Yksinkertainen ilmastomalli pelittää monimutkaisia paremmin

Professori Ole Humlum

Oslon yliopiston geofysiikan professori Ole Humlum ja astrofysiikan emeritusprofessori Jan-Erik Solheim ovat esitelleet yksikertaisen ilmastomallinsa. Malli perustuu pääosiltaan niihinsyklisiin muutoksiin, joita globaalissa ilmastossa on havaittu lyhyen mittaushistorian aikana. Erikoista mallinnuksessa on se, että toisin kuin useimmissa jokseenkin poikkeuksetta väärin ennustaneissa malleissa Humlumin malli ei laske hiilidioksidille havaittavissa olevaa lämpötilaa nostavaa vaikutusta. Mutta tuon asian merkityksestä esitän pari ajatusta kirjoituksen lopussa. Katsotaanpa ensin, miten Humlumin malli on kyennyt simuloimaan menneen ilmaston.

Humlum ja Solheim ottavat lähtökohdaksi globaalin HadCRUT4-lämpöaikasarjan vuodesta 1850 alkaen. Sen kuvaaja ja sinisellä merkitty lineaarinen trendi - +0,47 astetta sadassa vuodessa - näkyvät seuraavassa kuvassa.

Kuva 1. Globaali lämpötila 1850 - toukokuu 2013 ja trendi (sin.)

Kun tuo koko mittaushistorian aikainen lämpeneminen poistetaan kuvaajasta, saadaan näkyviin viimeisen 160 vuoden aikainen lämpötilan oskillointi, joka on esitetty kuvassa 2. Tuossa kuvaajassa näkyvät selvästi lämpöhuiput noin vuosina 1880, 1945 ja 2005 sekä kylmimmät jaksot, jotka ajoittuvat 1910- ja 1970-luvuille. Kun kuvaajan datalle vuoteen 2000 asti tehdään silmämääräistä syvempi taajuusanalyysi, havaitaan että lämpötilassa näyttää esiintyvän merkitsevää jaksollisuutta 69, 148, 21 and 9,2 vuoden välein.

Kuva 2. Lämpötila ilman trendiä 0,47^oC/100v

Noiden useimmin esiintyvien lämpötilavaihtelujen ja em. lineaarisen trendin perusteella Humlum ja Solheim laskevat, miten lämpötila kehittyisi vuodesta 2001 alkaen, jos se käyttäytyisi samalla tavalla harmonisesti, kuin se on menneisyydessä tehnyt. On tietysti selvää, että kuvassa 3 punaisella viivalla esitetty mallin tulos kuvaa hyvin mennyttä lämpötilahistoriaa vuoteen 2000 asti, sillä sen oskillaatiothan kuvaajaan on laskettu. Mutta kuvaaja kykenee ennustamaan myös vuosien 2001-2013 globaalin keskilämpötilan varsin hyvin, mikä on harvinaislaatuinen poikkeus ilmastomallien maailmassa.

Kuva 3. Toteutunut lämpötila ja HM2000-mallin simulaatio

Humlum ja Solheim tunnustavat, että monia askarruttaa se, että heidän yksinkertaisessa mallissaan ei ole huomioitu hiilidioksidin ja aerosolien vaikutusta lämpötilaan, ja siitä huolimatta sen ennustuskyky on tällä vuosituhannella selvästi em. tekijöiden merkittävään vaikutukseen perustuvia ilmastomalleja vahvempi. Jos hiilidioksidilla olisi merkittävä vaikutus, sen pitäisi näkyä kuvassa 2 noin vuoden 1950 jälkeen tapahtuvana lämmön nousuna. Sellaista ei kuitenkaan näy, kuten voi havaita kuvasta 4, jossa toteutuneesta lämpötilasta on vähennetty mallin simuloima lämpötila. Jäljelle ovat jääneet ne lämpötilamuutokset, joita malli ei pysty selittämään. Tästä tutkijat päättelevät hallitusten välisen ilmastopaneelin, IPCC:n, raporteissa esitetyn ilmaston suuren hiilidioksidiherkkyyden olevan vahvasti liioiteltua, sillä sen lämmittävää vaikutusta ei ainakaan tuosta kuvasta pysty havaitsemaan.

Kuva 4. HadCRUT4-lämpöaikasarja vähennetynä HM2000-mallin kuvaajalla

Viimeisessä kuvassaan Humlum ja Solheim vertaavat IPCC:n käyttämien ilmastomallinnusten tuloksia oman HM2000-mallinsa tuloksiin (kuva 5). He toteavat, että yleisimmät mallit ennustavat noin 0,8 asteen lämpenemistä vuosien 2000-2025 välillä, kun heidän mallinsa ennustaa nousua vuoteen 2005 asti ja sitten lievää laskua seuraavan parin vuosikymmenen aikana. Jo kuluvan vuoden osalta IPCC:n mallit käyvät noin 0,4 astetta liian kuumina, kun HM2000 on asteen kymmenesosan tarkkuudella kohdallaan.

Kuva 5. Toteutunut lämpötila sekä perinteisten ilmastomallien (vihreä) ja HM2000-mallin (pun.) kuvaajat

Pidemmän aikavälin suhteen HM2000 ennustaa pientä lämpenemistä vuosisadan loppuun mennessä, jolloin paleoklimatologian keinojen avulla rekonstruoidun ilmastohistorian mukainen noin 1000 vuoden taajuudella sykkivä vaihtelu saavuttaa huippunsa ja tuo nouseva lineaarinen trendi kääntyy laskevaksi usean vuosisadan ajaksi.

HM2000-mallin sykleihin vaikuttavat eniten vaihtelut auringon, kuun ja planeettojen keskinäisessä vuorovaikutuksessa.

Tiedän hyvin, että hiilidioksidin, aerosolien ja muunkin ihmisperäisen ilmastovaikutuksen kannattajat kritisoivat Humlumin ja Solheimin mallia käyränsovituksena. Kyllähän se sitä onkin, ei sitä kannata kiistää. Siksi en julkaise kommentteja, joissa esitetään vain em. kritiikkiä. Relevantti kysymys nimittäin kuuluu, miksi HM2000-malli pystyy toistamaan sekä 1900-luvun että 2000-luvun ilmaston ilman hiilidioksidi- ja aerosoliselityksiä. Senhän on pitänyt olla hiilidioksidimallintajien mukaan mahdotonta, mikä on ollut yksi keskeisimmistä argumenteista hiilidioksidipitoisuuden määräävälle asemalle ilmakehän lämpötilan säätäjänä.