Homogeneity,spatial correlation and spectral variance analysis of long European and North American air temperature records

Summary Recently the authors have collected 242 surface air temperature records all over the world covering at least the 1881–1980 observation period. In this paper results of the statistical analysis of 118 European and 64 North American records are presented. As a first step the homogeneity of these records is tested using different statistical techniques. Secondly, the spatial correlations are assessed. These correlations appear to increase with the latitude and continentality of the stations. Finally, the spectral variance is analyzed using the conventional autocorrelation and the maximum entropy technique. Moreover, these techniques are applied in a dynamic way (moving with time). On the basis of this integrated and dynamic analysis the spatial pattern of spectral variance is characterized.

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Zusammenfassung Kürzlich haben die Autoren 242 Reihen der bodennahen Lufttemperatur aus aller Welt zusammengestellt, die mindestens den Beobachtungszeitraum 1881 – 1980 umfassen. In der vorliegenden Studie werden nun einige Ergebnisse der statistischen Analyse von 118 europäischen und 64 nordamerikanischen Reihen vorgestellt. Zuerst wird die Homogenität dieser Stationen mit Hilfe von verschiedenen Techniken getestet. Es folgt eine Abschätzung der räumlichen Korrelationen. Dabei zeigt sich, daß diese Korrelationen mit der geographischen Breite und der Kontinentalität der Stationen ansteigen. Zuletzt wird die spektrale Verteilung der Varianz sowohl mittels der herkömmlichen Autokorrelations-als auch mittels der Maximum-Entropie Technik analysiert. Diese Techniken werden auch dynamisch, d. h. gleitend mit der Zeit, angewandt. Auf der Basis dieser integrierten und dynamischen Analyse lassen sich die räumlichen Muster der spektralen Varianz charakterisieren.

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With 8 Figures