variability on regional scales in the North Sea Baltic Sea area is the winter NAO index.


Kirsten Skovgaard Madsen nævner ikke direkte de harmonisk konstater og deres betydning for variationen i vandmand, men eliminere dem ved et glidende gennemsnit over 19 år.

Jeg har ikke fundet en autoritativ kilde, der angiver benchmark for amplituden for Moon's Perigee.

Hvor sikker er beregningen af accelerationen?
For at undersøge hvor stabil estimationen af accelerationen er, har jeg foretaget beregning for perioden 1774-2013. Første med startåret 1774, så med 1775 frem til 1978 etc. Det fremgår af grafen resultaterne er ustabile med startår 1950 eller senere. Dette betyder, at der skal være mindst 50 år for at kunne foretage en pålidelig estimation af accelerationen.



Vurderingen af hvor mange år der skal være til rådighed for beregning af en acceleration er foretaget i publikationen Accounting for the Nodal Tide to Improve Estimates of Sea Level Acceleration. Af tabel 1 fremgår, at man skal have 50 til 100 års data til rådighed for at få pålidelige estimater af trend og acceleration.

Hvor sikker er beregningen af amplituden for Moon's nodes ?
Følgende graf viser estimationen af amplituden for Moon's nodes med startår for estimation fra 1774 frem til 1978:



Det fremgår heraf af der er en del variation i amplituden med et voksende konfidensinterval med voksende startår. Der skønnes, at der ca. skal være ca. 50 års data til rådig for at få et pålideligt estimat.

Beregningen af vandstanden og den årlige stigning frem til år 2100
Ud fra de estimerede parameter, er de fortaget en beregning af den absolutte vandstand ved at addere GIA på 4.21 mm pr år frem til år 2100 sammen med et konfidensinterval. Den absolutte vandstand forventes at vokse med ca. 121 mm i periode 2000-2100 svarende til 1.21 mm pr år.

For perioden 2000 til 2100 forventes en den årlige stigning at vokse fra 0.8 mm pr år til 1.62 mm pr år. Det er selvfølgelig under scenariet "business as usual". Der ligger en udfordring i at ekstrapolere med en 2.gradspolynomieum, men i mangel af bedre har jeg tillad mig det.

For Hornbæk og Gedser har jeg med samme analysemetode fundet en stigning i den absolutte vandstand for perioden 2000-2100 på 30 cm og 18 cm henholdsvis.



Hvor hurtigt forventes Østersøen at reagere på en global vandstandsstigning?
Jeg kender ikke til nogen undersøgelser af hvor hurtigt vandstanden i Østersøen vil reagere på en global vandstandsstigning, men ifølge Baltic Sea er opholdstiden på 25 år. Dette betyder – mit gæt – at der går et par årtier før der har indstillet sig på en ny balance mellem vandstanden i Nordsøen og Østersøen. Det er derfor mere sandsynligt, at den iagttagne acceleration i vandstanden i Østersøen ikke har noget at gøre med den globale vandstandsstigning, men skyldes måske interne forhold i Østersøregionen. Det er her muligt, at eksperterne i Østersøen vil få røde knopper af denne påstand!

Diskussion
Jeg har også undersøgt udviklingen vandstanden ved bl.a. Helsinki, Visby, Delfzijl og Swinouscie og fundet lignede resultater som for Stockholm. Der er konstateret både periodiske bevægelser og en acceleration i vandstanden. De periodiske bevægelser har deres rødder i tidevandet samtidig med, at det ikke kan udelukkes at også NAO har en indflydelse. Man taler generelt om at en del af variationen af vandstanden har en " non-tidal origin, part of the broad-band decadal ocean variability".

Martin Ekmans omtaler selv indflydelsen fra North Atlantic Occilation Index på bevæglserne i vandstanden ved Stockholm

I Power Point publikationen Birgit Hünike og Eduardo Zorita:Sea Level 2100, er der foretaget en række projektioner af vandstanden i Østersøen frem til 2100 ved at downscale globale resultater til Østersøen. På side 16 og 17 gives en overblik over hvilke faktorer, der påvirker vandstanden. Af side 17 fremgår resultaterne af forskellige modeller udtrykt ved en årlig stigning i vandstanden. Man har fundet en årlig stigning for Kolobrzeg og Swinoujscie på fra 0.17 mm pr år til 0.82 mm pr år. Dette skal sammenlignes med det estimat jeg har for Stockholm for perioden 2000 til 2100 på 121 mm svarende til 1.21 mm pr år.

På side 23 omtales påvirkningen af gravitationseffekter i forbindelse med afsmeltning fra Grønland og Antarktis. Det hævdes, at vandstandsstigningerne vil være på 60%-80% af en global vandstandsstigning.

Dette skal ses i forhold hvad Det Finske Metorologisk Institut siger Det Finske Metorologisk Institut

If the highest projections come to pass, the sea level will rise everywhere on the Finnish coast: by as much as 90 centimetres in the Gulf of Finland by the end of the century, by 65 cm in the Bothnian Sea and by about 30 cm in the Bay of Bothnia.


Der ligger tilsyneladende en modsætning mellem hvad Det Finsk Meteorologiske Institut og den sidste reference siger, men der forklares ved, at der er store forskelle i vandstandsstigninger i de forskellige dele af Østersøen, se side 21.

P.L. Woodworth har i publikationen A search for accelerations in records of European mean sea level undersøgte accelerationen i 4 lange tidevandsmålinger:

Abstract:
Long records from European tide gauges have been inspected for evidence of modifications in the rate of change, or 'accelerations', of mean sea level (MSL). In general, no evidence was found for MSL accelerations significantly different from zero over the period 1870 to the present, although non-zero accelerations were observed at individual stations. Changes in surface air pressure may have been responsible for an overall slightly negative acceleration observed in northern Europe. In order to extend the study to time-scales longer than a century, data from the oldest European MSL records at Brest, Sheerness, Amsterdam and Stockholm starting in 1807, 1834, 1700 and 1774, respectively, were also investigated with the result that a positive acceleration of order 0.004 mm pr. year^2 appears to be typical of European Atlantic coast and Baltic MSL over the last few centuries. Although of interest as an indicator of past climate change, this small low-frequency MSL acceleration is an order of magnitude less than that anticipated over the next few decades as a result of greenhouse warming. A conceptual study of possible future Newlyn (UK) tide gauge data has shown that the MSL acceleration anticipated from the global warming should be apparent in the records by the early part of the next century.


Kirsten Skovgaard Madsen skriver på side 10 i hendes PHD afhandling Kirsten Skovgaard Madsen: Recent and future Changes in temperatur, salinity, and sea level of the North Sa and Baltic Sea.:

The North Sea Baltic Sea area is located in an area with pronounced westerly winds, which, together with the freshwater surplus and the resulting low salinity of the Baltic Sea, creates a permanent sea level gradient of about 35 cm from the North Sea to the northern Baltic Sea, with a gradient of 10-15 cm through the transition zone (Ekman & Mäkinen, 1996). Changes in the mean wind may change this picture.


Her står, at der er en 35 cm forskel i vandstanden i Nordsøen og i Østersøen som følge af vesten viden og nedbøren.!!!

For Østersøens vedkommende har både vindretninger, indstrømning/afstrømning gennem bælterne, nedbøren, fordampningen, varmeudvidelsen af havvandet, tilstrømning fra floderne, gravitationseffekterne af en afsmeltning af Grønland /Antarktis samt landhævninger en indflydelse på vandstanden. Det er selvfølgelig rigtigt, at den globale opvarmning har påvirket nogle af disse forhold, men hvor er det kompliceret. På nuværende tidspunkt er der en større udstrømning end indstrømning til/fra Østersøen og meget store indstrømninger sker kun sjældent kun 5 gange i løbet af det sidste 100 år Inflows to the Baltic Sea. For at få en massiv vandstandsstigning i Østersøen, skal der tilsyneladende ske en ændring i indstrømningen til Østersøen eller der skal ske en massiv forøgelse af nedbøren.

Hvad angår accelerationen og måske de periodiske udsving, er der efter min opfattelse et missing link til den globale opvarmning, idet der ikke umiddelbare argumenter herfor ud over en generel forventning om en sammenhæng på langt sigt. Jeg savner nogle let forståelige scenarier om hvorledes vandstanden udvikler sig i verdenshavene og hvorledes de påvirker vandstanden i Østersøen. I den forbindelse bør nævnes at det tager 25 år for en vandudskiftning i Østersøen. Derfor vil vandstanden i Østersøen halte noget efter en generel vandstandsstigning i Nordsøen.

Fra en umiddelbar betragtning vil en vandstandsstigning på under 1 mm pr år være til at leve med nogle år.

Der er skrevet en masse artikler om Østersøen og jeg har kun refereret til et sparsomt udpluk heraf.

Jeg forbeholder mig ret til at opdatere dette indlæg når ny viden indfinder sig og at rette misforståelse.


KFL
Vær skeptisk over for skeptikerne.... Det er der grund til.
Redigeret d. 29-05-2014 13:15
Deltag aktivt i debatten Vandstanden ved Stockholm 1774-2013:

Husk mig

Lignende indhold
DebatterSvarSeneste indlæg
Vandstanden i verdenshavene – et paradoks afløser et andet8226-01-2015 15:12
Er vandstanden i verdenshavene accelererende?1026-12-2014 12:34
Vandstanden i Vadehavet - Noget for vandstandsnørder004-03-2014 20:41
Vandstanden følger ikke strålingsforceringen024-07-2013 19:30
Vandstanden ved Tuvalu...2604-07-2013 08:05
Artikler
Havniveau
NyhederDato
Vandstanden synker i store floder23-04-2009 06:08
▲ Til toppen
Afstemning
Vil Donald Trump trække USA ud af Paris-aftalen?

Ja

Nej

Ved ikke


Tak for støtten til driften af Klimadebat.dk.
Copyright © 2007-2016 Klimadebat.dk | Kontakt | Privatlivspolitik