Global Monitoring Laboratory – Carbon Cycle Greenhouse Gases

Tabela podsumowuje roczne wzrosty atmosferycznego CH4 w oparciu o globalnie uśrednione dane z powierzchni morza.

Roczny wzrost atmosferycznego CH4 w danym roku to wzrost jego obfitości (frakcji molowej) od 1 stycznia w tym roku do 1 stycznia następnego roku, po usunięciu cyklu sezonowego (jak pokazują czarne linie na rysunku powyżej). Stanowi on sumę wszystkich CH4 dodanych do atmosfery i usuniętych z niej w ciągu roku przez działalność człowieka i procesy naturalne. Nasze pierwsze wstępne oszacowanie rocznego wzrostu w danym roku jest tworzone w kwietniu następnego roku, przy użyciu dostępnych danych z poprzedniego roku. Ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że wstępne, kwietniowe oszacowanie rocznego wzrostu może ulec znacznej zmianie w miarę dodawania kolejnych danych do analizy. Szacunki te będą aktualizowane w kolejnych miesiącach, w miarę jak kolejne próbki będą poddawane pomiarom CH4 i włączane do analizy. Do jesieni następnego roku roczny wzrost będzie zazwyczaj zbliżał się do „ostatecznej” wartości.

Oszacowania globalnie uśrednionej obfitości CH4 (średnie miesięczne i roczne), a także rocznego wzrostu, są aktualizowane co miesiąc, w miarę jak nowe próbki są zwracane do Boulder, mierzone dla CH4 i dodawane do analizy. Dodanie nowych, bardziej aktualnych danych poprawia dokładność początkowego oszacowania poprzez zwiększenie gęstości przestrzennej danych i wyeliminowanie „efektów końcowych” zastosowanych procedur dopasowania krzywej. Zbadaliśmy wpływ dodania nowych danych do podanych tu parametrów, a podsumowanie wyników przedstawia się następująco:

Wstępne oszacowania rocznego wzrostu CH4 wykonane w kwietniu dla poprzedniego roku są tendencyjne w porównaniu z tymi, które następują po wykorzystaniu dodatkowych danych. Średni błąd w początkowym oszacowaniu wynosi +1±0,8 ppb r/r-1 (pokazano 1 odchylenie standardowe). W ciągu następnych kilku miesięcy średnie odchylenie powoli maleje, aż do momentu, gdy w lipcu lub sierpniu staje się nieistotne. Jednak w każdym roku błąd we wstępnym oszacowaniu rocznego wzrostu może być znacznie większy niż średnia, z błędem do ±3 ppb r/r-1; to znaczy, może być dodatni lub ujemny. Innymi słowy, do późnego okresu roku, bias w rocznym wzroście może być znacznie większy niż niepewność zgłoszona w oparciu o metodę bootstrap opisaną poniżej.

Zachowanie początkowych średnich rocznych i średnich miesięcznych jest podobne (patrz linki do plików poniżej). Dla średniej miesięcznej CH4, wartość początkowa jest zwykle zbyt wysoka, aż o 7.6 ppb.

Oszacowana niepewność w globalnym rocznym wzroście CH4 różni się w zależności od roku. Jest ona szacowana przy użyciu dwóch terminów: Pierwszym z nich jest metoda „bootstrap” (resampling), która zmienia miejsca w naszej sieci. Każda realizacja bootstrapowa sieci jest konstruowana poprzez losowe wybieranie miejsc, z restytucją, z istniejących miejsc w morskiej warstwie granicznej w globalnej sieci próbkowania powietrza NOAA/GML (Dlugokencky et al., 1994). Każdy członek zespołu sieci ma taką samą liczbę miejsc jak sieć rzeczywista, ale brakuje niektórych miejsc, podczas gdy inne są reprezentowane więcej niż raz. Dodatkowym warunkiem jest to, że przynajmniej jedno miejsce jest obecne z wysokich południowych szerokości geograficznych, jedno z tropików i jedno z wysokich północnych szerokości geograficznych, ponieważ zawsze utrzymywaliśmy szerokie pokrycie szerokości geograficznych w sieci rzeczywistej. Czasowe braki danych w poszczególnych miejscach są obecne w sieciach bootstrapowych. Drugi termin jest metodą Monte Carlo, która losowo modyfikuje dane w celu uwzględnienia niepewności pomiaru. Modyfikacje te oparte są na ocenie losowej niepewności pomiarów, która zmienia się w czasie. W obu przypadkach tworzonych jest 100 globalnie uśrednionych szeregów czasowych. Obliczamy średnią i odchylenie standardowe dla każdego rocznego wzrostu z członków zespołu, a jedno odchylenie standardowe z dwóch terminów (sieciowego i analitycznego) jest brane w kwadrat, aby uzyskać zgłoszoną niepewność w każdym kroku czasowym. Jak wspomniano wcześniej, błąd systematyczny w naszych pierwszych oszacowaniach rocznego wzrostu, średniej miesięcznej i średniej rocznej może być znacznie większy niż podana niepewność.