Återanalyser för havet

Vad är återanalyser och vad används de till?

Långa tidsserier av automatiska observationer till havs finns som regel från endast ett begränsat antal geografiska punkter. Vidare är det väldigt kostsamt att observera ute till havs från fartyg, och detta görs inte heller så ofta. Havsmodeller, å andra sidan, kan ge data regelbundet i tid och täcker stora geografiska områden med ofta hög upplösning. Men modeller består till viss del av förenklade beskrivningar av verkligheten. Det ger inbyggda osäkerheter som gör att modellerna avviker från det verkliga tillståndet i havet. En återanalys är en metod för att få det bästa av två världar, nämligen regelbundna dataset i tid och rum från modeller som successivt kombineras med information från observationer.

En återanalys är en kombination av observationer och modellberäknad data. I filmen beskrivs hur en återanalys för atmosfären produceras. På samma sätt går det till att göra en återanalys för havet.

Användare av en återanalysprodukt kan till exempel vara en forskare som behöver veta hur tillståndet i havet var i ett visst område där inga regelbundna observationer sker. Ett annat exempel kan vara någon som behöver data att mata in på randen till en högupplöst modell över något kustområde. I vissa fall kan även förändringar i klimat upptäckas och följas med hjälp av återanalyser.

Återanalyser produceras med hjälp av observationer och en prognosmodell

Ett system för operationella havsprognoser liknar ett återanalyssystem på många sätt. I båda fallen använder man en prognosmodell som man kombinerar med olika slags oceanografiska observationer (s.k. dataassimilering), se Figur 1. De operationella havsprognoserna utvecklas och förändras med tiden, exempelvis genom byte av havsmodell eller förbättring av den geografiska upplösningen. Det innebär oftast att kvaliteten förbättras med tiden. Om man jämför två havsprognoser från olika perioder blir det därför svårt att veta om förändringar man ser mellan olika år eller årtionden beror på modellförbättringar eller ifall själva tillståndet i havet har förändrats.

Fördelen med en återanalys är att själva prognosmodellen och metoder för att rätta upp modellen med observationer hålls konstant under hela simuleringen. Det innebär att eventuella förändringar man ser inte har att göra med förändringar i modellsystemet, utan säkrare kan kopplas till riktiga förändringar i tillståndet i havet. Det skall dock nämnas att införandet av nya observationstyper, exempelvis satellitdata på 1970-talet, kan ge upphov till vissa skenbara förändringar, som egentligen beror på tillgänglighet av observationer.

Ytterligare en fördel med återanalyser kan vara att man med dessa har möjlighet att gå längre tillbaka i tiden, innan det fanns operationella havsprognoser. Exempelvis så började man göra operationella havsprognoser i Sverige först i mitten på 1990-talet, och observationer började användas för att korrigera prognosmodellerna först tio år senare. En återanalys däremot kan göras från exempelvis 1960 och framåt.

Återanalysprodukter för Östersjön, Kattegatt och Skagerrak

Den första återanalysen för Östersjön gjordes ca 2005 och omfattar 15-årsperioden 1990-2004, med 5,5 km upplösning. 

Återanalys för Östersjön för 1990-2004, 5,5 km upplösning Länk till annan webbplats.

Det finns en längre återanalys inom EU-projektet MyOcean som omfattar 25-årsperioden 1989-2013, också med 5,5 km upplösning. 

Återanalys från EU-projektet MyOcean, 1989-2013, 5,5 km upplösning Länk till annan webbplats.

Det finns en återanalys som beskriver havets fysik och för första gången även Östersjöns biogeokemi, för perioden 1970-1999, med 3,7 km upplösning.

Återanalys för havets fysik och Östersjöns biogeokemi, 1970-1999, 3,7 km upplösning Länk till annan webbplats.

Inom det europeiska samarbete Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) har det nyligen producerats en återanalys för både fysik och biogeokemi för perioden 1993-2020, också den med 3,7 km upplösning. Nu planeras för en uppföljare inom CMEMS, som kommer ha 1,85 km upplösning och förmodligen kommer täcka en ännu längre tidsperiod.

CMEMS-samarbetet är uppdelat i flera olika prognoscentra, så kallade Marine Forecast Centers (MFC:s), där SMHI aktivt jobbar i regionen Östersjön och Västerhavet (Baltic MFC), tillsammans med andra institut runt Östersjön. Andra MFC:s (förutom Baltic MFC) inom CMEMS-samarbetet gör liknande återanalyser för Svarta havet, Medelhavet, Biscaya, Nordsjön och området omkring Storbritannien, Arktis, och ett MFC som arbetar med globala modeller.