Hur beräknas normalvärden?

Meteorologer talar ofta om att avvikelsen från det normala har varit ett visst antal grader, eller att nederbördsmängden varit ett visst antal procent över eller under normalförhållandena. Men vi talar inte alltid om för läsarna eller lyssnarna vad för slags normalvärden vi använder.

Ett normalvärde är ett jämförelsevärde eller referensvärde som dels används för att karakterisera en orts klimat, dels för att jämföra ett aktuellt värde med ett genomsnittsvärde beräknat från en lång följd av år.
Normalvärden brukar anges för temperatur, lufttryck, luftfuktighet, nederbörd och solskenstid.

Men det finns olika genomsnittsvärden. Den världsmeteorologiska organisationen (WMO) tar fram rekommendationer hur olika värden ska beräknas i så kallade "Technical Regulations" och "Guide to Climatological Practices". 

I rekommendationerna ser vi att ett normalvärde inte är vilket medelvärde som helst. Medan ett medelvärde kan vara medelvärdet av månadsvärden (som i sig är summor eller medelvärden) över en godtycklig men väl specificerad period i tiden krävs det mer av ett normalvärde.

I den andra utgåvan av "The Guide to Climatological Practices (1983)" framgår att dessa medelvärden ändå kan få statusen som ‘provisoriska normalvärden’. Detta skulle till exempel kunna vara aktuellt om mätningar precis inletts på en plats där det aldrig tidigare gjorts mätningar eller vid mätningar av en helt ny variabel; tex jordtemperatur. I detta exempel kan det finnas ett intresse av medelvärden för en udda period såsom 1 juni 2005 fram till 31 maj 2015. 

Periodmedelvärden: Medel av klimatdata beräknade över en period på minst tio år som startar 1 januari ett år som slutar med siffran 1. Exempelvis en period 1 januari 1981 till 31 december 2000.  I jämförelse med föregående exempel så är dessa medelvärden lite närmre de normalvärden som presenteras i det följande.

Normalvärden: Medelvärden beräknade för en enhetlig och relativt lång period som innehåller minst tre tio-årsperioder. När "International Meteorological Committee" möttes i Warszawa 1935 beslöt de att rekommendera att 30 år är en lämplig längd att beräkna sådana medelvärden, och att perioden  1 januari 1901 till 31 december 1930 skulle användas som en världsstandard för att beräkna normalvärden. Normalvärden kan exempelvis beräknas för perioderna 1961-1990, 1971-2000, 1981-2010, 1991-2020 etc.

Sedan dess har följande 30-årsperioder getts en högre status och benämns standardnormalperioder; 1901-1930, 1931-1960, 1961-90, 1991-2020 etc.

Värdena för dessa standardnormalperioder benämns standardnormalvärden. Vid SMHI används för närvarande perioden 1961-1990. I dagligt tal säger de flesta normalvärden även för dessa värden, vilket inte är fel, se föregående stycke. 

Nya stationer eller flytt av stationer

För att komplicera det hela ytterligare så kan det för en viss plats finnas dels periodnormaler som beskriver klimatet på platsen eller orten och dessutom referensnormaler där stationens senaste läge ligger till grund för normalvärdena. De här två normalvärdena kan skilja sig åt då inhomogenitet i mätserien föreligger, till exempel därför att mätplatsen har flyttats till ett annat läge.

Om en station har helt oförändrade mätbetingelser sedan normalperiodens början så överensstämmer referensnormalen med periodnormalen. Om stationen flyttats så kan referensnormalen ändras även om flytten skett efter normalperiodens slut.

En nackdel med att använda endast 30 års data är att detta är en ganska kort period när det gäller att få fram representativa medelvärden för många variabler.

Det gäller inte minst nederbörden och solskenstid som ofta uppvisar stora variationer. Ett medelvärde baserat på 30 år kan då bli en ganska osäker uppskattning av ett för området representativt medelvärde.

Varför beräkna normalvärden?

Det finns flera skäl att med jämna mellanrum uppdatera normalvärden. En av de viktigaste är att medelvärden från olika länder ska kunna jämföras på ett riktigt och enkelt sätt.

Ett annat skäl att göra återkommande uppdateringar av klimatologiska medelvärden är att det kan ske förändringar på mätplatsen eller att klimatet förändras avsevärt.  För många användare är det viktigt att de framtagna medelvärdena representerar mätplatsens nuvarande klimat.

Nya normalperioder

Många länder, dock inte Sverige, har helt eller delvis övergått till normalperioderna 1971-2000 eller 1981-2010. Detta eftersom det kan vara för länge att vänta 30 år mellan uppdateringarna om klimatet blir allt varmare.

Diskussioner fördes inom WMO (meteorologiska världsorganisationen) om att formellt införa ett tätare uppdateringsintervall och sedan 2015 finns en rekommendation att det kan göras. SMHI kommer att följa detta framgent.

Det är enkelt att beräkna medelvärden för godtyckliga perioder om bara data finns. Men för att ta fram korrekta normalvärden så finns det ett antal fallgropar som kan påverka resultatet.

Det svenska stationsnätet genomgick en stor förändring i samband med automatiseringen 1995/1996. Mättekniken ändrades, samplingen ändrades och många stationer flyttades. Detta innebar att många mätserier fick så kallade homogenitetsbrott.Att på ett korrekt och vederhäftigt sätt ta fram nya normalvärden är därför arbetskrävande och de resurserna har inte funnits under åren kring 2015. Resurserna var då uppbundna med att ta fram och starta den nya databasen MORA. Därför togs beslutet att avvakta tills den nya normalreferensperioden 1991-2020 ska tas fram.

Referenser

World Meteorological Organization (1983). Guide to climatological practices (2nd ed.), WMO, Geneva.

World Meteorological Organization (1989). Calculation of monthly and annual 30-year standard normals: prepared by a meeting of experts, Washington, D.C., USA, March 1989. World Meteorological Organization, WCDP No. 10, WMO, Geneva.

World Meteorological Organization (2007) THE ROLE OF CLIMATOLOGICAL NORMALS IN A CHANGING CLIMATE WCDMP-No. 61 WMO-TD No. 1377