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Hydrographische Klimatologie der Nordsee und angrenzender Regionen

BSH / DWD / ICDC Kooperation

Abb.: Ozeantemperatur, Jahresmittel 1986
sea water temperature, annual mean 1986

Zugang

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Datenzugriff via Filesystem: /data/icdc/ocean/knsc/

 

Beschreibung

Version 1:

Dies ist die erste Version einer hydrographischen Klimatologie der Region 47 bis 65 °N, 15 °W bis 15 °E (Referenz: Manfred Bersch, Viktor Gouretski, Remon Sadikni, and Iris Hinrichs (2013): Hydrographic climatology of the North Sea and surrounding regions, Centre for Earth System Research and Sustainability (CEN), University of Hamburg). Sie enthält monatliche und jährliche Temperatur- und Salzgehaltsmittelwerte in 179 Tiefenniveaus auf einem 0.25° x 0.5° geogr. Breite-Länge-Gitter für den Zeitraum 1890 bis 2011. Für die Berechnung der Mittelwerte wurden Wasserschöpfer-, CTD- und Driftermessungen der World Ocean Database 2009 (Boyer et al., 2009), der ICES (International Council for the Exploration of the Sea) Datenbank und der BSH (Bundesanstalt für Seeschifffahrt und Hydrographie) Datenbank herangezogen, wobei doppelte Stationen (Profile) aussortiert wurden. Die resultierende Datensammlung besteht aus ca. 735000 Stationen (Profilen).

Die Originalprofile der Temperatur und des Salzgehalts wurden auf 179 Tiefenniveaus interpoliert:

0 bis 10 m alle 2 m,

10 bis 200 m alle 5 m,

200 bis 500 m alle 10 m,

500 bis 1000 m alle 20 m,

1000 bis 5000 m alle 50 m.

Die Interpolation wurde nur durchgeführt, wenn der Abstand der betreffenden Messungen hinreichend klein war. Dies lieferte ca. 13.3 bzw. 12.8 Mio. Temperatur- und Salzgehaltswerte auf den Tiefenniveaus. Anschließend wurden die Daten in 0.25° x 0.5° geogr. Breite-Länge-Boxen sortiert.

Für die Daten in den Boxen wurde eine umfangreiche Qualitätskontrolle mit Hilfe diverser statistischer Verfahren für verschiedene Zeitintervalle und mit Hilfe visueller Methoden durchgeführt. Ca. 2.4 bzw. 7.9 Prozent der Temperatur- und Salzgehaltswerte wurden als fehlerhaft ausgeschlossen. Obwohl die Qualität der Datensammlung dadurch wesentlich erhöht wurde, könnten sich unentdeckte fehlerhafte Daten auf die monatlichen und jährlichen Mittelwerte einzelner Boxen ausgewirkt haben. Beim Gebrauch der Klimatologie auf kleinen räumlichen Skalen ist somit Vorsicht geboten.

Bevor monatliche und jährliche Mittelwerte jeder Box berechnet wurden, wurde der Jahresgang und der Monatsgang in den oberen 200 m durch die Subtraktion eines angemessenen Polynomfits weitgehend eliminiert. Mögliche Reste der Signale können jedoch zur Ungenauigkeit einzelner Mittelwerte beigetragen haben. Für die jährlichen Mittelwerte einer Box erhöht sich die Ungenauigkeit, wenn nur Daten aus wenigen Monaten vorliegen. Die berechneten monatlichen und jährlichen Mittelwerte wurden den Zentren der Boxen zugeordnet:

geogr. Breite: 47.125, 47.375, …, 64.625, 64.875 °N

geogr. Länge: -14.75, -14.25, …, 14.25, 14.75 °E.

Abschließend wurden einige Ausreißer in den Horizontalverteilungen korrigiert und letztere wurden schwach geglättet.

Die berechneten Felder enthalten monatliche und jährliche Temperatur- und Salzgehaltsmittelwerte und die Anzahl der zur Mittelung benutzten Daten an 72 x 60 geogr. Breite-Länge-Gitterpunkten in 179 Tiefenniveaus für 122 Jahre.

Die neue Klimatologie zeigte in einem ersten Vergleich mit anderen Klimatologien, wie z.B. der HadISST1 (Rayner et al., 2003), keine auffälligen fehlerhaften Abweichungen.

Nähere Einzelheiten können der Dokumentation "Processing of the hydrographic data" entnommen werden.

Der meteorologische Teil der Klimatologie befindet sich hier.

 

Version 1.1:

Aufgrund eines Datenformatfehlers wurden in der Version 1.0 einem Teil der Salzgehaltsmessungen (ca. 10 Prozent) falsche Positionen zugeordnet. Dies führte zu fehlerhaften monatlichen und jährlichen Mittelwerten für einen großen Teil der Boxen. Die Salzgehalte der Version 1.0 sollten daher nicht weiter benutzt werden. Die Temperaturwerte der Version 1.0 wurden durch den Fehler nicht beeinträchtigt.

Der Fehler für die Salzgehalte wurde in der Version 1.1 korrigiert. Alle Salzgehaltsdaten wurden einer Qualitätskontrolle wie in Version 1.0 unterzogen, wobei 6.2 Prozent der Werte als fehlerhaft ausgeschlossen wurden. Die Salzgehaltsmittelwerte der Version 1.1 wurden in gleicher Weise wie in Version 1.0 berechnet. Die Temperaturwerte wurden unverändert in Version 1.1 übernommen.

 

Version 2:

Die Version 2.0 der Nordsee-Klimatologie für Temperatur und Salzgehalt (Bersch et al., 2016) umfasst den Zeitraum 1873 – 2013 und basiert auf ca. 1,23 Millionen Stationen bzw. Profilen. Die Datenbasis der Klimatologie wurde um XBT- und MBT-Messungen erweitert. Außerdem wurden zusätzliche CTD-, Wasserschöpfer- und Driftermessungen der World Ocean Database 2013 und anderer Datenquellen (ARGO, ICES, BSH, NIOZ, BODC, IFREMER, Danish Centre for Environment and Energy, Marine Scotland Science) hinzugezogen. Bei den MBT- und XBT-Daten wurde eine Tiefenkorrektur nach Gouretski und Reseghetti (2010) vorgenommen. Es wurden nur ARGO-Daten im Delayed-Mode verwendet.

Wie bereits in der vorhergehenden Version wurden Datenduplikate und Fehlmessungen eliminiert. Die Qualitätskontrolle wurde mit Hilfe statistischer Methoden unter Nutzung der Standardabweichung der Daten der betreffenden geographischen Box sowie deren Umgebung in dem zu bearbeitenden Tiefenniveau für verschiedene zeitliche Intervalle (vom Gesamtzeitraum bis zu einzelnen Monaten) durchgeführt. Außerdem wurden die Profile der einzelnen Boxen intensiv visuell kontrolliert. Profile mit mehr als 50 % Fehlmessungen wurden vollständig eliminiert.

Vor Berechnung der Jahres- und Monatsmittelwerte in einer Box wurde der Jahres- bzw. Monatsgang durch Subtraktion eines angepassten Polynoms in den oberen 300 m entfernt. Die Mittelwerte wurden entspikt und leicht geglättet. Die Monatsmittelwerte wurden nur in den oberen 600 m berechnet. Der Fehler der Mittelwerte für Temperatur und Salzgehalt in den oberen 100 m beträgt für ein 2° x 2° großes Gebiet ca. 0.06 °C bzw. 0.027 psu.

 

 

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Parameter

Name Einheit
Temperature °C
Salinity -
Number of temperature observations -
Number of salinity observations -

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Abdeckung, räumliche und zeitliche Auflösung

Zeitraum und zeitliche Auflösung:

  • 1873 bis 2013
  • monatlich, jährlich

Räumliche Abdeckung und Auflösung:

  • Geographische Länge: 15°W bis 15°E
  • Geographische Breite: 47°N bis 65°N
  • Höhe: 179 Tiefenstufen

Format:

  • netCDF

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Datenqualität

siehe Beschreibung

 

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Kontaktperson

Name: Manfred Bersch

Institut: CliSAP / CEN

Email: manfred.bersch (at) uni-hamburg.de

 

Name: Viktor Gouretski

Institut: CliSAP / CEN / ICDC

Email: viktor.gouretski (at) uni-hamburg.de

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Referenzen

Bersch, Manfred; Gouretski, Viktor; Sadikni, Remon; Hinrichs, Iris; (2013): KLIWAS North Sea Climatology of Hydrographic Data (Version 1.0); World Data Center for Climate (WDCC). doi:10.1594/WDCC/KNSC_hyd_v1.0

Korrigierte Version 1.1 beim WDCC

Dokumentation "Processing of the hydrographic data"

Boyer, T. P., J. I. Antonov, O. K. Baranova, H. E. Garcia, D. R. Johnson, R. A. Locarnini, A. V. Mishonov, T. D. O’Brien, D. Seidov, I. V. Smolyar, M. M. Zweng (2009): World Ocean Database 2009, Chapter 1: Introduction, NOAA Atlas NESDIS 66, Ed. S. Levitus, U.S. Gov. Printing Office, Wash., D.C., 216 pp, DVD.

Gouretski, V. and Reseghetti, F. (2010): On depth and temperature biases in bathythermograph data: Development of a new correction scheme based on analysis of a global ocean database. Deep-Sea Res. I, 57, 812-833. doi: 10.1016/j.dsr.2010.03.011.

Rayner, N.A., D. E. Parker, E. B. Horton, C. K. Folland, L. V. Alexander, D. P. Rowell, E. C. Kent, A. Kaplan (2003): Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century, J. Geophys. Res., 108 (D14), 4407, doi: 10.1029/2002JD002670.

Datenzitat

Bersch, M., I. Hinrichs, V. Gouretski, and R. Sadikni (2016): Hydrographic climatology of the North Sea and surrounding regions – version 2.0, Center for Earth System Research and Sustainability (CEN), University of Hamburg, icdc.cen.uni-hamburg.de/daten/ocean/knsc-hydrographic.html

 

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