A global survey on periodicities in annual mean temperatures and precipitation totals

Summary

The synchronization method was used for a global inspection of the relation between the sunspot “cycle” and the annual means of temperature and precipitation totals of 92 stations, which were distributed over a large part of the earth. Taken globally, a tendency could be found that the temperature “cycle” lags up to a quarter of the full cycle behind the sunspots, whereas the precipitation totals advance the sunspots also up to a quarter of the full cycle. The single stations, however, show wide deviations from this average relation.

The existence of other periods and the form of the stochastic processes underlying the series of annual data of temperature and precipitation was investigated by means of the variance spectra. Though most of the spectra may be approximated by a first-order autogressive model there is a number of peaks to be found in the spectra. The temperature data show peaks near periods of 6 years, between 9 and 15 years and with very long periods. The precipitation totals have spectral peaks mostly with 6 years and with very long periods. The geographical distribution of the various shapes of the spectra is discussed.

Zusammenfassung

Mit Hilfe der Synchronisationsmethode wurde eine Übersicht über die Beziehung zwischen dem Sonnenflecken-“Zyklus” und den mittleren Temperaturjahresmitteln und Niederschlagssummen gegeben, wobei die Daten von 92 Stationen, die über die ganze Erde verteilt waren, verwendet wurden. Global betrachtet zeigt sich eine Tendenz, daß der Temperatur-“Zyklus” gegen den Sonnenflecken-Zyklus bis zu einer Viertelwelle nachhinkt, während die Niederschlags-”Welle” bis ebensoviel voreilt. An den einzelnen Stationen weichen diese Beziehungen aber oft sehr vom Durchschnitt ab.

Das Vorhandensein anderer Perioden und die Form des den Temperatur- und Niederschlagsreihen zugrunde liegenden stochastischen Prozesses wurde mittels der Varianzspektren untersucht. Obwohl man die meisten Spektren durch einen autoregressiven Prozeß erster Ordnung annähern kann, findet sich eine Anzahl von Spitzen in vielen Spektren. Die Temperaturreihen zeigen Spitzen in den Spektren bei Perioden von 6 Jahren, zwischen 9 und 15 Jahren und bei sehr langen Perioden. Die Niederschlagsreihen haben Spitzen im Spektrum bei Perioden von 6 Jahren und bei sehr langen Wellen. Es wird auch die geographische Verteilung der Formen der Spektren besprochen.