Variationer och trend

En enkel modell för att illustrera detta med variation och trend som förekommer i debatten kring globala medeltemperaturen.

• Vi antar en trend på 0,02 grader per år
• Vi har en kortsiktig variation med en period av ca 3 år på 0,05 grader illustrerad med en sinuskurva
  
• Vi har en längre variation på ca 12 år på 0,1 grader även den illustrerad med en sinuskurva

Låt oss rita ett diagram över dessa komponenter:

Om vi nu kombinerar dessa får vi:
Vi kan dra slutsatsen att utifrån även ganska långa mätserier göra uttalanden om trender är svårt i en variationsrik miljö. Att använda kortsiktiga förändringar för att avfärda en underliggande trend är direkt förkastligt.
Vad allt för få tycks inse är att riktig klimatologi inte bygger på trendanalys av temperaturer eller liknande utan på fysikalisk förståelse av klimatsystemet. Det är de naturvetenskapliga lagarna och teorierna tillsammans med observationer av relevanta data som leder till klimatologernas slutsatser.

Uppdatering:
Ovanstående är naturligtvis endast en enkel illustration. Ingrid har i kommentarerna gett tips på mer läsning på området:

Tamino: Don’t Get Fooled, Again
Tamino: Stupid is as stupid does
Realclimate: Uncertainty, noise and the art of model-data comparison
Mer om ARMA-processer:
Tamino: Alphabet Soup, part 1: AR
Tamino: Alphabet Soup, part 2: MA
Tamino: Alphabet Soup, part 3a: Parameters for ARMA(1,1)
Tamino: Alphabet Soup, part 3b: Parameters for ARMA(1,1) (continued)

En ny artikel av David Easterling och Michael Wehner på samma tema refereras här

Nordell om den globala uppvärmningen

Professor Bo Nordell har en helt egen teori om varför jorden blir varmare och varmare. Teorin går ut på att användandet av fossilt bränsle oavsett ursprung (t.ex. kärnkraft eller kolkraft) har genererat den värme som värmt jorden, INTE en förhöjd växthuseffekt. Jag har skrivit om felen i Nordells teori tidigare men för tydlighetens skull klistrar jag in vetenskapsrådets utvärdering* av teorin i slutet av inlägget (offentlig handling).

Nordell puffar nu ånyo för sin egna teori i NyTeknik, man kan tycka att NyTeknik borde granska sina artiklar noggrannare men huvudansvaret faller såklart tillbaka på Nordell. I samma artikel skriver också Nordell att spillvärme från kärnkraft bidrar till de ökande algblomningarna, dels kan man diskutera hur mycket spillvärmen förändrar temperaturen i det stora hela, men framförallt är det värt att påpeka att Luleå Tekniska Universitet har faktisk forskning på blomningarna i östersjön. Nordell har inte diskuterat frågan med de berörda forskarna. Det är också värt att påpeka att de stora blomningarna av cyanobakterier som skett inte förknippats med spillvärme från kärnkraftsverk, den intresserade kan läsa om de senaste årens blomningar i artikeln Satellite measurements of cyanobacterial bloom frequency in the Baltic Sea: interannual and spatial variability av M. Kahru et. al.. Satellitbilderna där visar så vitt jag kan se ingen koppling till tillexempel Oskarshamn. (Det är andra effekter som dominerar)

Nordell har åter igen tagit sig vatten över huvudet, för mer läsning om Nordells teorier rekommenderas framtida nr av tidskriften Folkvett.

För att få en uppfattning om orimligheten i Nordells teori kan vi göra en liten överslagsräkning. Enligt Wikipedia konsumerar våra samhällen på Jorden 5*10²⁰ J/år eller 1,6*10¹³ W. Antag att allt detta omvandlas till värme. Det motsvarar 0,03 W/m² vilket är en 100 del av vad ökningen av växthusgaser (vattenånga ej medräknat) bidragit med.


* VRs utvärdering:

The underpinning of the proposed project is that the mechanism of climate change held by the overwhelming majority of international scientists (i.e., the greenhouse gas GHG effect) is wrong. The applicant is forwarding the idea that thermal pollution explains the observed warming patterns. While thermal pollution may deserve to be further evaluated, there are major flaws in the method proposed to do this in the present project. The project proposes further analysis of geographically distrubted (temperature?) data since 1880 to provide tests of "Nordell´s hypothesis" which is that global warming is a result of heat dissipation from the use of fossil fuel. Nordell bases this hypothesis on calculations using an equation which he has derived relating net outgoing longwave radiation (net OLR) to the temperature at the Earth´s surface (Ts) and the effective radiative temperature at the ´top of the atmosphere´ (Te). Nordell´s derived equation has been published but it is not correct. This has been pointed out to Nordell in published comments, but from his published replies it is evident that he has not understood the comments. Simplified models of radiative transfer like Nordell´s are treated in most student textbooks in atmospheric physics (e.g. Salby 1996, chapter 8) - here it can be seen, for example, that considering radiative transfer alone leads to a temperature discontinuity between the lowermost atmosphere and the ground and to a temperature gradient in the atmosphere which decreases sharply with increasing height - not the uniform gradient which Nordell has ´assumed´ in ´deriving´ his own equation. Energy transfer in the real troposphere is in practice dominated by convection and latent heat (water / water vapour) transfer, not by radiative transfer - so any equation based only on radiative transfer would be inappropriate, even if it were correct. Even if Nordell´s equation were both correct and appropriate, it cannot be applied to calculate net OLR since there are no adequate observations available of the effective radiative temperature at the top of the atmosphere (Te). There are no observations at all before the space age, and even recent observations have very large uncertainties. Nordell seems to use a fixed value based on a (misquoted) rough calculation given in the textbook by Salby. This is totally inadequate for the purpose.

UPPDATERING 17/11-09: Elisabet Höglund skriver om Nordells idéer i Aftonbladet.

Polröra i SVT

Det är inte lätt med klimatrapportering alla gånger. Här ett inslag från Rapport nyligen. Vad har isbjörnar med isens avsmältning på Sydpolen att göra? Och egentligen är det väl vid Nordpolen isens avsmältning är mest uttalad?


Om ni vill läsa en riktig rapportering om Sydpolens isar och växthuseffekten så har British Antarctic Survey precis släppt ett pressmeddelande angående en studie som de gjort om isarna tillsammans med NASA. Antarktis är ett komplext system med stark uppvärmning parat med nedkylning beroende på ozonhålet. Detta ger en total ökning av ismassan vid Sydpolen, som dock beräknas minska i takt med att ozonhålet minskar.

Ny klimatvetenskap 2006–2009

Regeringens kommission för hållbar utveckling ordnade idag ett seminarium, där bland andra Olle Häggström satt i panelen, om den senaste tidens klimatforskning med anledning av rapporten av Markku Rummukainen och Erland Källén som på uppdrag av kommissionen gjort en genomgång av de nya rön som tillkommit sedan IPCC WG1 AR4.
Rapporten som går att läsa här. innehåller bland annat följande:

• Växthusgashalterna i atmosfären fortsätter att öka. Ökningstakten
för koldioxid är högre än tidigare.

• En diskussion kring betydelsen av senaste årets (2008) temperatur. Det är inte frågan om något trendbrott.

• Resultat som tyder på att havsytans höjninstakt varit högre 1993-2003 än snittet för hela perioden 1963-2003

• Den kraftiga minskningen av Arktis is är större än tidigare förväntat och kan vara en "tröskeleffekt". Västra Antarktis har en tydlig uppvärmningstrend. Beläggen för att uppvärmningen vid polerna är kopplat till antropogen uppvärmning har stärkts.

• Studier av Landisars avsmältningshastighet pekar på att havsytan kan höjas mer än vad som angavs i AR4, det kan röra sig om en meter under de närmaste 100 åren.

• En nederbördsändring som stämmer med förväntningarna har kunnat konstateras

• Svårigheterna att nå 2 graders-målet har ökat bland annat då ny forskning tyder på att havets förmåga att ta upp koldioxid minskar.

• Korrektionen av havstemperaturmätningarna direkt efter andra världskriget och urbaniseringseffekter. Osäkerheten om sambanden mellan global uppvärmning och orkaner har ökat.

• Stoftpartiklar och mätningar av temperaturökningen i troposfären. Förbättringar i metoder för det senare har lett till bättre överensstämmelse med modellernas förutsägelser.

• Nya studier ger stöd för att Solens inverkan på uppvärmingen är högst begränsad både via direkta intensitetsförändringar och indirekt via kosmisk strålning och molnbildning.

mm

Författarna sammanfattar:

Slutsatserna i den naturvetenskapliga delen av IPCC rapporten från 2007 står sig fortfarande väl sett i ljuset av nya forskningsresultat som publicerats under de senaste 2-3 åren. På vissa områden har tidigare skattningar bekräftats, på andra områden har justeringar gjorts. Inom några områden har en mer nyanserad bild trätt fram. Kunskapsläget inom klimatforskningsområdet är inte statiskt, men dess huvudsakliga grunder framstår även i ljuset av den senaste forskningen som robust.

Se seminariet via Regeringskansliets hemsida.

Stockholmsinitiativets och Peter Stilbs förlorade heder

Olle Häggström har tidigare här på bloggen rett ut en del av felaktigheterna i Stockholmsinitiativets insändare till SvD Synpunkt 7/4 och ErikS har visat hur de bluffar om temperaturtrenden senaste tio åren. Men det slutar inte där. I insändaren kan vi också läsa:

Dagens mest kompletta klimatmodeller kan självsvänga kaotiskt 3–4 grader i ett tjugoårsperspektiv, trots att de ska modellera trender på tiondels grader under samma tid.

Som Thomas Palm och Lars Karlsson snabbt noterade finns det en intressant bakgrund till detta citat. Den 17 mars skrev Peter Stilbs följande i en kommentar i bloggen BIOLOGY & POLITICS:

De bästa klimatsimuleringarna svänger kaotiskt ca 4 grader om globala medeltemperaturen under en 50-årsperiod (se Nature, Vol 453 (2008) 1 maj, sidan 43 – ”Natural ups and downs” av R. Wood.)

Han hänvisade även till sin insändare i Chemicalnet.se den 12 mars som även utnyttjade detta påstående för att påvisa klimatmodellernas oanvändbarhet:

Dagens mest kompletta simuleringar självsvänger faktiskt kaotiskt 3-4 grader på ett 20-årsperspektiv, trots att de sägs vara avsedda att modellera trender på tiondels grader under samma tid. Om ni inte tror mig – se diagrammet i Nature, Vol 453 (2008) 1 maj, sidan 43 – ”Natural ups and downs” av R. Wood.

Länken visar sig gå till en artikel som tar upp modellering av vintertemperaturen i Nordeuropa och beskriver hur modeller kan simulera de kortperiodiska variationer som vi ser i Nordeuropas klimat. Alltså en artikel som visar hur modeller börjar kunna följa klimatets kortsiktiga förändringar förutom den långsiktiga förändringen på grund av växthusgaser inom en region:

The enhanced accuracy of the model seems to stem from a greater ability to simulate natural variations in the meridional overturning circulation (MOC). This is a giant conveyor belt that brings warm water northwards into the North Atlantic, releases its heat to the atmosphere, and returns the cooled water to the south. There is evidence that the strength of this circulation can fluctuate naturally over periods of decades; when it is strong, the climate in the North Atlantic region passes through a warm phase.

Det handlar alltså inte om kaotiska svängningar i modellen utan simulering av kända naturliga variationer. Artikeln avslutas:

Even so, the first attempts at decadal prediction suggest that reasonably accurate forecasts of the combined effects of increasing greenhouse-gas concentrations and natural climate variations can be made. Climate scientists are gearing up to test and extend these ideas over the coming years, in the hope that we can then plan more confidently for the future.

Stilbs har alltså tagit information från en artikel som visar hur bra dagens klimatmodeller är och förvanskat den till ett felaktigt påstående som låter påskina att de är obrukbara. Detta påpekades för honom av signaturen thomass var på han svarade

thomass: Jo - pinsamt nog har jag läst fel om nordeuropas temperatur och den globala. Sorry - och tack för kritiken - jag börjar väl bli gammal ;-)

Trots detta tydliga avslöjande av missbruk av rapporten och dess resultat drar sig alltså inte Stilbs och Stockholmsinitiativet för att helt enkelt stryka "globala" i sin insändare den 7 april, tre veckor senare, men behålla resten av påståendet. Vilka andra än charlataner och bondfångare gör något sådant?

Om nu någon tror att denna insändare är ett missöde från Stockholmsinitiativets sida så kan de läsa tex. här, här, här och här.

Stockholmsinitiativet och temperaturtrender

På mindre än en vecka har Stockholmsinitiativet två gånger (1, 2) basunerat ut påståendet att den globala medeltemperaturen sjunkit de senaste tio åren.

Om något, har vi upplevt en global avkylningstrend de senaste tio åren.

Hur stämmer det med tillgänglig data? Vi har tidigare beskrivit hur uppvärmningstrenden är obruten enligt de data som tillhandahålls av University of Alabama, Huntsville. Den här gången utökar vi genom att ta med data även från Remote Sensing Systems och NASA Goddard Institute for Space Studies, men begränsar oss också till just de nämnda tio åren.

(Klicka på figuren för förstoring.)
Om vi nu ska diskutera trender på en skala av tio år för ett såpass brusigt dataset som den globala medeltemperaturen, vilket är högst tveksamt, så är de otvetydigt positiva. Tydligen är inte medlemmarna i Stockholmsinitiativet inte kapabla, eller villiga, att själva utföra en såpass enkel analys som den här, utan litar okritiskt på något de läst på internet. Den formen av visklek har dom som är kritiska till klimatvetenskapen ägnat sig åt förut. Undrar vart deras "skepsis" tar vägen när dom läser något som stämmer överens med deras förutfattade meningar?

Alternativt ljuger dom.

Stockholmsinitiativet åter på SvD Synpunkt

För en dryg månad sedan undertecknade en grupp om 10 företrädare för Stockholmsinitiativet en insändare i Svenska Dagbladet med rubriken Ingen enighet om klimatlarmen (samma text figurerade senare i en rad landsortstidningar). Mitt svar i samma forum provocerade fram ytterligare ett inlägg från Stockholmsinitiativet på SvD Synpunkt den 7 april, denna gång med rubriken Nutida vädertrender inte på något sätt onormala. Jag avser inte fortsätta detta tämligen fruktlösa utbyte av insändare och avbryter härmed, men som kompensation vill jag ändå här bjuda på några korta reflektioner kring Stockholmsinitiativets senaste inlägg. Skribenterna levererar som vanligt ett brett spektrum av osammanhängande synpunkter; låt mig nöja mig med att kommentera två av dem.

1. Behagligare klimat

I det senaste inlägget från Stockholmsinitiativet får vi bl.a. veta att det "på 1800-talet inträffade flera missväxtperioder [till följd av kallt klimat] i Skandinavien. Oavsett mekanism kan uppvärmning förväntas ge behagligare klimat".

Här kommer man att tänka på den svenske kemisten Svante Arrhenius, en av de riktigt stora pionjärerna när det gällde att förstå växthuseffekten som fenomen. I sitt banbrytande arbete från 1896 tillåter han sig en liten utvikning om vad mänsklig fossilbränsleförbränning kan komma att innebära för klimatet. Kanske kan denna så småningom komma att leda till att vi luttrade nordbor får ett något mindre bistert klimat? Han höll dock detta för osannolikt, främst då han inte kunde förutse 1900-talets explosionsartade ökning av koldioxidutsläpp.

Vad jag vill framhålla här är inte Arrhenius missbedömning, utan hans snävt nordiska perspektiv på frågan om klimatförändringar. Men vi är ju alla (inklusive en vetenskaplig gigant som Arrhenius!) barn av vår tid, och jag menar att det vore anakronistiskt att kritisera honom alltför hårt för detta. Desto mer anmärkningsvärt är att de enligt egen utsago så välinformerade debattörerna i Stockholmsinitiativet i detta nådens år 2009 anlägger samma snävt nationella perspektiv.

Måhända har de rätt i att en uppvärmning innebär att vårt svenska klimat blir "behagligare". Det är rentav rimligt att tänka sig att vårt jordbruk och vår turistnäring kan komma att gynnas, åtminstone till en början. Men lyfter vi blicken och betraktar exempelvis medelhavsområdet, eller tropikerna, blir bilden en annan. Här innebär inte uppvärmning att klimatet blir "behagligare". Däremot innebär det på många håll sinande färskvattentillgångar, skenande skogsbränder, och massutrotningar till följd av att många arter inte hinner anpassa sig och migrera i samma takt som klimatzonerna förskjuts. Stora delar av exempelvis Bangladesh riskerar att sättas under vatten till följd av den havsytenivåhöjning som i sin tur följer av havets termiska expansion och av Grönlandsisens begynnande avsmältning. Det är inte säkert att Stockholmsinitiativets debattörer alldeles ostört kommer att kunna njuta av den behagliga solen i Stockholms skärgård i en värld av social oro och klimatflyktingströmmar som kan komma att omfatta hundratals miljoner individer.

2. Koldioxidens klimatkänslighet

Vidare får vi i Stockholmsinitiativets insändare veta att "en fördubbling av koldioxidhalten från nuvarande nivå motiverar med referens till fysikens lagar och den ringa observerade uppvärmningen under 1900-talet ett framtida bidrag på mindre än en grad". Denna passage grundar sig av allt att döma på en uträkning av en av undertecknarna Stockholmsinitiativets medlemmar, Gösta Walin, professor emeritus i oceanografi vid Göteborgs universitet.

Den atmosfäriska koldioxidens bidrag till uppvärmningen är approximativt logaritmisk, vilket gör det naturligt att tala i termer av koldioxidens klimatkänslighet, definierad som den temperaturhöjning som en fördubbling av atmosfärens koldioxidhalt resulterar i. Två gånger har jag sett Gösta Walin i föredragsform presentera sin egenhändigt uträknade back-of-the-envelope-uppskattning - första gången på Chalmers i december 2007, och andra gången vid en beryktad debatt på Ingenjörsvetenskapsakademien i januari 2009 (den senare såg jag dock bara i efterhand, på video).

Walins metod är att jämföra den uppvärmning vi sett under 1900-talet med koldioxidhalten i början och slutet av seklet, anpassa en logaritmisk kurva, och extrapolera för att få fram vad en fördubbling innebär. Tankegången är i grund och botten sund, men som alltid annars behöver man vara uppmärksam på komplicerande faktorer som kan göra att resultatet blir missvisande.

På denna punkt fallerar Walin grovt. Med berått mod ignorerar han två faktorer som har avgörande inverkan på resultatet. För det första bär klimatet på en stor inneboende tröghet, som innebär att vi är långt ifrån att ha nått något jämviktstillstånd svarande mot den nuvarande koldioxidhalten. Ökningen i koldioxidhalt har gått så fort att uppvärmningen hamnat på efterkälken, och om man inte efter bästa vetande och förmåga korrigerar för det så leder det Walinska uträkningsförfarandet till en grov underskattning av klimatkänsligheten.

För det andra tar Walin inte någon hänsyn till effekten av våra utsläpp av aerosoler, som har en nedkylande inverkan på klimatet. Detta döljer en stor del av den uppvärmning som skett till följd av ökad växthuseffekt, och bidrar alltså även det till att Walins beräkning kraftig underskattar koldioxidens klimatkänslighet.

Dessa saker påpekades för Walin vid ovan nämnda Chalmersseminarium. Han låtsades då som om det regnade, tills någon i publiken påminde honom och avkrävde ett svar på ett sätt som inte gick att ignorera. Walin ryckte då på axlarna, fyrade av ett charmerande leende, och sade "Tro't den som vill!". Och vid IVA-debatten ett drygt år senare återkom han alltså med sin ursprungliga uträkning, i oförändrat skick.

Om "Tro't den som vill!" vore ett giltigt vetenskapligt argument skulle Walin kunna publicera sin revolutionerande uträkning i lämplig vetenskaplig tidskrift. Istället åker han land och rike runt och presenterar sin uträkning för en publik som han hoppas skall vara mer godtrogen än de klimatforskare som han i första hand borde försöka övertyga. Detta kan bara kallas charlataneri, men är dessvärre ack så typiskt för Stockholmsinitiativets sätt att arbeta.

Olle Häggström tar ära och heder av Stockholmsinitiativet

Olle Häggström gör sågspån av Stockholmsinitiativets & Lars Berns trovärdighet på Newsmill. En sågning i den högre skolan som är en ren njutning att läsa - i alla fall om man är konnässör av vetenskaplighet och akademiska sågningar. Det finns inget att tillägga (utom möjligen Häggströms tidigare VoF-artikel), så klicka er över dit och läs.

Ett stalltips om svaret: De kommer att jaga efter Häggström som person, låtsas som de aldrig har läst motargumenten mot sina repetitiva utsagor och komma dragande med resultat från någon forskare som använt slagrutor för att komma fram till att klimatet nog inte existerar alls, faktiskt, när man tänker efter.

HMS Victory bryter den fransk-spanska linjen under slaget vid Trafalgar