torstai 20. maaliskuuta 2014

Millainen on ollut ilmaston lämpenemistrendi minun elinaikanani?

Ihmiskuntaa on parin viimeisen vuosikymmenen aikana syyllistetty kovasti ilmaston lämmittämisestä. Tuollainen kollektiivinen syyllistäminen tuntuu aika yleiseltä ja ehkä joitakin kohtaan epäreilultakin. Se ei myöskään löydä oikeita syyllisiä uhkaavaan katastrofiin, joka meitä odottaa joidenkin ilmastotutkijoiden mukaan kahden asteen lämpenemisen jälkeen. Katsotaanpa, auttaisivatko lämpöaikasarjat syyllisten etsinnässä?

Hain kolme globaalia lämpöaikasarjaa exceltaulukkooni. Ne ovat
  1. Meren pintalämpötila, HadSST1, josta laskettu kuvaaja näkyy sinisenä murtoviivana. Tuo aikasarja perustuu aiempien vuosien osalta kauppareiteillä kulkeneiden laivojen merenpinnasta mittaamiin lämpötiloihin. Myöhempien vuosien osalta mittaukset ovat kattavuudeltaan parantuneet myös kauppareittien ulkopuolelle erilaisten paikallaan oleviin ja ajelehtiviin poijuihin kiinnitettyjen mittauslaitteiden ansiosta.
  2. Ilman lämpötila kahden metrin korkeudella, HadCRUT4, josta laskettu kuvaaja näkyy punaisena murtoviivana. Tuo aikasarja perustuu mantereiden osalta kiinteiden sääasemien mittauksiin ja merien osalta laivojen ja poijujen mittauksiin hieman merenpinnan yläpuolelta.
  3. Alailmakehän keskimääräinen lämpötila alle kahdeksan kilometrin korkeudella, RSS,  josta laskettu kuvaaja näkyy vihreänä murtoviivana. Tuo aikasarja perustuu maapalloa kiertävien satelliittien infrapunasensorien mittauksiin ilmakehän lämpötilan eri kerroksista. Tässä tapauksessa kyse on alemman troposfäärin - siis ilmakehän alimman ja tiheimmän kerroksen - lämpötilasta, joka painottuu 3 - 4 kilometrin korkeuteen.
Ihmisten syyllisyyden selvittämiseksi olen laskenut noista aikasarjoista eri pituiset lineaariset trendit vuoden 2013 loppuun asti. Siis esimerkiksi punaisen kuvaajan viimeinen piste vuoden 2004 kohdalla tarkoittaa, että ilmakehä kahden metrin korkeudella on lineaarisella trendillä mitattuna viilentynyt vuosina 2004 - 2013 (siis 10 vuoden aikana) noin -0,2°C asteen nopeudella projisoituna vuoteen 2100. Vastaavasti sinisen kuvaajan korkein piste vuoden 1974 kohdalla tarkoittaa meren pintalämpötilan nousseen vuosina 1974 - 2013 (siis 40 vuotta) vauhdilla, joka jatkuessaan vuosisadan loppuun johtaisi noin +1,5°C lämpimämpään merenpintaan nykytilaan verrattuna. Sinisen ja punaisen kuvaaja ensimmäiset pisteet vaaka-akselin kohdalla 1914 kertovat 100 vuoden trendin mukaisen lämpenemisvauhdin antaman lämpötilamuutoksen vuonna 2100 nykytilaan verrattuna - siis vastaavasti +0,45 ja +0,6°C.


Noitarovio. Kuva Wikipedia
Huomaamme, että trendin pituuden valinnalla on erittäin suuri merkitys siihen, millaiselta lämpötilan muutosnopeus vaikuttaa. Tuohon otsikon kysymykseen saadaan silloin seuraavia vastauksia:
  1. Työeläkkeellä olevien elinaikainen trendi on ollut alle +1°C.
  2. Koulun ala-asteella olevien elinaikainen trendi osoittaa jäähtymisen suuntaan.
  3. Vain vuosina 1954 - 1994 syntyneiden elinaikainen trendi osoittaa yli yhden asteen lämpenemistä.
  4. Korkein elinaikainen lämpenemistrendi on vuonna 1974 syntyneillä. Se on +1,53°C.
Kun globaalissa ilmastokeskustelussa usein haetaan syyllisyyttä lämpenemiselle, voimme kaiketi todeta ikäryhmän 20 - 60 -vuotiaat eniten syyllisiksi ja vuoden 1996 jälkeen syntyneet viattomiksi (vihreän RSS-sarjan ja sinisen HadSST:n mukaan). Noitarovioiden sytyttelyä suunnitteleville tuo käyrästö antaa selvän vihjeen aloittaa kuulustelut 40-vuotiaista ja oikeuden syyttämiseen sekä sytyttelyyn vain koululaisille.



Lopuksi vielä muutama kappale vakavasti kirjoitettua tekstiä. Ensinnäkin lineaarinen trendi ei ennusta mitään. Se kertoo vain millaista vauhtia mittaustulokset kaikkine mahdollisine virheineen ja adjusteerauksineen väittävät lämpötilan muuttuneen menneisyydessä riippuen tarkastelujakson pituudesta. Tuo muutosvauhti näyttää vaihtelevan aika paljon riippuen jakson pituudesta. Esimerkiksi punaisen HadCRUT4:n trendi projisoituna vuoteen 2100 vaihtelee välillä +1,54 - -0,26°C, kun tutkimme 10 - 100 vuoden trendejä. Valitsemalla sopivan tarkastelujakson 20-50 vuoden väliltä saamme lämpenemisen kuulostamaan kenties huolestuttavalta. Mutta alle 20 tai yli 50 vuoden trendit toisaalta eivät vaikuta kovin pahoilta. Lieneekö tuossa syy siihen, miksi ilmastopaniikkia lietsovat piirit eivät koskaan suostu puhumaan noista lyhyemmistä tai pidemmistä trendeistä? Sellaista kutsutaan kauniisti kirsikanpoiminnaksi.

Trendien ennustekyvyttömyydestä huolimatta niihin jostain syystä luotetaan ilmastotutkimuksessa. Tältä osin tuo tutkimusalue poikkeaa olennaisesti muista fysikaalisista tutkimusalueista. Mutta vaikka luottaisimme ennustekyvyttömään laskennalliseen tulokseen, ei paniikkiin taida olla syytä. Pisin lämpenemättömyyden trendi viime vuoden lopusta taaksepäin on jo nyt 17,5 vuotta ja viimeisen 100 vuoden aikana trendi on enimmäkseen osoittanut alle yhden asteen lämpenemistä projisoituna tämän vuosisadan loppuun. Poliittisesta lämpenemisen  torjunnan rajasta, kahdesta asteesta vuosisadan loppuun mennessä, ollaan oltu kaukana koko ajan.



Kaikista niistä ilmaston, sään ja meren tutkimukseen käytetyistä sadoista miljardeista dollareista, euroista, jeneistä ja muista rahoista huolimatta kykenemme ennustamaan kolikonheittoa ja sivistynyttä arvausta paremmalla tarkkuudella ilmakehämme ja mertemme lämpötilamuutoksia vain noin kuukauden päähän. Supertietokoneissa ajettavat fysikaaliset ilmastomallit ovat parantaneet ennustuskykyä ehkä parilla viikolla verrattuna paperilaskelmilla ja laskutikuilla ennustaneisiin 50 vuotta sitten. Mutta ovathan nuo ilmastomallit toki osoittaneet kykynsä pitkän ajan ennusteisiin toisin päin ajateltuna. Jos 98% mallinnuksista erehtyy jo muutamassa vuodessa luottamusrajojen ulkopuolelle verrattuna mitattuun lämpötilaan, voidaan niiden ennustekyvyttömyydestä olla vain yhtä mieltä. Viereinen kuva troposfäärin lämpötilamuutoksista (vihreä ja sininen kuvaaja) ja mallinnusten ennusteista (punainen) kertoo asian vastaansanomattomasti.

32 kommenttia:

  1. Se, että meren ylempien kerroksien lämpötila ei ikinä pääse mukaan näihin käyriin viittaa kirsikanpoimintaan.

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Jos Anonyymi 20.3. klo 15:09 tarkoittaa merten lämpösisältöä, ei sen pois jättämistä voi pitää kirsikanpoimintana. Sitä kun ei ole kyetty edes välttävän kattavasti mittaamaan ennen vuotta 2003, jolloin Argo-poijuja oli ensimmäistä kertaa liikkeellä kohtalaisesti. Olen tässä noudattanut WMO:n kriteerejä, joiden mukaan ilmastosta ei pitäisi puhua alle 10 vuoden jaksoissa.

      Mutta tavallaan merten lämpösisältö ja Argo-poijujen käyttö näkyy sinisessä kuvaajassa - siis merten pintalämpötilassa. Sen nousu nimittäin loppui Argojen käytön vähitellen yleistyessä. 17 viimeistä vuotta näyttää HadSST1:n merenpintalämpötilakin 0-trendiä. Sattumaako?

      Poista
    2. Ei kannata hirttäytyä ARGOihin vaan käyttää pidempää datasettiä joka alkaa aiempaa, esim. tätä:

      http://www.nodc.noaa.gov/OC5/3M_HEAT_CONTENT/

      Muutenkaan ei kannata jumittautua johonkin yksittäiseen instrumenttiin koska kokemus on osoittanut että niiden elinikä on rajallinen. Tulee käyttää parasta käytettävissä olevaa tietoa sen sijaan että väitettäisiin että mitään tietoa ei ole. Ei tuo NOAA:n mittaussarja niin hirveän pahalta näytä, esim. 700m syvyydestä löytyy vuosittaisia mittauksia pitkän aikaa taaksepäin vaikka globaali kattavuus onkin varsinkin alussa heikohko. Tässä kuvassa on kattavuus vuonna 1990, siis jo ennen tätä kuuluisaa 17-vuoden jaksoa:

      http://www.nodc.noaa.gov/cgi-bin/OC5/3M_HEAT/showfig.pl?navigation=t_dd_19901990_16_forward_99

      Olisi hienoa jos lisäisit tämän analyysiin, muuten touhusta jää vähän sellainen maku että nousua näyttävät datasetit on kylmästi ignoroitu. Esim. 700m tai 200m syvyydeltä plotattu lämpökäyrä olisi asiaa.

      Poista
    3. "Ei kannata hirttäytyä ARGOihin vaan käyttää pidempää datasettiä" = jos ei tulokset miellytä, heikennetään tarkkuutta ja keskiarvoistetaan lukuja harvemmista mittauspisteistä. Kyllä tiede on sitten ihkua ja poppia. -G

      Poista
    4. Vasrsin asiantuntematon kommentti - tiedettä tehdään tasan niistä dataseteistä jotka on saatavilla ja joiden virhelähteet ovat tiedossa. Meret lämpenevät, käyrät tiskiin.

      Poista
    5. Mistä se lämpö sinne merien syvänteisiin hiipisi, jos pinta ei lämpene, kuten ylimmässä kuvassakin näkyvä HadSST1-datasetti (sininen) vastaansanomattomasti kertoo?

      Luepa vielä uudemman kerran, Anonyymi 19:16 ja ehkä aiemmatkin kellonajat. Tässä blogissa on oikeus sanoa sanottavansa, jos se liittyy kirjoituksen aiheeseen. Minusta jänkkäämisesi ei siihen edes liity, ja jänkääminen on joka tapauksessa vastoin kommentointiohjeita. Joten hyvää yötä. Tämä keskustelusäie loppuu tähän.

      Poista
  2. "Ihmiskuntaa on parin viimeisen vuosikymmenen aikana syyllistetty kovasti ilmaston lämmittämisestä. Tuollainen kollektiivinen syyllistäminen tuntuu aika yleiseltä ja ehkä joitakin kohtaan epäreilultakin."
    Niin minustakin tuntuu, kun esim. tämän päivän Länsi-Uusimaassa olevan kirjoituksen mukaan meidän Vihtiläisten pitäisi pelastaa koko maapallo!
    Siis me olemme aiheuttaneen tämän "lämpenemistrendin"!

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. No onko teillä ideoita kohtalaisen haasteen edessä?

      Poista
    2. Ovat eteviä, nuo Vihtiläiset. Kun ihan yksinään ovat muuttaneet koko maapallon ilmaston! Täytyy nostaa ainakin kolmea hattua yhtäaikaa...

      Poista
  3. Aika hauska yhteensattuma, että nuo kolme eri perustein laadittua aikasarjaa sattuvat olemaan samaa mieltä viimeisen 10 vuoden trendistä, jonka mukaan lämpötila on laskenut. Olisiko tuota asiaa pitänyt purkaa vähän lisää? No ehkä jossain seuraavista jutuista.

    VastaaPoista
  4. Lähideudun ilmastotilastoja löytyy hyvin ainakin Norjasta jopa vuodesta 1870 alkaen muutamilta paikkakunnilta kuukausitasolla:

    http://www.yr.no/klima/

    Tapsa

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Kiitos vinkistä. Laskeskelin Tromsøn (Vervarslinga) helmikuun keskilämpötilojen perusteella trendin vuosina 1975-2014, siis 140 vuoden ajalta. Trendi näyttää lämpenemistä 0,0013 astetta vuodessa, eli 100 vuoden jaksossa peräti 0,1°C. Painajaisiin ei ole aihetta.

      Poista
    2. Kevon vastaavia sai vähän aikaa etsiä, mutta löytyivät vuosilta 1962 - 2008. Liekö loppupään aikaisuuden syynä, että keskiarvot annetaan takautuvasti 5 v:n jälkeen. http://www.kevo.utu.fi/tutkimus/saa.html

      Mielnkiintoista on, että Kevon helmikuun tilastot antavat keskilämpötilaksi -13,5 ja Karajoen -15,94 vaikka ovat aika lähellä toisiaan. No, onhan Kevo suhteellisesti paljon lähempänä merta ja Karasjoki on paljon Tromssaa kylmempi.

      Tapsa

      Poista
    3. Norski-linkistä hyppää juuri tuo helmikuu ekana ruudulle. Ihmettelin vähän, kun minun excelini antaa keskilämpötilaksi eri luvun kuin tämä linkki, muuten niitä keskiarvoja voisi kyllä käyttää ja päästä paljon vähemmällä lukujen näpylöinneillä.

      Miksi sitten helmikuu ei kelpaa? Senhän olisi pitänyt lämmetä eniten (tai ainakin lähes) mallien mukaan?

      Tapsa

      Poista
  5. Miksi käytätte juuri helmikuun keskilämpöjä?

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Olet kyllä siinä mielessä oikeassa, että meren erilainen etäisyys vaikuttaa niin, että lämmittää lähempänä talvella ja kesällä jäähdyttää. Näyttää nimittäin tuo ero olevan 0,6 astetta toisin päin eli Karasjoki lämpimämpi heinäkuussa.

      Miksi sitten Suomen tilastoja on vaikeampi saada? En ole vieläkään kyennyt saamaan mitään irti FMI:n avoimesta datasta. Onko joku muu onnistunut?

      Tapsa

      Poista
  6. http://data.giss.nasa.gov/cgi-bin/gistemp/nmaps.cgi?year_last=2014&month_last=2&sat=4&sst=3&type=anoms&mean_gen=02&year1=2004&year2=2014&base1=1951&base2=1980&radius=1200&pol=rob

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Hauskasi polarisoitunut tuo COs:n lämpövaikutus. Pohjoisessa lämmennyt, ainakin merillä ja etelässä jäähtynyt.

      Mistähän ne tietävät Pohjoi-Kanadan lämmeen, kun ovat poistaneet sieltä (lähes) kaikki mittarit.

      Tapsa

      Poista
    2. Täällä aika pitkät sarja;

      http://data.giss.nasa.gov/cgi-bin/gistemp/show_station.cgi?id=403719170000&dt=1&ds=14
      http://data.giss.nasa.gov/cgi-bin/gistemp/show_station.cgi?id=403719240000&dt=1&ds=14
      http://data.giss.nasa.gov/cgi-bin/gistemp/show_station.cgi?id=431043120000&dt=1&ds=14

      Poista
    3. Et vaan tiedä ovatko mallinnuksia.

      Tapsa

      Poista
    4. Station-datat eivät ole mallinnuksia, poimin nuo listasta perusteena pitkähkö aikasarja.

      Poista
    5. Mistäs tiedät? Suurin osa Pohjois-Kandan asemista on mallinnuksia, kyllä niistäkin aikasarjat saadaan. Eikös täällä esiintynyt kartta, missä nämä mallinnetut olivat?

      Tapsa

      Poista
    6. Station-data tarkoittaa että kyseessä on fyysinen asema joka on kerännyt lämpötilahavaintoja.

      Poista
    7. Giss-aikasarja on niin rajusti adjusteerattu, että minulle se ei valitettavasti kelpaa. Mutta otan vastaan mielelläni linkkejä raakadataan mistä päin maailmaa hyvänsä.

      Poista
  7. Giss vääntää tämän käppyrän.
    http://www.yr.no/place/Norway/Rogaland/Utsira/Utsira_lighthouse_observation_site/climate.month12.png
    Tällaiseksi adjustoimalla sen mieleisekseen.
    http://data.giss.nasa.gov/tmp/gistemp/STATIONS/tmp_634014030000_14_0/station.gif

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. No hyvä, kaikki vaan eivät pääse tätä näkemään.

      Tapsa

      Poista
    2. Minulla ei ole oikeuksia avata tuota giss- kuvaa, olisiko se mahdollista saada jotain muuta kautta?

      Jussi

      Poista
    3. http://s17.postimg.org/71hqbj11r/station.gif

      Poista
  8. Siperian ikiroudan sulaminen on yksi kauhuskenaario, josta seuraa katasrofi. Niinpä sitten yritin kuukkeloida Siperian lämpötilakehitystä. Yksi mielenkiintoinen linkki löytyi, jossa oli kyllä dataa vähän muualtakin.

    Numeromuodossa en mitään irti saanut ja käppyröiden asteikotkin olivat hyvin vaihtelevia. Mutta hiilidioksidi-konsentraation ja lämpötilan välillä oli silmämääräisesti todella vaikea löytää mitään yhteyttä mistään mittauspaikasta.

    Datalähteiden arvovallastakaan ei liene epäilystä.

    Katsokaa täältä ja kauhistelkaa tulevaa metaanipurkausta tai sitten ei:

    http://www.john-daly.com/stations/stations.htm#Russia

    Tapsa

    Katsokaa

    VastaaPoista
  9. Löydätkö Mikko äsköisen postaukseni, kun näyttää taas hävineen.
    Tapsa

    VastaaPoista