KLIMATOLOGIE

Posted on

INLEIDING

Onder het weer op een bepaalde plaats verstaat men de som van alle meteorologische grootheden zoals temperatuur, druk, wind, vochtigheid, neerslag en bewolking op een bepaald moment. Het gedeelte van de meteorologie dat zich bezighoudt met het bestuderen van deze, op hetzelfde moment waargenomen grootheden, en de, binnen een beperkte tijdsduur verwachte veranderingen, noemt men synoptische meteorologie. Ondanks de spreekwoordelijke veranderlijkheid van het weer is het toch mogelijk om tot een generalisatie en een ordening te komen van de weersverschijnselen en zo te komen tot een beschrijving van het klimaat van een gebied of een plaats. Onder het klimaat verstaat men dan het geheel der atmosferische toestanden en verschijnselen die zich in een bepaald gebied over een lang tijdperk voordoen. Het bestuderen van de verschillende klimaten op aarde, alsmede het op overzichtelijke wijze ordenen van de beschikbare waarnemingsgegevens heet: klimatologie. Terwijl het weer zelfs op één dag vele variaties kan vertonen, heeft het klimaat een hoge mate van standvastigheid. Over zeer grote tijdvakken echter kan het veranderingen ondergaan. De belangrijkste verschillen tussen synoptische meteorologie en klimatologie zijn:

Bij ordening van de gegevens is in de klimatologie vooral van belang de eenheid van plaats, bij de synoptische meteorologie de eenheid van tijd.

De synoptische meteorologie en de klimatologie nemen een plaats in tussen de fysica en de geografie. Bij de synoptische meteorologie overweegt echter de fysica, bij de klimatologie is de geografie het belangrijkst daar de toestand van de atmosfeer sterk wordt beïnvloed door het onderliggende aardoppervlak.

INDELING VAN DE KLIMATOLOGIE

De wijze waarop de klimatologie wordt beoefend, hangt af van het beoogde doel. Zo onderscheidt men:

Klassieke Klimatologie
Deze beschrijft het klimaat vanuit een statistisch standpunt door opsomming van de gemiddelde waarden van tal van meteorologische grootheden.

Fysische Klimatologie
Naast kennis van de op verschillende plaatsen voorkomende klimaten is het belangrijk te kunnen begrijpen waarom een bepaald klimaat op een bepaalde plaats optreedt. De tak van de klimatologie, die zich bezig houdt met het verklaren van het klimaat, dat ergens op aarde wordt aangetroffen, is de fysische klimatologie.

Dynamische klimatologie
Men kan het klimaat van een bepaalde plaats beschrijven aan de hand van de eigenschappen van de optredende luchtsoorten in de verschillende seizoenen op die plaats. Bovendien is het belangrijk te weten hoe vaak een luchtsoort op die plaats gemiddeld voorkomt. Het onderdeel van de klimatologie, dat bij de klimaatbeschrijving uitgaat van de eigenschappen van de luchtsoorten, en dat derhalve nauw verwant is aan de synoptische meteorologie heet dynamische meteorologie of luchtsoorten-klimatologie. Vooral in Duitsland heeft deze methode opgang gemaakt door een in 1952 verschenen publicatie opgesteld door de meteorologen Hess en Brezowsky: “Katalog der Grosswetterlagen Europa’s”. In Nederland zijn in de jaren ’58 en ’59 publicaties verschenen van Bijvoet en Schmidt (KNMI W.R. 58-4 en 59-1) die een overzicht geven van het weer in Nederland in afhankelijkheid van 28 circulatietypen. Deze circulatietypen zijn in hoofdzaak gebaseerd op de positie van de luchtdruksystemen die de circulatie en dus in grote trekken het weer bepalen. Bij de circulatietypen, die in Nederland gebruikt worden gaat men uit van de ligging van het punt met de hoogste luchtdruk op zeeniveau en van de kenmerkende stroming in het 500 mb-vlak. Bij elk type is verder aangegeven hoe vaak het in de verschillende maanden is voorgekomen en welke luchtsoort op het moment van de maximumtemperatuur aanwezig was. Voor verwachtingen met een langere geldigheidsduur kan de meteoroloog bepalen onder welk circulatietype de actuele situatie is onder te brengen waarna hij aan de hand van tabellen gemiddelde waarden voor temperatuur, zonneschijn en neerslag vindt. Tevens kan met behulp van tabellen bepaald worden, uiteraard met een bepaalde mate van onzekerheid, welk circulatietype zal volgen op het actuele. De dynamische klimatologie kan op deze wijze een grote steun zijn voor de synoptische meteoroloog.

Men kent in de klimatologie ook meerdere specialisaties die vooral gericht zijn op de praktische toepassingen:

Microklimatologie
Deze is sterk agrarisch gericht en bestudeert het gedrag der meteorologische grootheden in de onderste 1½ meter van de atmosfeer.

Bioklimatologie
Deze zoekt het verband tussen levensvoorwaarden en klimaat en bestudeert dus de invloed van bepaalde klimatologische verschijnselen op het gedragspatroon van de mens.

Toegepaste klimatologie
Deze wordt uitgeoefend voor zeer bepaalde doeleinden. De door de klassieke klimatologie gerangschikte gegevens worden hierbij met een operationeel oogmerk geanalyseerd, of verder bewerkt. Dit operationeel oogmerk kan zijn: elke onderneming op industrieel, landbouwkundig, technologisch of militair gebied. De voornaamste toepassingen zijn:

Landbouw. Hierbij wordt voornamelijk beschouwd welke gewassen in welk jaargetijde op welke plaats kunnen worden verbouwd

Verkeer. Scheepvaart, luchtvaart, begaanbaarheid van water- en landwegen. De laatste jaren wordt steeds meer aandacht besteed aan de luchtvaartklimatologie, die meteorologische grootheden beschijft die het vliegverkeer kunnen beïnvloeden zoals zicht, wolkenbasis en bovenwinden.

Gezondheidszorg. De op grond van klimaat meest geschikte plaats voor sanatoria.

Militaire operaties. Toestand van de grond, bewolking in verband met luchtsteun.

Waterstaat. Hoogte van dijken i.v.m. stormvloeden, sterkte van stuwdammen i.v.m. hoeveelheid neerslag.

Stedenplanning. Vaststellen van de meest geschikte plaats voor scholen, sportterreinen, enz. afhankelijk van de ligging van de schadelijke stoffen producerende industrieen.

GEBRUIK VAN KLIMATOLOGIE

Voordat klimatologie gebruikt kan worden moet het tot stand komen. Het klimaat is afhankelijk van een aantal factoren. Deze factoren die onderverdeeld zijn in klimatologische factoren en meteorologische factoren komen eerst ter sprake. Aan de hand van deze factoren wordt een indeling gemaakt in klimatologische elementen en door de beschrijving van deze elementen kan een uitspraak gedaan worden over de kans dat een of meer elementen gezien de klimatologie, voor gaan komen. Tot slot wordt kort ingegaan op het verband, de correlatie tussen verschillende elementen

KLIMATOLOGISCHE FACTOREN

Om het klimaat van een gebied te kunnen beschrijven moet men de gemiddelde waarden van een groot aantal meteorologische grootheden berekenen. Deze gemiddelde waarden noemt men klimatologische elementen. Bepaalde invloeden die mede de grootte der klimatologische elementen bepalen, noemt men klimatologische factoren. In het kader van dit dictaat beperken we ons tot geografische factoren en meteorologische factoren.

GEOGRAFISCHE FACTOREN

De belangrijkste geografische factoren zijn:
a. geografische breedte;
b. hoogte;
c. ligging ten opzichte van wateroppervlakten;
d. bodemhelling;
e. oriëntatie van gebergten.

Geografische breedte (Φ)

Deze komt onder andere tot uiting in:
a. temperatuur;
b. de luchtvochtigheid;
c. de bedekkingsgraad van de bewolking.

Temperatuur. Zoals bij STRALING is besproken wordt de temperatuur van het aardoppervlak in hoge mate bepaald door de hoeveelheid binnenkomende zonnestraling die voor een gedeelte door het aardoppervlak wordt geabsorbeerd. De zonshoogte is in tropische gebieden gemiddeld hoger dan in gebieden gelegen op gematigde breedte. Een bepaalde stralenbundel die bij loodrechte inval aan de equator een aardoppervlak A verwarmt, zal op breedte F een oppervlak a = A / cos Φ verwarmen. Dit is op hogere breedte een groter oppervlak dan aan de equator, immers cos Φ = 1 als Φ = 0° en cos Φ <1 als Φ > 0°. Hierdoor ontvangt een eenheid van oppervlakte op hogere breedte dus minder energie (warmte) dan een gelijke eenheid van oppervlakte aan de evenaar. Bovendien legt de stralenbundel op hogere breedte een langere weg af door de atmosfeer, waardoor meer verzwakking optreedt dan bij een bundel die op de equator invalt. Gemiddeld constateert men dan ook een zonale verdeling der temperatuur, d.w.z. dat de gemiddelde temperatuur met toenemende geografische breedte afneemt.

Luchtvochtigheid. Evenals bij de temperatuur treft men, hoewel minder duidelijk, bij de gemiddelde waarden van de grootheden die het waterdampgehalte van de lucht aangeven, een zonale verdeling over de aarde aan. De gemiddelde dampspanning neemt evenals de temperatuur met toenemende geografische breedte af. Tabel 01 geeft de gemiddelde absolute vochtigheid en de gemiddelde relatieve vochtigheid in afhankelijkheid van Φ weer.

Tabel 01:

Tabel 01:

Tabel 02

Tabel 02

 

 

 

 

Bewolking. Brooks bepaalde de gemiddelde bedekkingsgraad in % voor verschillende breedten op het noordelijk halfrond (Tabel 02). Hieruit blijkt dat een minimum voorkomt nabij de subtropische hogedrukgordels.

Hoogte. Naast de geografische breedte (Φ) speelt ook de hoogte van een gebied een belangrijke rol bij de bepaling van de gemiddelde atmosfeer een geringere verzwakkende werking uitoefenen op de doormetingen vastgesteld dat op twee stations met een onderling hoogteverschil van 700 m, de stralingsintensiteit op het hoogst gelegen station 22% groter is.

Ligging t.o.v. wateroppervlakten. Klimaatverschillen tussen twee plaatsen op twee gebieden zijn vaak een gevolg van verschil in hun ligging ten opzichte van grote wateroppervlakten. Waterop­pervlakten die in West-Europa een grote rol spelen zijn o.a. de Noordzee en het Oostelijk deel van de Atlantische Oceaan. Deze invloed komt o.a. duidelijk naar voren gedurende de winter in Noorwegen. De temperaturen in Bergen (west­kust van Noorwegen) zijn dat duidelijk hoger dan de temperaturen in Oslo. Tevens is m.b.t. de neerslaghoeveelhe­den een duidelijk verschil tussen deze twee stations.

Bodemhelling. De invloed van de bodemhelling komt ondermeer tot uiting in de hoeveelheid ontvangen zonnestralen en voorkomende luchtbewegingen. Aan de evenaar ontvangt een helling minder zonnestraling dan een horizontaal oppervlak, terwijl op hogere breedte een naar de evenaar gerichte helling meer straling ontvangt dan een horizontaal oppervlak. Langs berghellingen kunnen onder bepaalde omstandigheden stijg- of valwind voorkomen. Hierbij worden grote hoeveelheden warme resp. koude lucht langs de helling getransporteerd. De koude valwinden die optreden langs de kusten van Groenland en aan de Joegoslavische kust zijn daar een voorbeeld van.

Oriëntatie van gebergte. De ligging van gebergten kan ten opzichte van een overheersend stromingspatroon in de atmosfeer een beschermende invloed uitoefenen op een stroomafwaarts gelegen gebied. De Franse Côte d’Azur bijvoorbeeld wordt beschut tegen koude noordenwinden door de Alpen. Het warme en zonnige klimaat van dit gebied is verder een gevolg van de nabije ligging van het subtropische hogedrukgebied. Aan de noordzijde van de Alpen zal de optredende noordelijke stroming vaak aanleiding zijn tot uitgestrekte bewolkingsgebieden en het voorkomen van grote hoeveelheden neerslag (stau en föhn verschijnselen).

METEOROLOGISCHE FACTOREN

Bepaalde klimatologische elementen worden duidelijk beïnvloed door meteorologische grootheden. De gemiddelde dagelijkse gang van de temperatuur wordt o.a. bepaald door de gemiddelde bedekkingsgraad van de bewolking maar ook de windsnelheid speelt hierbij een rol. De gemiddelde windrichting is op zijn beurt weer van invloed op de mistfrequentie. Aanvoer van vochtige lucht vanaf wateroppervlakken geeft vaker aanleiding tot mist vorming dan aangevoerde lucht vanaf een drogere landomgeving. Dit is een probleem waar o.a. de meteoroloog op de Vliegbasis Leeuwarden mee wordt geconfronteerd door de aanwezigheid van de Friese meren.

KLIMATOLOGISCHE ELEMENTEN

Het klimaat van een bepaalde plaats kan men niet beschrijven aan de hand van één klimatologisch element. Zo hebben bijvoorbeeld de plaatsen Boston en Edinburg vrijwel dezelfde gemiddelde jaartemperatuur, namelijk 9°C resp. 8,7°C. De hoogste gemiddelde maandtemperatuur is te Boston 22°C maar in Edinburg slechts 14,5°C. De laagste gemiddelde maandtemperatuur is resp. -2,5°C en +4°C. De jaarlijkse schommeling van de temperatuur is dus in Boston veel groter dan in Edinburg. Boston heeft blijkbaar een veel continentaler klimaat dan Edinburg. Een ander voorbeeld geeft tabel 03.

Tabel 03:

Tabel 03:

 

In Caïro en Galveston zijn niet alleen de gemiddelde jaartemperatuur maar ook de gemiddelde temperaturen van de overeenkomstige maanden vrijwel gelijk. Toch is het klimaat van beide plaatsen zeer verschillend. In Galveston valt meer dan 46 maal zoveel neerslag dan in Caïro. Hieruit blijkt nogmaals dat men, teneinde verschillende klimaten met elkaar te kunnen vergelijken, van alle daarvoor in aanmerking komende meteorologi­sche grootheden de gemiddelden, frequenties, uitersten en variaties per dag, seizoen of jaar in beschouwing moet nemen. In de volgende paragrafen zullen daarom meerdere klimatologische elementen worden besproken.

De World Meteorological Organisation (WMO) heeft de periode, waarover klimatologische elementen worden berekend, voor de hele wereld vastgelegd op 30 jaar. De aldus gevonden gemiddelde waarden noemt men “normalen”.

Klimatologische gegevens worden voor de meeste elementen per maand berekend. In sommige gevallen worden de gegevens gesommeerd over een seizoen. Daarbij dient men zich te realiseren dat de klimatologische seizoenindeling niet samenvalt met de astronomische indeling. Om praktische redenen onderscheidt de klimatologie de seizoenen als volgt:

Temperatuur

Als basiselement wordt de temperatuur genomen zoals die gemeten wordt in de thermometerhut. Uit deze temperatuurgegevens worden een aantal klimato­logi­sche waarden berekend. De voornaamste temperatuurbewerkingen zijn:

Het daggemiddelde – ook wel etmaalgemiddelde – kan op verschillende manieren worden bepaald:

  • het gemiddelde van de vierentwintig uurlijkse metingen;
  • bewerking van middels een thermograaf verkregen thermogrammen; dit levert een nauwkeurig etmaalgemiddelde op;
  • indien bij zwakke wind en weinig bewolking het temperatuurverloop regelmatig en symmetrisch is, kan een redelijke benadering van het daggemiddelde worden verkregen door de maximum en de minimumtemperatuur te middelen.

Het maandgemiddelde kan men uit het daggemiddelde bepalen door 30 (31) daggemiddelden te sommeren en de som te delen door 30 (31).

Het jaargemiddelde kan bepaald worden door:

  • middeling van 12 maandgemiddelden;
  • middeling van 365 (366) daggemiddelden.

In verband met de grote nauwkeurigheid wordt de laatste methode het meest toegepast.

De gemiddelde maandtemperatuur is het gemiddelde van 30 maandgemiddelden van overeenkomstige maanden.

De gemiddelde jaartemperatuur wordt op analoge wijze berekend uit 30 jaargemiddelden.

Verder berekent men de gemiddelde dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse maximum– en minimumtemperatuur.

Per maand bepaalt men tevens het aantal:

Van belang zijn ook de gemiddelde dagelijkse en de gemiddelde jaarlijkse gang van de temperatuur. De dagelijkse gang wordt gedefinieerd als het verschil tussen de maximum- en minimumtemperatuur. De jaarlijkse gang is het verschil tussen het maandgemiddelde van de warmste maand en het maandgemiddelde van de koudste maand. Verder bepaalt men de tijdstippen of maanden waarop of waarin zich extremen manifesteren.

Naast de bovengenoemde grootheden geeft men ook het absolute maximum en het absolute minimum per tijdseenheid aan.

In tabel 04 zijn voor De Bilt enkele klimatologische temperatuurgegevens vermeld voor de verschillende jaargetijden en het gehele jaar. De gegevens hebben betrekking op het tijdvak 1951 – 1980.

Tabel: 04

Tabel: 04

Tabel 05:

Tabel 05:

 

 

 

 

 

 

 

Neerslag

De belangrijkste elementen zijn de gemiddelde maand- en jaarsommen. Voor stations die zijn uitgerust met een pluviograaf bepaalt men bovendien gegevens omtrent intensiteit en duur van de neerslag. Verder bepaalt men maandelijks per station de grootste dagsom.

Voor De Bilt zijn over het standaardtijdvak 1951 – 1980 de onderstaande neerslagnormalen berekend voor de verschillende seizoenen en het gehele jaar (Tebel 05).

Wegens het grote belang van o.a. verkeer, luchtvaart en toerisme worden sneeuwgegevens afzonderlijk bewerkt. Het belangrijkste gegeven met betrekking tot dit element is het gemiddeld aantal dagen met sneeuwval. De gegevens worden per maand of per seizoen gegeven. Te De Bilt sneeuwt het in de winter gemiddeld op 19 dagen, in de lente op 7 dagen en in de herfst op 2 dagen (1951 – 1980).

Luchtdruk

Men bepaalt evenals bij de temperatuur maand en jaargemiddelden. Deze elementen zijn voor het klimaat echter van geringe betekenis. Belangrijker zijn kaarten waarop iso-lijnen staan, die per maand of seizoen de afwijkingen geven t.o.v. het langjarige gemiddelde. Deze anomalie-kaarten worden wel gebruikt bij het opstellen van lange-termijn-verwachtingen.

Wind

Klimatologische elementen samenhangend met wind worden in de dagelijkse praktijk voor vele doeleinden gebruikt. Binnen de KLu-klimatologie wordt vooral de windrichting in beschouwing genomen, omdat hierdoor een bepaald weertype voor een belangrijk deel wordt gekarakteriseerd. Bepaald worden de frequenties waarmee de verschillende windrichtingsklassen voorkomen en de overheersende windrichting, dit is de windrichting die procentueel het meest voorkomt.

Figuur: 01

Figuur: 01

 

Windsnelheidsgegevens zijn vooral van belang voor lucht- en scheepvaart, maar ook in de bouwnijverheid en het verzekeringswezen (stormschade) wordt veelvuldig gebruik gemaakt van klimatologische windgegevens. In de praktijk bepaalt men de frequentie van de windsnelheden per windklasse. Klimatologische windgegevens worden veelal weergegeven in de vorm van een windroos of in een tabelvorm. Figuur 01 geeft een voorbeeld van een windroos.

Zonneschijn

De dagregistraties van de zonneschijnautograaf vormen de basis voor het berekenen van de zonneschijn­gegevens. Door optelling kan men de gegevens verkrijgen van het aantal uren zonneschijn per maand, seizoen of jaar. Omdat de op deze wijze berekende zonneschijngegevens niet alleen afhangen van de aanwezige hoeveelheid bewolking, maar ook van de daglengte heeft men het begrip “zonneschijnpercentage” ingevoerd. Daaronder verstaat men het quotiënt van het aantal uren waargenomen zonneschijn en het aantal mogelijke uren zonneschijn maal honderd procent. In tabel 06 zijn de zonneschijngegevens van De Bilt, gemiddeld per seizoen gegeven over het tijdvak 1951 – 1980.

Tabel 06:

Tabel 07:

 

 

 

 

 

Vochtigheid

Van de verschillende grootheden waarmee het waterdampgehalte van de lucht wordt aangegeven, gebruikt men in de klimatologie hoofdzakelijk de dampdruk en de relatieve vochtigheid. In tabel 07 zijn de normalen van deze grootheden weergegeven (1951 – 1980).

Tabel 08:

Onweer

Van dit element wordt gewoonlijk het aantal dagen per maand opgegeven waarop ergens in Nederland onweer werd waargenomen. Een overzicht van het gemiddeld aantal dagen waarop in De Bilt onweer wordt gerapporteerd is in tabel 08 weergegeven.

Bewolking & zicht

Van de bewolking is de gemiddelde bedekkingsgraad (uitgedrukt in achtsten, tienden of procenten) een vrij algemeen gegeven. De bedekkingsgraad bepaalt het percentage zonneschijn, beide gegevens worden dan ook dikwijls samen bekeken bij klimaatbeschrijvingen, bijvoorbeeld ten behoeve van het toerisme. In luchtvaartkringen in men vooral geïnteresseerd in het optreden van wolkenlagen men een bepaalde (lage) basis. Daar lage wolkenbases vaak voorkomen bij bepaalde windrichtingen, bepaalt men voor de luchtvaart de wolkenbasisfrequenties per windklasse.

Ook het zicht is voor de luchtvaart van grote betekenis. Zichtgegevens kan men eveneens op velerlei manieren statistisch bewerken. Voor de luchtvaartklimatologie komt weer het meest in aanmerking het bepalen van zichtfrequenties per windrichtingsklasse. Dergelijke statistische gegevens zijn nuttige hulpmiddelen in de dagelijkse weerdienst. Vooral onervaren meteorologen kunnen in situaties, waarbij slecht zicht en lage bewolking een rol spelen, steun vinden in het raadplegen van de betreffende frequentietabellen.

Diversen

In klimatologische overzichten treft men dikwijls gegevens aan van een aantal elementen die niet van directe invloed zijn op het klimaat, maar toch een zekere samenhang met de reeds behandelde klimatologische elementen vertonen. Deze elementen zijn:

Globale straling. In Nederland wordt op 5 klimatologische hoofdstations dagelijks de straling gemeten met een pyranometer. Per station (Den Helder, Eelde, De Bilt, Vlissingen en Beek) worden de gegevens in Joule cm2 dag-1 verstrekt per dag, decade en maand.

Verdamping. Vooral in de landbouwmeteorologie bestaat veel belangstelling voor verdampingsgegevens. In Nederland worden deze gegevens voor een vijftiental stations berekend, uitgaande van de verdamping van een vrij wateroppervlak. Men versterkt per station de maandsom uitgedrukt in mm. De verdamping hangt nauw samen met de luchttemperatuur, luchtvochtigheid en windsnelheid. Voor De Bilt bedraagt de jaarlijkse verdamping 642 mm. De kleinste gemiddelde maandsom bedraagt 1 mm (in december) en de grootste gemiddelde maandsom bedraagt 119 mm (in juni).

Grondtemperatuur. Gegevens omtrent de warmtegeleiding in een 100 cm dikke laag onder het aardoppervlak kunnen belangrijk zijn voor de landbouw, bouwnijverheid en wegenbouw. In De Bilt wordt de grondtemperatuur gemeten op 5, 10, 20, 50, 75 en 100 cm diepte.

Zeewatertemperatuur. Gegevens met betrekking tot de temperatuur van het zeewateroppervlak van de Noordzee worden maandelijks van een beperkt aantal vaste meetlocaties opgenomen in de diverse klimatologische overzichten.

Extreme waarden. Van de verschillende klimatologische elementen bepaalt men naast de gemiddelde waarden ook de absolute maxima en minima.

Klimatologie en statistiek

De kennis van het klimaat op een bepaalde plaats berust op een zeer grote hoeveelheid waarnemingsmateriaal. Zo maakt het hoofdobservatorium van het KNMI sinds 1896 meteorologische waarnemingen in De Bilt, maar van verschillende plaatsen zijn nog veel langere waarnemingsreeksen bekend (parijs sinds 1664, Berlijn vanaf 1700). In de vorm waarin dit waarnemingsmateriaal op een meteorologisch station wordt verzameld, is het echter niet direct bruikbaar. De waarnemingen moeten daarom op de één of andere manier worden gerangschikt en bewerkt om ze voor interpretatie en gebruik geschikt te maken.

Rekenkundig gemiddelde

Voor het verkrijgen van een indruk van het klimaat op een bepaalde plaats, wordt van een bepaalde meteorologische grootheid het rekenkundig gemiddelde van een groot aantal waarnemingsgegevens bepaald. Dit rekenkundig gemiddelde (Χ) wordt alsvolgt berekend : als x1, x2, x3, ….. xn de waarden voorstellen, waarin het gemiddelde bepaald moet worden, dan is:

Het rekenkundig gemiddelde geeft slechts een onvolledig beeld van de klimatologische omstandigheden. Zo kunnen twee plaatsen met dezelfde gemiddelde waarden van een aantal meteorologische grootheden (bijvoorbeeld temperatuur en neerslag) toch een totaal verschillend klimaat hebben. Op de ene plaats kan de gemeten afzonderlijke waarden veel sterker afwijken van het rekenkundig gemiddelde dan op de andere plaats.

Gemiddelden worden dikwijls weergegeven in de vorm van tabellen. Voor het geven van een overzicht van gemiddelde waarden in een groot gebied tekent men kaarten met isolijnen. In klimatologische atlassen treft men dikwijls dergelijke kaarten aan. Meestal zijn dit kaarten met gemiddelde isobaren of isothermen.

Statische verdelingen

Wanneer men een frequentieverdeling bekijkt, valt het op dat extreem kleine waarden en extreem grote waarden slechts weinig voorkomen. Het merendeel van de waarnemingsreeks is gecentreerd rond de gemiddelde waarde. De frequentiecurve heeft dan ook vaak een typische klokvorm. Ideaal is de verdeling waarin de waarden lopen van min-oneindig (-∞) tot plus-oneindig (+∞) (zie figuur -3). Een dergelijke verdeling wordt normaal of Gaussisch genoemd. Normale verdelingen of bijna-normale verdelingen komen in de natuur vaak voor.

Figuur 03:

 

Om inzicht te verkrijgen in de mate van verspreiding van de opgetreden waarden rond het berekende rekenkundige gemiddelde, wordt gebruik gemaakt van de standaarddeviatie (δ). De formule van de standaarddeviatie luidt:

Deze grootheid δ heeft dezelfde dimensie als de uitgangsgegevens. De standaarddeviatie wordt in de statistiek zeer veel gebruikt. De waarden van de standaarddeviatie per klimatologisch element worden veelal in tabelvorm weergegeven.

In een normale verdeling is de standaarddeviatie gelijk aan de afstand van het buigpunt der frequentiecurve tot de symmetrie-as (zie figuur 04). Verder kan men afleiden dat in een normale verdeling 68,2 % van alle waarden ligt tussen – δ en + δ. Verder geldt dat 95,4 % van de waarden ligt tussen – 2δ en + 2δ. Dit gebied wordt het waarschijnlijkheidsgebied genoemd. De extreme waarden, die kleiner zijn dan – 2δ, resp. groter zijn dan + 2δ, beslaan het zogenaamde “uitzonderingsgebied”. Dit uitzonderingsgebied, waarin bij een normale verdeling 4,6 % van de waarden voorkomen, wordt gebruikt om te toetsen of een bepaalde opgetreden waarde uitzonderlijk is of niet.

Figuur 04:

 

Stel dat de gemiddelde temperatuur in de maand juli van een bepaald jaar 13,9°C bedraagt. Dit is aanzienlijk lager dan de gemiddelde maandtemperatuur van juli. Deze is namelijk 16,6°C. De vraag of de gegeven julimaand uitzonderlijk koud was, kan beantwoord worden als de standaarddeviatie bekend is. Stel dat deze, berekend over dertig julimaanden, 1,2°C bedraagt. De waarde – 2δ bedraagt in dit voorbeeld dan:

16,6°C – 2,4°C = 14,2°C.

Voorkomende (juli) temperaturen die lager zijn dan deze 14,2°C liggen in het uitzonderingsgebied. De gegeven temperatuur over de maand juli in het voorbeeld behoort dus ook tot dit uitzonderingsgebied. In dit geval spreekt men over een significant verschil tussen de gegeven waarde en het (klimatologisch) gemiddelde voor een julimaand.

Correlatie

Om uit te maken of twee veranderlijke grootheden, bijvoorbeeld de windsnelheid en het inzicht, op een bepaald waarnemingsstation met elkaar verband houden, kan men met behulp van statistische methoden de correlatie-coëfficiënt bepalen. De grootte van de correlatie-coëfficiënt r ligt tussen -1 en +1. Als r = 0 dan wil dat zeggen dat er tussen beide grootheden geen enkel verband bestaat. Men spreekt van een positieve correlatie als een toename van de ene variabele gepaard gaat met een toename van de andere variabele.

Regressie

D.m.v. regressievergelijking kan men het verband tussen verschillende grootheden die op de één of andere wijze fysisch verband met elkaar houden in een formule vastleggen. Een regressievergelijking heeft de volgende gedaante:

x = a1y1 + a2y2 + a3y3 +……… + an-1yn-1 + an

Hierin is x de grootheid die bepaald moet worden; y1 t/m yn-1 zijn grootheden waarvan de waarde bekend is en a1 t/m an zijn constanten die in het algemeen empirisch zijn bepaald. In de aërologie is vroeger, in de tijd dat radiosondes het tropopauzeniveau soms niet bereikten, met succes gebruik gemaakt van de volgende regressievergelijking:

HTrop = 6,435H500 – 24160

waarin:

HTrop = Hoogte van de tropopauze in meters;

H500 = Hoogte van het 500 mbar-vlak boven hetzelfde station (in meters).

Een ingewikkelder voorbeeld is onderstaande regressievergelijking, die betrekking heeft op de te verwachten neerslaghoeveelheden in Oost-Nederland in augustus:

x = -3,17y1 + 6,29y2 + 6,66y3 – 2,16y4 – 1,88y5

waarin: