Study of recent climate changes in the western region of Ukraine using information from open weather databases - Мкртчян, Олександр (Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 2019)
Дослідження регіональних проявів новітніх кліматичних змін мають велике значення для різних галузей науки і різних прикладних сфер. Відкриті бази метеоданих є важливим джерелом даних про новітні зміни клімату, в особливості в Україні з огляду на обмежені фінансові можливості дослідників. Такі дані можуть бути оброблені та проаналізовані з використанням відкритого програмного забезпечення. В даній роботі використовувались дані з відкритих баз кліматичних даних ECAD та GHCN, які було проаналізовано інструментами програмного забезпечення R. База ECAD містить дані для 39 метеостанцій України, тоді як в базі GHCN містяться щодобові дані щодо температури повітря та кількостей опадів для 190 українських метеостанцій. Проте часовий період, за які наявні дані, та повнота даних (наявність пропусків) суттєво відрізняються для різних метеостанцій. В роботі проаналізовано дані про середньодобові температури та добові кількості опадів для метеостанцій Львів, Чернівці та Ужгород, завантажені з архіву GHCN для періоду 1960 – 2014 років. Повнота даних про температуру була суттєво вищою (менш ніж 0,16% пропусків) порівняно з даними щодо кількостей опадів (11 – 12% пропусків). Поле дати а таблицях було розбите на три окремі поля для числа року, місяця та дня, що дозволило обрахувати середньорічні температури і річні кількості опадів. Окремо було обраховано середні температури та кількості опадів для кожного з 4-ох сезонів року. За отриманими часовими серіями побудовано лінійні та квадратичні моделі, в яких незалежною змінною слугувало число року. Значимість лінійного та квадратичного трендів оцінювалась за значеннями відповідних коефіцієнтів детермінації. Для значимих лінійних трендів було обраховано коефіцієнти регресії, які характеризують середню за вказаний період швидкість зміни значень показника; також визначався напрямок значимих квадратичних трендів. Було встановлено, що, в той час як середньорічні температури зросли у всіх трьох містах, в Чернівцях це зростання було майже вдвічі більшим, ніж в Ужгороді. У Львові найсильніше потепління спостерігалось навесні та взимку, тоді як в інших двох містах температури найбільше зросли улітку. Літні температури мали тенденцію до прискорення зростання, що викликає занепокоєння. Осінь була єдиним сезоном, для якого за зазначений період не зафіксовано помітного зростання температур для жодної з проаналізованих серій. Тренди змін кількостей опадів виражені значно слабше: ці кількості дещо зменшились зимою і навесні у Чернівцях, і дещо зросли у Львові навесні.

Studies of the regional manifestations of recent climate changes have a big practical importance for different scientific fields and applied purposes. Open databases of historical weather conditions can serve as a valuable source of information on recent climate changes for Ukrainian scientists with limited funds available. These data can be preprocessed, analyzed and plotted with open source data processing software. ECAD and GHCN datasets have a plenty of uploadable weather data that can be processed with the free R software environment. ECAD has data for 39 Ukrainian weather stations, while GHCN database contains temperature and precipitation data for 190 Ukrainian weather stations, although with variable time span and completeness. Preprocessing of these data in R may involve creating special scripts to automatize and speed up the work. The data on daily temperatures and precipitation sums for three weather stations in Western Ukraine (Lviv, Chernivtsi, and Uzhhorod) were uploaded from GHCN dataset for the common period of 1960 – 2014 yrs. The completeness of temperature data was significantly higher (less than 0.16% dates omitted) than that of precipitation data (11 – 12% dates omitted). The date field was split to three separate fields for year, month and day, and weather data were summarized to obtain yearly average temperatures and precipitation sums. In addition, separate temperature averages and precipitation sums were calculated for each of four seasons by filtering data with appropriate month numbers. Linear and quadratic models were built on derived time series to detect possible trends. Coefficients of determination were calculated and analyzed for significance for linear and quadratic models. For significant linear trends, regression coefficients were calculated which characterize the rate of change average for the time period, while in case of significant quadratic trends theirs directions were determined. It was established that while average annual temperatures have significantly increased in each of the three analyzed locations, this increase was nearly twice as large in Chernivtsi than that in Uzhhorod. In Lviv, temperatures have increased the most in spring and winter, while in other two locations the summer increase was the largest. Summer temperatures were increasing with acceleration, which can be a warning sign. Autumn was the only season when temperatures did not increase significantly in any of the analyzed locations. Trends in precipitation amounts were much less salient: precipitation somewhat decreased in Chernivtsi in winter and spring, and somewhat increased in Lviv in spring.
Використання інформації відкритих баз метеоданих у дослідженнях новітніх кліматичних змін в західному регіоні України
Keywords: Climate; temperature; precipitation; R; weather archive; клімат; температура; опади; архів метеоданих