Globaalien lämpötila-aikasarjojen tilastollinen tarkastelu
Tikkanen, Touko (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Engineering Science, Laskennallinen tekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042822980
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042822980
Tiivistelmä
Tutkimuksen tavoitteena on vertailla eri tapoja mallintaa lämpötila-aikasarjoja ja arvioida niiden sopivuutta ja luotettavuutta. Aikasarjojen tilastollisia ominaisuuksia pyritään selvittämään, ja tuloksia verrataan tämänhetkiseen tutkimustietoon ilmaston lämpenemisestä. Tutkimusmetodina sovitetaan kolme aikavälin 1850–2015 kattavaa globaalia lämpötila-aikasarjaa autoregressiiviseen moving average (ARMA) -malliin ja dynaamiseen lineaariseen malliin (DLM).
Saatujen tuloksien perusteella voidaan sanoa, että DLM sopii lämpötila-aikasarjojen mallinnukseen paremmin, sillä se sallii mallin parametrien muuttua ajan suhteen. Tämä antaa huomattavasti paremman kuvan aikasarjan taustalla esiintyvistä prosesseista. ARMA-mallin stationaarisuusvaatimuksen takia malliin sovitus tehtiin 10 vuoden paloissa, jotka perustuvat vain edelliseen 50 vuoteen, mikä vähentää mallin luotettavuutta. Kaikissa saaduissa malleissa näkyi viimeistään 1900-luvun puolivälissä selvä lämpötilojen nousu, ja kasvava trendi jatkuu nykypäivään. Lähes jokainen malli päättyy vuodessa 2015 yli yhden asteen lämpötilan muutokseen verrattuna esiteolliseen aikaan, mikä on hieman suurempi kuin IPCC:n osoittama 1°C poikkeama vuonna 2017.
Saatujen tuloksien perusteella voidaan sanoa, että DLM sopii lämpötila-aikasarjojen mallinnukseen paremmin, sillä se sallii mallin parametrien muuttua ajan suhteen. Tämä antaa huomattavasti paremman kuvan aikasarjan taustalla esiintyvistä prosesseista. ARMA-mallin stationaarisuusvaatimuksen takia malliin sovitus tehtiin 10 vuoden paloissa, jotka perustuvat vain edelliseen 50 vuoteen, mikä vähentää mallin luotettavuutta. Kaikissa saaduissa malleissa näkyi viimeistään 1900-luvun puolivälissä selvä lämpötilojen nousu, ja kasvava trendi jatkuu nykypäivään. Lähes jokainen malli päättyy vuodessa 2015 yli yhden asteen lämpötilan muutokseen verrattuna esiteolliseen aikaan, mikä on hieman suurempi kuin IPCC:n osoittama 1°C poikkeama vuonna 2017.