Williamsburgs koloniala klimat: vad kan man lära av Thomas Jeffersons Data?

coronaviruspandemin har vänt den moderna världen på huvudet, och under resten av vårterminen 2020 kommer William & Mary att undervisa sina kurser på avstånd. Detta kommer inte att bli lätt, och instruktionen kommer inte att motsvara in-class eller in-lab erfarenhet som normalt skulle äga rum.

när jag förbereder mig för resten av terminen har jag sett Williamsburgs vårsäsong unfurl från fönstret på mitt hemmakontor. Växter blommar, löv blöder ut och pollen är i luften. Årstidernas natur och regionala klimat är ämnen som vi utforskar i mitt väder, klimat, & ändra kurs. Det är en stor bummer att vårt akademiska äventyr inte längre kan träffas personligen eller gå till fältet för att samla in data, men vi kommer att fortsätta. Och jag kommer att använda den här bloggen för att ge innehåll och smak.

år 1760 studerade Thomas Jefferson vid William & Mary, även om han aldrig tog mitt väder & Klimatkurs började han göra systematiska väderobservationer medan han studerade i Williamsburg. I den omfattande avhandlingen med titeln Notes on the State of Virginia publicerad 1785(7)1 diskuterar Jefferson Virginias klimat. I fråga VII inkluderar han väderdata som samlats in i Williamsburg mellan 1772 och 1777. Detta var en viktig tid i Jeffersons liv. År 1772 hade han valts till House of Burgesses (som förde honom tillbaka till Virginia koloniala huvudstad) och 1776 skrev självständighetsförklaringen.

för dem som är intresserade av tidigare klimat är exakta historiska klimatdata guldstandarden. Data som erhållits i Williamsburg under slutet av 18th century kan göra det möjligt för oss att urskilja om Williamsburg klimat har förändrats under de senaste två århundradena.

Jefferson konstaterar att temperaturen i Williamsburg registrerades klockan 8 (minst daglig värme) och 4 pm (största dagliga värme) på Fahrenheits termometer. I stället för att tillhandahålla all data, som var ’för minut’ för enkel förståelse, sammanställde Jefferson en tabell med de månatliga medelvärdena för den största (högsta) och minst (lägsta) temperaturen. Tidigare denna termin, på det första problemet i väder, klimat, & förändring, bad jag eleverna att använda Jeffersons temperaturdata för att producera en winsome graf.

varje gång vi gör en graf gör vi en uppsättning val – vilken variabel ska vara på vilken axel? Vilken typ av graf (stapeldiagram, scatter plot, etc.)? Bör datumet ritas som diskreta punkter eller anslutas som en kontinuerlig funktion? Även teckenstorlek, former av datapunkter, och färger roll när det gäller att göra grafiska data berätta en effektiv historia.

tomterna som producerades av de 28 studenterna i väder, klimat, & Change var en blandad påse, men för många av dessa förstaårsstudenter var det den första grafen som de hade producerat på college. Ett mål för resterna av terminen är att producera bättre och mer övertygande grafer och diagram.

min graf är nedan. Jag valde att plotta de största värme-och minst värmevärdena som diskreta symboler och inte ansluta dessa symboler med en linje, eftersom dessa data inte är en kontinuerlig tidsserie. Snarare är det diskreta data (månadsvis).

uppgifterna illustrerar ett mönster som moderna Williamsburgers är bekanta med – det är varmare på sommaren och kallare på vintern. De hetaste månaderna är juni, juli och augusti, men de höga temperaturerna för dessa månader (~80 F) verkar lägre än vad vi vanligtvis upplever under en modern sommar. Kanske är detta bevis på klimatförändringar. För att testa det har jag skapat en andra graf med Jeffersons 1772-1779-data plottade bredvid moderna temperaturdata från William & Mary ’ s Keck Lab.

båda datauppsättningarna följer en liknande årlig trend, men det finns några slående skillnader. Moderna höga temperaturer är större än de historiska toppar i varje månad, men de moderna dalar är också lägre än 18th century dalar i varje månad. Om denna skillnad är resultatet av global uppvärmning, kan vi förutsäga högre höjder, liksom högre nedgångar för moderna data – det är inte vad som observeras. Grafen illustrerar tydligt att den moderna månatliga temperaturvariationen är mycket större än rapporterad av Jefferson. Jeffersons månatliga temperaturvariation varierar mellan 5 och 7 F, medan de moderna data ger variationer mellan 14 och 19 F.

vad händer med det?

svaret ligger i var temperaturdata samlades in. Keck Labs väderstation är en snygg del av meteorologisk utrustning som ligger utomhus, liksom alla 21-talets väderstationer. Jefferson, som var vanligt på 1770 – talet, samlade temperaturdata inomhus-sannolikt i ett ouppvärmt rum på norra sidan av en byggnad! Detta var i överensstämmelse med rekommendationer från British Royal Society, och 1772 var Virginia fortfarande mycket en del av det brittiska imperiet.

med denna insikt är skillnaden i de två datauppsättningarna perfekt. Den termiska trögheten i en byggnad modererar inomhustemperaturer i förhållande till utetemperaturerna. Således kommer temperaturvariationen som registreras i en sådan datamängd att vara mindre än den faktiska utomhusvariationen.

vid 1790-talet var Jefferson missnöjd med inomhustemperaturmätningar och på uppmaning av sin vän James Madison flyttade sin utrustning utomhus. I 2007 publicerade Susan Solomon och hennes kollegor en utmärkt artikel som beskriver historien om denna revolution i väderövervakningsmetoder mellan 18th och 19th century.

ett av projekten i Weather, Climate, & Change class är att studera klimatet i samband med en viss gröda och de klimatkontroller som påverkar var vissa grödor odlas. Mango växer inte i Virginia; varför inte? Studenter kommer att samla klimatdata från ett antal källor och sedan destillera det till en övertygande presentation om grödan som de är intresserade av. Jag lägger upp de bästa grafiken, diagrammen och kartorna här så att världen kan se frukterna av mina elevers arbete!

var försiktig.

1 – Jeffersons bok publicerades först i Paris till en liten publik 1785, den första publikationen i Amerika var 1787.