O registro instrumental do clima é a herança cultural da humanidade, o resultado do trabalho diligente de muitas gerações de pessoas em todo o mundo. Contudo, as mudanças na forma como a temperatura é medida, assim como o ambiente no qual as estações meteorológicas estão localizadas, podem produzir tendências espúrias. Um estudo internacional realizado por pesquisadores da Universitat Rovira i Virgili (URV), a Agência Estatal de Meteorologia e a Universidade de Bonn (Alemanha) conseguiram identificar os métodos mais confiáveis ​​que ajudam a corrigir essas tendências. Esses "métodos de homogeneização" são um passo fundamental para converter o enorme esforço feito pelos observadores em dados confiáveis ​​sobre as mudanças climáticas. Os resultados desta pesquisa, financiado pelo Ministério da Economia e Competitividade da Espanha, foram publicados no Journal of Climate da American Meteorological Society.

As observações climáticas podem muitas vezes ser rastreadas há mais de um século, mesmo antes de haver carros e eletricidade. Esses longos períodos de tempo significam que é praticamente impossível manter as mesmas condições de medição ao longo dos anos. O problema mais comum é o crescimento das cidades em torno das estações meteorológicas urbanas. Sabemos que as cidades estão ficando cada vez mais quentes devido às propriedades térmicas das superfícies urbanas e à redução das superfícies de evapotranspiração. Para verificar isso, é suficiente comparar estações urbanas com estações rurais próximas. Embora menos conhecido, problemas semelhantes são causados ​​pela expansão das lavouras irrigadas ao redor dos observatórios.

A outra razão mais comum para vieses nos dados observados é que as estações meteorológicas foram realocadas, entre outras razões, por causa das mudanças nas redes de observação. "Uma mudança organizacional típica consistia em estações meteorológicas, que costumava ser em cidades, sendo transferidos para aeroportos recém-construídos que precisavam de observações e previsões, "explica Victor Venema, um climatologista de Bonn e um dos autores do estudo. "A estação meteorológica em Bonn ficava em um campo na vila de Poppelsdorf, que agora faz parte da cidade e, depois de ter sido movido várias vezes, agora está no aeroporto de Colônia-Bonn, " ele diz.

No que diz respeito à estimativa robusta das tendências globais, as mudanças mais importantes são tecnológicas, que são feitas simultaneamente em uma rede de observação. “No momento estamos no meio de um período de automação generalizada das redes de observação, "diz Venema.

Os programas de computador que podem ser usados ​​para a homogeneização automática dos dados das séries temporais do clima são o resultado de vários anos de desenvolvimento. Eles operam comparando estações que estão próximas umas das outras e procurando mudanças que só acontecem em uma delas, ao contrário das mudanças climáticas, que afetam todos eles.

Para examinar esses métodos de homogeneização, a equipe de pesquisa gerou um banco de teste no qual incorporou um conjunto de dados simulados que imitavam de forma confiável os conjuntos de dados climáticos observados, incluindo os preconceitos mencionados. Portanto, as alterações espúrias são conhecidas e podem ser estudadas para determinar como os vários métodos de homogeneização podem corrigi-las.

Os conjuntos de dados de teste gerados eram mais diversos do que aqueles em estudos anteriores, assim como as redes reais de estações, por causa das diferenças em como eles foram usados. Os pesquisadores reproduziram redes com densidades altamente variadas de estações porque em uma rede densa é mais fácil identificar uma pequena mudança espúria em uma estação. O conjunto de dados de teste que foi usado neste projeto era muito maior do que em estudos anteriores (um total de 1, 900 estações meteorológicas foram analisadas), o que permitiu aos cientistas determinar com precisão as diferenças entre os principais métodos de homogeneização automática desenvolvidos por grupos de pesquisa na Europa e na América. Devido ao grande tamanho do conjunto de dados de teste, apenas os métodos de homogeneização automatizados puderam ser testados.

O grupo de pesquisa descobriu que é muito mais difícil melhorar o sinal climático médio estimado para uma rede de observação do que melhorar a precisão das séries temporais de cada estação.

Na classificação resultante, os métodos de homogeneização propostos por URV e AEMET foram melhores que os outros. O método desenvolvido no Centro C3 de Mudanças Climáticas da URV (Vila-seca, Tarragona) pelo climatologista húngaro Peter Domonkos provou ser o melhor em homogeneizar tanto as séries das estações individuais quanto as séries médias da rede regional. O método AEMET, desenvolvido pelo pesquisador José A. Guijarro, estava muito perto.

O método de homogeneização desenvolvido pela Administração Oceânica e Atmosférica Nacional dos Estados Unidos (NOAA) foi o melhor para detectar e minimizar erros sistemáticos nas tendências de muitas estações meteorológicas, especialmente quando esses vieses foram produzidos simultaneamente e afetaram muitas estações em datas semelhantes. This method was designed to homogenize data sets from stations the world over where the main concern is the reliable estimation of global trends.

The results of this study have demonstrated the value of large test data sets. "It is another reason why automatic homogenisation methods are important:they can be tested more easily and this helps in their development, " explains Peter Domonkos, who started his career as a meteorological observer and is now writing a book on the homogenisation of climate time series.

"The study shows the importance of very dense station networks in making homogenisation methods more robust and efficient and, Portanto, in calculating observed trends more accurately, " says the researcher Manola Brunet, director of the URV's C3, visiting member of the Climate Research Unit of the University of East Anglia, Norwich, Reino Unido, and vice-president of the World Meteorological Organisation's Commission for Weather, Clima, Water and Related Environmental Services &Applications.

"Infelizmente, much more climate data still has to be digitalised for even better homogenisation and quality control, "ela conclui.

Para a parte dele, the researcher Javier Sigró, also from the C3, points out that homogenisation is often just the first step "that allows us to go to the archives and check what happened with those observations affected by spurious changes. Improving the methods of homogenisation means that we can do this much more efficiently."

"The results of the project can help users to choose the method most suited to their needs and developers to improve their software because its strong and weak points are revealed. This will enable more improvement in the future, " says José A. Guijarro from the State Meteorology Agency of the Balearic Islands and co-author of the study.

Previous studies of a similar kind have shown that the homogenisation methods that were designed to detect multiple biases simultaneously were clearly better than those that identify artificial spurious changes one by one. "Curiously, our study did not confirm this. It may be more an issue of using methods that have been accurately fitted and tested, " says Victor Venema from the University of Bonn.

The experts are sure that the accuracy of the homogenisation methods will improve even more. "No entanto, we must not forget that climate observations that are spatially more dense and of high quality are the cornerstone of what we know about climate variability, " concludes Peter Domonkos.