A Global Assessment of Bimodality Underlying Normalized Drought Indices (SPI and SPEI)
Deze wereldwijde beoordeling bevestigt dat de aanname van een unimodale verdeling die ten grondslag ligt aan genormaliseerde droogte-indices zoals SPI en SPEI geldig is voor de meeste locaties en toepassingen, waarbij bimodaliteit een zeldzaam fenomeen is dat voornamelijk beperkt is tot korte accumulatieperioden in aride, sterk seizoensgebonden regio's waar het vaak voortkomt uit data-artefacten in plaats van werkelijke klimatologische processen.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Decennialang hebben meteorologen en waterbeheerders vertrouwd op een specifieke manier om droogte te meten om te beslissen wanneer een regio in nood verkeert. Ze kijken niet alleen naar hoeveel regen er gisteren is gevallen; ze kijken naar hoeveel regen er over een bepaalde periode is gevallen, zoals drie maanden of een jaar, en vergelijken dat totaal met wat normaal is voor die specifieke tijd van het jaar. Deze vergelijking creëert een score die ons vertelt of een plaats natter of droger is dan gebruikelijk. Om deze ruwe getallen om te zetten in een score, gebruiken wetenschappers een wiskundig hulpmiddel dat ervan uitgaat dat de neerslagpatronen in een bepaald gebied een enkele, vloeiende curve volgen. Stel je een heuvel voor met één piek in het midden; deze vorm suggereert dat de meeste jaren gemiddeld zijn, met minder jaren die zeer nat of zeer droog zijn, en dat de overgang tussen deze toestanden geleidelijk verloopt. Deze aanname is de basis geweest van de wereldwijde monitoring van droogte, maar tot nu toe had niemand grondig gecontroleerd of de echte wereld overal daadwerkelijk in deze vorm van een enkele heuvel past.
Een team van onderzoekers zette zich scharpe om deze langgehouden aanname over de hele planeet te testen. Ze wilden weten of de regengegevens die worden gebruikt om droogtescores te berekenen, ooit twee duidelijke pieken vormen in plaats van één. In de echte wereld zou een tweepiekig patroon betekenen dat een plaats twee heel verschillende soorten weerjaren heeft: misschien een cluster van zeer droge jaren en een apart cluster van zeer natte jaren, met zeer weinig jaren daartussenin. Als dit "dubbele-heuvel"-patroon bestaat, zouden de standaard wiskundige hulpmiddelen die worden gebruikt om droogte te meten misleidend kunnen zijn, waardoor de werkelijke ernst van droge periodes mogelijk wordt verborgen of natte periodes verkeerd worden geïdentificeerd. De onderzoekers onderzochten wereldwijde klimaatgegevens, waarbij ze keken naar neerslaggegevens van 1901 tot 2021, om te zien of dit tweepiekige gedrag een veelvoorkomend kenmerk van ons klimaat was of een zeldzame uitzondering.
De studie, die gegevens uit twee belangrijke wereldwijde klimaatdatasets analyseerde, toonde aan dat de vrees voor een tweepiekig patroon voor het grootste deel van de wereld ongegrond is. De onderzoekers ontdekten dat de aanname van een enkele heuvel waar is in de overgrote meerderheid van de locaties en voor bijna alle seizoenen. Bimodaliteit, de wetenschappelijke term voor het hebben van twee pieken, werd gevonden als een zeldzame gebeurtenis. Wanneer het wel voorkwam, was het bijna uitsluitend in hete, droge regio's zoals de randen van de Sahara, het Arabisch Schiereiland en delen van Australië en Zuid-Amerika. Zelfs in deze droge gebieden was het tweepiekige patroon alleen zichtbaar bij het kijken naar zeer korte tijdsvensters, zoals een driemaandelijkse accumulatie van regen. Wanneer de onderzoekers naar langere perioden keken, zoals zes maanden of een volledig jaar, verdwenen de dubbele pieken en smolten ze weer samen tot een enkele, vloeiende curve. Dit suggereert dat hoewel een specifieke maand in een droge woestijn twee verschillende weerstanden kan hebben, het klimaat over een langere periode deze verschillen gladstrijkt.
De onderzoekers onderzochten ook waarom sommige gegevens leken twee pieken te vertonen terwijl dat niet zo hoorde te zijn. Ze ontdekten dat veel gevallen van een ogenschijnlijk tweepiekig patroon helemaal niet door de natuur werden veroorzaakt, maar door fouten in de gegevens zelf. In sommige locaties bevatten de records lange reeksen identieke getallen, waarschijnlijk omdat ontbrekende gegevens werden aangevuld met gemiddelde waarden zonder de juiste vlaggen. In andere plaatsen waren de gegevens afgerond naar een paar specifieke getallen, wat kunstmatige pieken creëerde die leken op een tweede piek. Zodra deze gegevensfouten werden verwijderd, nam het aantal locaties dat een echt tweepiekig patroon vertoonde aanzienlijk af. De studie keek ook naar hoe de inclusie van dagen met nul regen de resultaten beïnvloedde. Hoewel het opnemen van dagen met nul regen de verschijning van dubbele pieken in droge gebieden vergrootte, merkten de onderzoekers op dat standaard droogteberekeningen deze nullen meestal apart behandelen, waardoor dit geen groot praktisch probleem vormt voor de meeste gebruikers.
Toen de onderzoekers de standaard neerslagindex vergeleken met een complexere versie die ook rekening houdt met verdamping en waterverbruik door planten, bleven de resultaten consistent. De complexere versie vertoonde zelfs minder gevallen van dubbele pieken, wat suggereert dat het toevoegen van meer fysieke details aan de berekening de gegevens er juist meer uit laat zien als een enkele, vloeiende curve. De studie concludeerde dat de angst dat bimodaliteit de regels van droogtemonitoring schendt, overdreven is. Voor het overgrote deel van de wereld, en voor de tijdschalen die het meest gebruikelijk zijn voor droogtemonitors, is het enkele-heuvelmodel accuraat. De weinige plaatsen waar het model mogelijk moeite mee heeft, zijn beperkt tot specifieke, sterk seizoensgebonden droge klimaten tussen 30 graden noorderbreedte en 30 graden zuiderbreedte, en alleen wanneer er naar zeer korte tijdsperioden wordt gekeken.
Voor de wetenschappers en functionarissen die droogte bijhouden, is dit een opluchting. Het betekent dat zij de gevestigde, betrouwbare methoden voor het berekenen van droogtescores kunnen blijven gebruiken zonder dat zij voor het grootste deel van de wereld hun systemen hoeven te herzien. Echter, de studie biedt ook een specifieke waarschuwing voor degenen die werken in aride regio's met scherpe natte en droge seizoenen. In deze specifieke zones, vooral bij het gebruik van korte vensters van drie maanden, is het verstandig om de gegevens snel te controleren om er zeker van te zijn dat deze niet twee duidelijke pieken hebben. Als een dubbele piek wordt gevonden, zijn er meer geavanceerde wiskundige hulpmiddelen beschikbaar om dit aan te pakken, maar deze zijn slechts nodig in een fractie van de gevallen. Het onderzoek bevestigt dat de eenvoudige, enkelvoudige curve-benadering robuust is en de complexiteit van het wereldwijde klimaat met verrassende nauwkeurigheid afhandelt, en dat de zeldzame uitzonderingen meestal slechts eigenaardigheden van de gegevens zijn in plaats van een fundamenteel gebrek in de wetenschap.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.