Hur beräknas normalvärden?

Ett normalvärde är ett 30-års medelvärde, ett värde för varje månad och ett värde för året som helhet. Normalvärden skulle kunna beräknas snabbt och lätt om data fanns för alla månader. Problemet är dock att de flesta stationerna inte är helt kompletta under alla månader under de 30 åren. Innan normalvärdena kan beräknas för en station måste hela perioden vara helt komplett varje månad.

Ett månadsvärde av temperatur beräknas som medelvärdet av alla dygnsvärden under månaden. Ett årsvärde beräknas som medelvärdet av de tolv månaderna, inte som medel av dygnsvärdena. Om ett dygnsvärde under en månad saknas kan således inte månadsvärdet beräknas och inte heller något årsvärde.

Så ersätts saknade data

Hur tas då ett månadsvärde fram för en station när inga mätningar gjorts på stationen under månaden?

Lösningen är att utnyttja så kallade griddade analysmodeller. Dessa modeller har delat in ett område i ett rutnät. Området kan vara av drygt Sveriges storlek och rutnätet kan ha några kilometers upplösning. I varje ruta har man med hjälp av alla tillgängliga observationer kunnat beräkna fram ett värde genom interpolation. Vid interpoleringen utnyttjas inte bara stationernas koordinater och höjd över havet utan även gridrutans egenskaper som höjd över havet. Data från griddade modeller är kompletta med data i varje ruta för varje tidpunkt.

En sådan griddad analysmodell är PTHBV (Precipitation Temperature Hydrologiska Byråns Vattenmodell) och innehåller dygnsmedeltemperatur och dygnsnederbörd över hela Sverige för var fjärde kilometer. Data från PTHBV kan tas fram för varje dygn sedan 1961 i varje ruta. PTHBV togs ursprungligen fram för att användas som indata till hydrologiska beräkningar av vattenflöden men är utmärkt att använda även i detta sammanhang. Det finns också andra griddade modeller med fler parametrar och med andra upplösningar.

Så bra är sambandet

Hur bra stämmer då observationerna från en station med interpolerade data från den griddade modellen PTHBV?

Nedan finns två exempel på sambandet för månadstemperatur och månadsnederbörd, från SMHIs stationer i Sunne i Värmland och i Zinkgruvan i Östergötland. Vi ser att sambandet för månadstemperatur är bättre än för månadsnederbörd eftersom spridningen kring den anpassade linjen är mindre i den vänstra figuren. Anpassningen i form av en linje i diagrammen har gjorts till en andra gradens kurva för temperaturen och till en rät linje för nederbörden. Dessa exempel visar två genomsnittliga stationers samband. Det finns stationer som har bättre samband än så och stationer som har sämre samband. Det finns ungefär lika många stationer av båda slagen.

Zinkgruvan
Zinkgruvan Förstora Bild

Två exempel på sambandet mellan det observerade månadsvärdet lagrat i databasen MORA och det interpolerade värdet enligt PTHBV. Månadstemperatur till vänster och månadsnederbörd till höger.

Långa mätserier en förutsättning

Om ett månadsvärde saknas från en station används alltså sambanden i diagrammen ovan för att uppskatta värdet för den saknade månaden. För att denna metod ska vara tillförlitlig krävs att stationen ska ha varit operativ under ett visst antal år. Studier visar att minst cirka 5 års månadstemperaturer och cirka 10 års månadsnederbörd krävs för att sambandet ska vara pålitligt. Normalvärden av temperatur och nederbörd beräknas således för alla våra stationer med minst fem respektive 10 års data vilket rör sig om många hundra stationer.

Om en station observerat temperatur under exempelvis åren 1996 – 2020 kan således månadstemperaturen tas fram med metoden ovan för perioden 1961 – 1995 och därmed kan normalvärden beräknas för de bägge normalperioderna 1961 – 1990 och 1991 – 2020.

Referenser:

PTHBV - Klimatdatabas för hydrologiska beräkningar (873 kB, pdf)