Detekce dlouhodobých změn proměnlivosti klimatu

• Název práce v češtině: Detekce dlouhodobých změn proměnlivosti klimatu
• Název v anglickém jazyce: Detection of long-term changes in climate variability
• Klíčová slova: změna klimatu, trendy, proměnlivost, teplota, srážky
• Klíčová slova anglicky: climatic change, trends, variability, temperature, precipitation
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Radan Huth, DrSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 06.10.2017
• Datum zadání: 06.10.2017

Předběžná náplň práce

Naprostá většina studií zabývajících se detekcí dlouhodobých změn (trendů) klimatických prvků se soustředí na míry polohy, tj. většinou průměrné hodnoty, příp. medián. Velmi důležitým atributem klimatických prvků je však i jejich proměnlivost; dlouhodobé změny proměnlivosti klimatických prvků, ať už jakkoliv definované, jsou nicméně tématem dost přehlíženým a jejich analýzy jsou poměrně vzácné.
Dizertační práce si klade za cíl vyplnit výše uvedenou mezeru v našem poznání. Jejím hlavním cílem je popsat dlouhodobé změny (trendy) charakteristik proměnlivosti klimatických prvků, zejm. teploty a srážek. Uvažovány budou rozmanité charakteristiky proměnlivosti, popisující chování klimatických prvků v různých časových měřítkách, jako např. průměrná absolutní hodnota mezidenních změn, směrodatná odchylka denních hodnot a amplituda ročního chodu pro teplotu; přechodové pravděpodobnosti (podmíněná pravděpodobnost výskytu dne se srážkami po dni beze srážek apod.), délky suchých / vlhkých období a amplituda a fáze ročního chodu pro srážky.
Práce se soustředí na Evropu s možným rozšířením na další kontinenty. Analyzované období bude určeno podle dostupnosti dostatečně kvalitních dat; počítáme nejméně s 60-letým obdobím 1951-2010. Analýza bude využívat standardní nástroje statistiky, tj. zejm. linární regresi a některé odpovídající neparametrické metody. Součástí práce bude ověření předpokladů pro použití parametrických metod; možným rozšířením pak je porovnání parametrických a neparametrických přístupů k detekci trendů proměnlivosti.
Datové zdroje: databáze European Climate Assessment & Database (ECA&D), databáze hodnot v uzlových bodech (např. E-OBS, CRUTEM), atmosférické reanalýzy (např. NCEP/NCAR, ERA-40, 20CR). Součástí práce bude i srovnání trendů mezi různými databázemi, a tím posouzení míry nejistoty s trendy spojené.
Výsledky práce mohou být využity k ověření předpokladů statistického downscalingu klimatu, jehož některé metody (zejm. stochastické generátory počasí) předpokládají stacionaritu některých charakteristik proměnlivosti, nebo při vyhodnocení příčin trendů hydrologických proměnných.
Práce přispěje k řešení projektu „Nové přístupy k určování klimatických trendů a jejich statistické významnosti”, jenž je financován GA ČR jako projekt č. 16-04676S a jehož řešitelem je školitel dr. R.Huth.

Základní literatura
Alexander L.V. a kol., 2006: Global observed changes in daily climate extremes of temperature and precipitation. J. Geophys. Res.,111, D05109.
Astatkie T., Yiridoe E.K., Clark J.S., 2003: Testing for trend in variability of climate data: measures and temporal aggregation with applications to Canadian data. Theor. Appl. Climatol.,76, 235-247.
Beguería S., Vicente-Serrano S.M., Tomás-Burguera M., Maneta M., 2016: Bias in the variance of gridded data sets leads to misleading conclusions about changes in climate variability. Int. J. Climatol.,36, 3413-3422.
Brázdil R., Zahradníček P., Pišoft P., Štěpánek P., Bělínová M., Dobrovolný P., 2012: Temperature and precipitation fluctuations in the Czech Republic during the period of instrumental observations. Theor. Appl. Climatol.,110, 17-34.
Giorgi F., 2002: Variability and trends of sub-continental scale surface climate in the twentieth century. Part I: observations. Clim. Dyn.,18, 675-691.
Griffiths G.M. a kol., 2005: Change in mean temperature as a predictor of extreme temperature change in the Asia-Pacific region. Int. J. Climatol.,25, 1301-1330.
Huth R., Pokorná L., 2004: Parametric versus non-parametric estimates of climatic trends. Theor. Appl. Climatol.,77, 107-112.
Iskenderian H., Rosen R.D., 2000: Low-frequency signals in midtropospheric submonthly temperature variance. J. Climate,13, 2323-2333.
Klein Tank A.M.G., Können G.P., Selten F.M., 2005: Signals of anthropogenic influence on European warming as seen in the trend patterns of daily temperature variance. Int. J. Climatol.,25, 1-16.
Matiu M., Ankerst D.P., Menzel A., 2016: Asymmetric trends in seasonal temperature variability in instrumental records from ten stations in Switzerland, Germany and the UK from 1864 to 2012. Int. J. Climatol.,36, 13-27.
Moberg A. a kol., 2000: Day-to-day temperature variability trends in 160- to 275-year-long European instrumental records. J. Geophys. Res.,105, 22849-22868.
Rebetez M., 2001: Changes in daily and nightly day-to-day temperature variability during the twentieth century for two stations in Switzerland. Theor. Appl. Climatol.,69, 13-21.
Schmidli J., Frei C., 2005: Trends in heavy precipitation and wet and dry spells in Switzerland during the 20th century. Int. J. Climatol.,25, 753-771.
Stocker T.F. a kol., 2013: Climate Change 2013. The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press