Vilhelms koloniale klima: Hvad kan man lære af Thomas Jeffersons Data?

coronaviruspandemien har vendt den moderne verden på hovedet, og i resten af forårssemesteret 2020 vil Vilhelm & Mary undervise i sine kurser på afstand. Dette vil ikke være let, og instruktionen vil ikke svare til den in-class eller in-lab oplevelse, der normalt ville finde sted.

som jeg prep for resten af semesteret, har jeg set Vilhelms forårssæson udfolde fra vinduet på mit hjemmekontor. Planter blomstrer, blade løber ud, og pollen er i luften. Årstidernes natur og regionale klimaer er emner, som vi udforsker i mit Vejr, Klima, & Skift kurs. Det er en stor bummer, at vores akademiske eventyr ikke længere kan mødes personligt eller gå på banen for at indsamle data, men vi fortsætter. Og jeg vil bruge denne blog til at give indhold og smag.

i 1760, Thomas Jefferson matriculated på Vilhelm & Mary, selv om han aldrig tog mit vejr & klima kursus han begyndte at gøre systematiske vejrobservationer, mens en studerende i Vilhelmsburg. I den omfattende afhandling med titlen noter om staten Virginia offentliggjort i 1785(7)1, Jefferson diskuterer Virginias klima. I Forespørgsel VII inkluderer han vejrdata indsamlet i Vilhelmsburg mellem 1772 og 1777. Dette var en vigtig tid i Jeffersons liv. I 1772 var han blevet valgt til House of Burgesses (som bragte ham tilbage til Virginias koloniale hovedstad), og i 1776 skrev Uafhængighedserklæringen.

for dem, der er interesseret i tidligere klimaer, er nøjagtige historiske klimadata guldstandarden. Data opnået i Vilhelmsburg i slutningen af det 18.århundrede kan gøre det muligt for os at skelne, om Vilhelmsburgs klima har ændret sig i løbet af de sidste to århundreder.

Jefferson bemærker, at temperaturen i Vilhelmsburg blev registreret kl.8 (mindst daglig varme) og 4 pm (største daglige varme) på Fahrenheits termometer. I stedet for at give alle data, som var ‘for minut’ til let forståelse, udarbejdede Jefferson en tabel med de månedlige gennemsnitsværdier for den største (højeste) og mindst (laveste) temperatur. Tidligere på dette semester, på det første problem i Vejr, Klima, & forandring, bad jeg eleverne om at bruge Jeffersons temperaturdata til at producere en vindende graf.

hver gang vi laver en graf, laver vi et sæt valg – hvilken variabel skal være på hvilken akse? Hvilken type graf (søjlediagram, scatter plot, etc.)? Skal datoen afbildes som diskrete punkter eller forbindes som en kontinuerlig funktion? Selv skriftstørrelse, formerne for datapunkter og farver betyder noget, når det kommer til at få grafiske data til at fortælle en effektiv historie.

plottene produceret af de 28 studerende i Vejr, Klima, & ændring var en blandet taske, men for mange af disse førsteårsstuderende var det den første graf, de havde produceret på college. Et mål for resterne af semesteret er at producere bedre og mere overbevisende grafer og diagrammer.

min graf er nedenfor. Jeg valgte at plotte de største varme-og mindst varmeværdier som diskrete symboler og ikke forbinde disse symboler med en linje, da disse data ikke er en kontinuerlig tidsserie. Det er snarere diskrete data (månedligt).

dataene illustrerer et mønster, som moderne Vilhelmsburgere er bekendt med – det er varmere om sommeren og køligere om vinteren. De varmeste måneder er juni, juli og August, men de høje temperaturer for disse måneder (~80 F) synes lavere end hvad vi typisk oplever i løbet af en moderne sommer. Måske er dette tegn på klimaændringer. For at teste det har jeg lavet en anden graf med Jeffersons 1772-1779 data plottet ud for moderne temperaturdata fra Marys Keck Lab.

begge datasæt følger en lignende årlig tendens, men der er nogle slående forskelle. Moderne høje temperaturer er større end de historiske højder i hver måned, men de moderne nedture er også lavere end det 18.århundrede nedture i hver måned. Hvis denne forskel er resultatet af den globale opvarmning, kan vi forudsige højere højder såvel som højere nedture for de moderne data – det er ikke det, der observeres. Grafen illustrerer tydeligt, at den moderne månedlige temperaturvariation er meget større end rapporteret af Jefferson. Jeffersons månedlige temperaturvariation varierer mellem 5 og 7 F, mens de moderne data giver variationer mellem 14 og 19 F.

Hvad sker der med det?

svaret ligger i, hvor temperaturdataene blev indsamlet. Keck Labs vejrstation er et smart stykke meteorologisk udstyr, der er placeret udendørs, ligesom alle vejrstationer fra det 21.århundrede. Jefferson, som det var almindelig praksis i 1770 ‘ erne, indsamlede temperaturdata indendørs – sandsynligvis i et uopvarmet rum på nordsiden af en bygning! Dette var i overensstemmelse med anbefalinger fra British Royal Society, og i 1772 var Virginia stadig meget en del af det britiske imperium.

med denne indsigt giver forskellen i de to datasæt perfekt mening. Den termiske inerti i en bygning modererer indetemperaturer i forhold til udetemperaturerne. Således vil temperaturvariationen registreret i et sådant datasæt være mindre end den faktiske udendørs variation.

i 1790 ‘ erne var Jefferson utilfreds med indendørs temperaturmålinger, og på opfordring fra sin ven flyttede James Madison sit udstyr udendørs. I 2007 offentliggjorde Susan Solomon og hendes kolleger en fremragende artikel, der skitserer historien om denne revolution i vejrovervågningspraksis mellem det 18.og 19. århundrede.

et af projekterne i vejret, klimaet, & Ændringsklasse er at studere klimaet forbundet med en bestemt afgrøde og de klimatiske kontroller, der påvirker, hvor visse afgrøder dyrkes. Mangoer vokser ikke i Virginia; hvorfor ikke? Studerende vil indsamle klimadata fra en række kilder, og derefter destillere det til en overbevisende præsentation om den afgrøde, de er interesseret i. Jeg sender de bedste grafik, diagrammer og kort her, så verden kan se frugterne af mine studerendes arbejde!

Pas godt på.

1 – Jeffersons bog blev først udgivet i Paris til et lille publikum i 1785, den første publikation i Amerika var i 1787.