Wie repräsentativ muss eine Wetterstation sein?

Das United States Historical Climatology Network (USHCN) ist ein Netzwerk von 1.221 Klimastationen in den USA. Diese Stationen werden vom National Climatic Data Center (NCDC) dazu verwendet, die Entwicklung des Klimas in den USA zu überwachen. Doch viele dieser Stationen sind an merkwürdigen Orten aufgestellt und wenig repräsentativ. Das hat auch bereits das NCDC erkannt und inzwischen ein neues Stationsnetz, das Climate Reference Network (CRN) geschaffen.

Doch die Daten des USHCN werden immer noch verwendet. Um die Schwachstellen dieses Stationsnetzes zu dokumentieren, wurde von Anthony Watts im Jahre 2007 das private Projekt SurfaceStations.org ins Leben gerufen. Seitdem haben sich 650 freiwillige Helfer auf die Suche nach den 1.221 USHCN-Klimastationen gemacht, um Fotos zu machen, detaillierte Beschreibungen der Stationen zu erstellen und diese in 5 Qualitätsstufen einzuteilen.

Bei 1.007 dieser Stationen ist dies bereits gelungen. Mit Hilfe von Satelliten- und Luftaufnahmen wurden außerdem die Abstände zu Gebäuden, Wäldern usw. erfasst. Das Bild oben zeigt ein Bild der wenig repräsentativen Klimastation in Forest Grove, Oregon. Hier steht die Wetterhütte unweit einer Klimaanlage an einem Fenster. Dies ist eine von 67 Stationen der schlechtesten Kategorie 5, nur 80 der 1.221 Stationen sind in den zwei besten Kategorien und damit repräsentativ für die Umgebung.

Welche Auswirkungen haben aber nun die Verwendung nichtrepräsentativer Messstationen auf die Klimadaten des NCDC? Die ersten Ergebnisse aus den Daten des SurfaceStations-Projektes wurden jetzt veröffentlicht. Dabei wurden die Klimatrends getrennt für repräsentative und nichtrepräsentative Stationen verglichen.

Die Forscher fanden, dass:

• der langjährige Anstieg der nächtlichen Tiefsttemperatur bei “schlechten” Stationen überschätzt wird,
• der langjährige Anstieg der Höchsttemperatur des Tages bei “schlechten” Stationen unterschätzt wird,
• der langjährige Anstieg der Mitteltemperatur bei “schlechten” Stationen keine signifikante Abweichung zeigt,
• es große Unterschiede beim Trend der Temperaturamplitude (Differenz aus Höchst- und Tiefsttemperatur des Tages) zwischen den Stationsklassen gibt.

Obwohl die Nichtrepräsentativität einer Wetterstation offenbar nur minimale Auswirkungen auf den errechneten Trend der Tagesmitteltemperatur hat, sind jedoch die unterschiedlichen Trends bei Tagestiefst- und Höchsttemperatur von Bedeutung. So ist die Tiefsttemperatur im Winter entscheidend, ob es Nachtfröste gibt oder nicht. Im Sommer sind die Trends bei der Höchsttemperatur für die Hitzebelastung von Interesse. Für weitere Untersuchungen ist geplant, auch Veränderungen bei den verwendeten Messgeräten und der Landnutzung zu berücksichtigen.