Wetenschappelijke publicatie

Het KNMI-programma Hisklim (HIStorisch KLIMaat)

T Brandsma, F Koek, H Wallbrink, GP Konnen

Algemeen
Het KNMI heeft een grote achterstand bij het digitaliseren, bewerken, beschik-baar stellen en beheren van historische klimaatdata. In dit rapport wordt deze achterstand gedetailleerd beschreven. Daarnaast worden oplossingrichtingen aangereikt en worden prioriteiten gesteld. De daadwerkelijke uitwerking van HISKLIM vindt plaats in afzonderlijk van dit rapport op te stellen projectplan-nen.

Lange historische klimaatreeksen van een hoge kwaliteit en databases zijn vooral nodig om duidelijkheid te krijgen over antropogene klimaatverandering in relatie tot natuurlijke klimaatvariabiliteit. Wereldwijd wordt de vraag naar dergelijke reeksen en databases, met hoge tijdsresolutie, dan ook steeds groter. Daarnaast groeit het besef dat het belangrijk is deze gegevens via een goed toegankelijk medium, zoals internet, publiek ter beschikking te stellen. De twee belangrijkste doelstellingen van HISKLIM zijn hiermee nauw verweven: (1) het verbeteren van de kwaliteit van bestaande lange historische klimaatreeksen en databases; en (2) het op een gebruikersvriendelijke manier publiek ter beschikking stellen van historische klimaat data (data-infrastructuur). Daarnaast spelen data-rescue en data-archivering een belangrijke rol.
Data-infrastructuur en data-archivering
De data-infrastructuur voor historische data, zowel maritiem als land, voldoet niet aan de eisen van deze tijd. Ook op andere typen data (satelliet, radar, model, etc.) is dit van toepassing. Op het KNMI zijn daarom verschillende ontwikkelin-gen in gang gezet met als doel het verbeteren van de data-infrastructuur (MDIS , CPS, Omnivoor, DAVOK-2, SIS). Voor de historische data wil HISKLIM hierbij aansluiten. Een belangrijk probleem bij historische waarnemingen is dat de metadata nogal versnippert aanwezig is. Ook is er geen geschreven KNMI-archiveringsbeleid t.a.v. van de digitale en niet-digitale waarnemingen en is er geen duidelijke policy met betrekking tot de verstrekking van de historische kli-maatdata en de beveiliging van data (o.a. backups).

Om de data-infrastructuur voor historische klimaatdata te verbeteren wil HISKLIM een goed toegankelijke (via internet) en beheersbaar metadata-informatiesysteem opzetten van alle historische data (ongeacht of het digitaal beschikbaar is of niet). Dit systeem werkt voor de gebruiker als zoek-catalogus. Het vormt de basis om diverse (nader te bepalen) historische waarnemingen on-line te downloaden. Het geheel wordt zodanig opgezet dat het kan uitgroeien tot een Nationale Klimaat Database (NKD) met daarin ook niet-HISKLIM data. Hoewel het einddoel is dat de waarnemingen in databases benaderd kunnen wor-den, kan in eerste instantie volstaan worden met het downloaden van geselecteer-de gegevens. Daarbij wordt een databeleid opgesteld waarin o.a. wordt aangege-ven welke waarnemingen, en met welke restricties, men kan ‘downloaden’. Re-kening houdend met de KNMI-Catalogus, wordt het systeem gespecificeerd vol-gens ‘free flow of data’, inclusief een gebruikersvriendelijke wijze van benade-ren.

Er is een duidelijke behoefte aan een (geschreven) archiveringsbeleid voor digita-le waarnemingen (opslag waarnemingen met hoge tijdsresolutie, backup strate-gie, etc.) en niet-digitale waarnemingen. HISKLIM wil hiertoe een archiverings-beleid opstellen zodanig dat: (1) het voor iedereen duidelijk is welke gegevens bewaard worden en welke niet; (2) gegevens gemakkelijk te traceren zijn; (3) gegevens veilig en doeltreffend bewaard worden; en (4) het voor iedereen duide-lijk is bij welke personen de verantwoordelijkheden liggen.
Maritieme data
De inventarisatie van maritieme data voor de periode 1850–heden laat zien dat er een aantal problemen zijn met de wereldwijde database COADS. Van alle ruim 6 miljoen vóór 1937 door het KNMI aan COADS aangeleverde waarnemingen zijn de luchtdrukken niet vrijgegeven i.v.m. onzekerheden over doorgevoerde correc-ties. Hierdoor is een speurtocht naar 20 000 in WOII naar Duitsland afgevoerde scheepsjournalen urgent geworden. Deze journalen zijn waarschijnlijk nodig om het luchtdrukprobleem binnen COADS op te lossen en om andere checks moge-lijk te maken. Aanvulling van COADS is vooral van belang in de 19e en begin 20e eeuw, WOI en WOII. HISKLIM wil hierin bijdragen door het digitaal be-schikbaar maken van Nederlandse Marine waarnemingen (behalve voor WOII). Aanvulling van WOI heeft daarbij hoogste prioriteit.

Naast de reguliere scheepswaarnemingen, beschikt het KNMI over een aantal unieke lange maritieme reeksen op vaste posities (lichtschepen). Bij een scho-ningsactie zijn onlangs de meteorologische en oceanografische journalen wegge-gooid waarop deze reeksen gebaseerd zijn. Doordat na WOII ook de reguliere scheepsjournalen ouder dan 5 jaar werden weggegooid, zijn thans nauwelijks meer originele scheepsjournalen aanwezig. Omdat dergelijke journalen belang-rijke metadata kunnen bevatten, en om erger te voorkomen, wil HISKLIM een conservatief weggooibeleid opstellen (ook voor landdata). Tenslotte zijn er vanaf 1949 waarnemingen aanwezig van Nederlandse weerschepen, echter deze reek-sen zijn niet continue in de tijd.

De op het KNMI digitaal beschikbare maritieme waarnemingen zijn onvoldoende toegankelijk. Het project MKIS beoogt het opnemen van deze waarnemingen in een goed toegankelijk databasesysteem waarbij ook de metadata goed beschreven wordt. MKIS is een onderdeel van DAVOK-2 maar ook HISKLIM wil hieraan bijdragen.

HISKLIM wil de mogelijkheden onderzoeken om te komen tot een Internationale Maritieme Klimaat Database voor pre-1850 data. Tot dusver zijn maritieme waarnemingen van vóór 1850 niet in digitale vorm beschikbaar. De meteorologi-sche informatie in de journalen, vooral van vóór 1800, is vaak beperkt tot wind-richting en -kracht en kwalitatieve beschrijvingen van het weer en het voorkomen van ijs. Ondanks deze beperkingen, is het mogelijk om met dit type informatie het weer en klimaat over grote gebieden te reconstrueren. In het voorondezoek voor dit rapport zijn tot nu toe 1096 Nederlandstalige scheepsjournalen gelokali-seerd. In buitenlandse archieven bevindt zich een nog onbekende hoeveelheid Nederlandstalige journalen. De waarde van het digitaliseren van pre-1850 scheepsjournalen is sterk afhankelijk van de bereidheid van de zeevarende naties, tot het opzetten en invullen van een dergelijke database. Een eerste concrete in-vulling van de database kan echter met Nederlandse gegevens geschieden.
Landdata
Voor de landdata richt HISKLIM zich met name op het verbeteren van de kwali-teit en beschikbaarstelling van de lange klimaatreeksen. De Zwanenburg/De Bilt reeks (1706–heden) staat daarbij centraal als de belangrijkste, samengestelde, instrumentele klimaatreeks van Nederland. Daarnaast zijn ook de reeksen van de vier andere klimatologische hoofdstations Den Helder/De Kooy, Gronin-gen/Eelde, Vlissingen en Maastricht/Beek van belang. De kwaliteit van de reek-sen is op dit moment zodanig dat ze niet geschikt zijn voor klimaatonderzoek. HISKLIM wil de kwaliteit van de reeksen verbeteren door deze te homogenise-ren (corrigeren voor veranderingen in meetinstrumenten, waarnemingsmethoden, omgeving, etc.) op tenminste maand- en zo mogelijk dagniveau. Daarvoor is het nodig dat zoveel mogelijk van de thans nog in de archieven sluimerende parallel-reeksen gedigitaliseerd en bewerkt worden.

Het is niet duidelijk of de continuïteit en homogeniteit van lange klimaatreeksen naar de toekomst toe altijd voldoende gewaarborgd is. Eisen vanuit de klimatolo-gische hoek, omtrent toekomstige veranderingen in de inrichting van meetnet-werk en de waarnemingtechnieken, kunnen vanuit HISKLIM in de cgNaWa in-gebracht worden.

Van de antieke landwaarnemingen zijn er vanaf 1706 voor een vijftiental Neder-landse stations ca. 0,4 miljoen waarnemingen in digitale vorm op het KNMI aanwezig. Daarnaast is er nog een grote voorraad niet gedigitaliseerde gegevens, waaronder 1,7 miljoen waarnemingen in kopie op het KNMI aanwezig en 0,7 miljoen waarnemingen waarvan geen kopie op het KNMI aanwezig is. Onder de niet gedigitaliseerde reeksen bevinden zich belangwekkende reeksen als: Am-sterdam Stadswaterkantoor (1700–1914), een 17e eeuwse reeks voor Leiden (1697–1698) en de Fremery reeks voor Utrecht (1836–1846). Dergelijke reeksen verdienen prioriteit bij het digitaliseren.

Een belangrijke bron van informatie vormen de KNMI jaarboeken uit de 19e eeuw. De waarnemingen in deze boeken slaan een brug tussen de antieke waar-nemingen en de moderne 20e eeuwse waarnemingen. Het merendeel van de waarnemingen uit de jaarboeken is nog niet digitaal beschikbaar. Het gaat hier om ca. 0,9 miljoen waarnemingen. De metadata is verspreid aanwezig in meerde-re jaarboeken en moet bij elkaar geschreven worden. Digitalisering van de 19e eeuwse jaarboeken heeft prioriteit in HISKLIM.

Naast de 19e eeuwse jaarboeken zijn er ook, meest handgeschreven, tabellen met uurwaarnemingen van de klimatologische hoofdstations (ca. 1,2 miljoen waar-nemingen). Deze waarnemingen kunnen van belang zijn voor het verlengen van de 20e eeuwse uurreeksen en voor het berekenen van daggemiddelden uit ter-mijnwaarnemingen. Digitaliseren van deze waarnemingen heeft echter niet de hoogste prioriteit in HISKLIM.

Het KNMI bezit een grote hoeveelheid 20e eeuwse digitale waarnemingen die van groot belang zijn voor het klimaatonderzoek. De meeste van deze waarne-mingen zijn digitaal aanwezig. Een belangrijke bron vormen de ca. 70 termijnsta-tions, die kunnen dienen als parallelstations bij het homogeniseren van de ge-noemde lange reeksen. Er is echter enige onduidelijkheid over de mate waarin deze data gecorrigeerd zijn. HISKLIM wil deze onduidelijkheid wegnemen. Naast de termijnstations zijn er klimatologische hoofdstations en synoptische stations met uurlijkse waarnemingen. Binnen HISKLIM zijn deze waarnemingen vooral nuttig als parallelwaarnemingen bij het homogeniseren van de lange kli-maatreeksen en als hulpmiddel voor het berekenen van daggemiddelden uit ter-mijnwaarnemingen.

Het KNMI beschikt over een net van ca. 300 neerslagstations (dagaftappingen). Vanaf 1951 zijn de waarnemingen van deze stations digitaal beschikbaar. In de periode vóór 1951 is er nog ca. 14000 stationsjaar te digitaliseren. Hoewel geen eerste prioriteit, wil HISKLIM wel een actieve rol spelen bij het alsnog digitali-seren van deze gegevens.

Er bevinden zich nog grote hoeveelheden waarnemingsstroken van wind- (ca. 1700 stationsjaar) en regenwaarnemingen (ca. 380 stationsjaar) in het CRAW waarmee lange reeksen ( 20 jaar) met 10 minuten waarden gemaakt kunnen worden. Het digitaliseren van deze gegevens is echter een gigantische klus die niet de hoogste prioriteit heeft binnen HISKLIM.
Organisatie
De door HISKLIM na te streven doelen zijn van zowel nationaal als internatio-naal belang. Er wordt daarom gestreefd naar een goede nationale en internationa-le inbedding van HISKLIM.

HISKLIM is een omvangrijke inspanning. Het zal als KNMI programma gefa-seerd uitgevoerd worden. De tijdhorizon van het programma heeft een orde grootte van 5 tot 10 jaar.

Bibliografische gegevens

T Brandsma, F Koek, H Wallbrink, GP Konnen. Het KNMI-programma Hisklim (HIStorisch KLIMaat)
2--2000, pp

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer wetenschappelijke publicaties