Rauschen vs. Muster in der NOAA-Temperaturanomaliekurve

Ich bin Elektrochemiker, und hin und wieder kommt es vor, daß unsere elektrochemischen Meßkurven verrauscht sind, z.B. bei der Voltammetrie, wenn sehr kleine Ströme im µA-Bereich und darunter gemessen werden, oder wenn man Messungen mit sehr hoher Datenrate durchführt, wie bei diesem Potentialverlauf mit über 1 MS/s.

Der Potentialverlauf bei der schnellen amperometrischen Messung an einem verzinkten und passivierten Stahlstift in 5%iger Kochsalzlösung ist ziemlich zick-zackig, und das wurde durch eingefangene Störungen des Meßsignals hervorgerufen. Mit geeigneten Maßnahmen bekommt man die Kurven zwar wesentlich glatter hin (s. Elektrochemische Methoden...), aber das ist hier gar nicht das Thema. Jedenfalls, so sieht Rauschen in gemessenen Zeitreihen im Sinne von irregulären Schwankungen aus.

Im vorhergehenden BLog-Beitrag hatte ich gezeigt, wie die Zeitskala der monatlichen NOAA-Zeitreihen der globalen Oberflächentemperaturanomalien dezimal konvertiert werden kann, so daß sich ohne weiteres Liniendiagramme wie das folgende erstellen lassen.

Nun, diese Kurve ist auch ziemlich zackig, aber eben nicht zickig. Ausser der offensichtlichen langfristigen Temperaturzunahme, erkenne ich sich wiederholende Muster sowie Trends, die sich über Monate und Jahre erstrecken, und das sind selbstverständlich alles andere als irreguläre Schwankungen der Meßwerte. Die spannende Frage ist, was steckt dahinter?

Die Peak-Inversion

Das wohl interessanteste Muster offenbart sich einem erst wenn man einige der Spikes nach unten zurück- und weiterverfolgt. Einige sind symmetrisch umgeben von vorhergehenden und nachfolgenden Peaks nach oben. Es sieht so aus, als wäre der Vorgang, der eigentlich zu einem viel höheren Temperaturpeak führen wollte, in der Mitte gestört worden, was dann zu einem Temperatureinsturz = Peak-Inversion führte. Die Störung war allerdings kein Abbruch, denn es ging wieder hoch.

Bemerkenswert sind die Spiegelsymmetrien sowohl an der vertikalen als auch eine virtuelle an der horizontalen Achse der Inversion, wobei letztere sich zeigt, wenn man sich den unterbrochenen Peak nach oben fortgesetzt vorstellt.

In der Kurve oben sind die offensichtlichen Musterübereinstimmungen hellblau hinterlegt. Mit viel Phantasie (d.h. wenn man lange genug auf die Kurve schaut, vielleicht auch zu lange) kann man weitere Übereinstimmungen ausmachen - hier mit demselben Muster in Grau hinterlegt.

Der Einzelpeak nach oben

Übrig bleiben S-Kurven und invertierte Inversionen

Vorläufige Schlußfolgerung

Die Streuung der globalen Temperaturanomalien ist mit Sicherheit nicht zufällig. Dagegen sprechen die oben aufgezeigten wiederkehrenden Muster und auch der Vergleich mit Meßkurven bei denen der Verlauf wirklich verrauscht ist. Hier ist noch ein simulierter Anomalieverlauf mit zufälliger Streuung der Temperaturmittlewerte. Jedenfalls, so sähe Rauschen in der Anomalie-Zeitreihe im Sinne von irregulären Schwankungen aus.

Was könnte diese Temperaturschwankungen verursachen? Geologische Prozesse, wie Tektonik, Erdbeben und Vulkanausbrüche setzen jedenfalls Energiemengen um, die durchaus globale Auswirkungen haben könnten. Oder, wie wäre es mit Anomalien der Sonneneinstrahlung?

Copyright © Dr. Rolf Jansen - 2019-06-13 13:44:52

Diskussion auf Twitter: 1140019354211426305