Ilmastomatematiikan ja -fysiikan ihmeellisyyksiä

Olen saanut Ilmastorealismin yhteydenottolomakkeen kautta vieraskirjoituksen, jonka kirjoittaja haluaa pysyä anonyyminä. Hetken mietin, voisiko sen julkaista. Mutta mielestäni se on selkeä ja linkkien puolestakin aukoton, niin menköön lyhyellä jatko-osalla.

________________________________________________________________________

Yhdysvaltain ilmatieteen laitos (NOAA) kertoi vuonna 1998, että

Maapallon keskilämpötila vuonna 1997 oli 62,45 Fahrenheit-astetta ja ylittäen edellisen vuoden 1995 ennätyksen vuodelta 0,15 asteella (F). 

Tekemällä muunnoksen Fahrenheit-asteista Celsius-asteikkoon saamme vuoden 1997 lämpöennätykseksi siis 16,92 °C.

Joulukuussa 2014 samainen laitos kertoi jo ennen vuoden loppumista, että

Vuoden 2014 keskilämpötila oli 0,69 °C yli 20. vuosisadan keskilämpötilan 13,9 °C ylittäen 0,04 °C:lla edelliset lämpöennätykset vuosilta 2010 ja 2005. 

Lisäämällä 20. vuosisadan keskilämpötilaan [13,9] tuon ylityksen [0,69] saamme vuoden 2014 keskilämpötilaennätykseksi 14,59 °C. Tämä johtaa mielenkiintoiseen vertailuun, josta kysyisin tätä blogia lukevien matemaatikkojen ja fyysikkojen mielipidettä muutamaan maallikon mieltä hiertävään ongelmaan:

1. Onko 14,59 suurempi luku kuin 16,92?
2. Onko 14,59 °C korkeampi lämpötila kuin 16,92 °C muilla fysiikan alueilla kuin ilmastofysiikassa?
3. Miten NOAA voi tietää kuluvan vuoden keskilämpötilan ennen ko. vuoden loppumista?
4. Jos tuo uusi ilmastomatematiikka kestää tarkastelun, olisiko mahdollista laskea muunnos, jolla nykyiset velkani muuttuisivat saataviksi?

Terveisin Ilmastorealismin lukija XX
______________________________________________________________________

Minä en uskaltanut lähinnä Elon laskuoppiin luottaneena vastata anonyymin vieraskirjoittajan postmodernia tiedettä koskeviin kysymyksiin. Ehkä joku lukijoista osaa kertoa tieteen viimeiset vastaukset kysymyksiin? Lähtökohtanahan täytyy pitää sitä, että yksi maailman arvostetuimmista ilmastontutkimuslaitoksista ei voi olla väärässä. Vai täytyykö?


Todettakoon, että hyvin lähellä maapallon pintaa olevan ilmakehän keskilämpötilan määrittäminen eksaktisti ei liene helppo asia. Asiasta ei näyttäisi vallitsevan konsensusta tutkimuslaitosten kesken eikä edes yhden laitoksen sisällä, kuten NOAA:n toisistaan aika paljon poikkeavat arviot osoittavat.

Lämpötilan mittausten ongelmat alkavat yksittäisen sääaseman toiminnasta ja sen toiminnan aikaisista muutoksista. Sensorit ja niiden luentatavat ovat aikojen saatossa muuttuneet. Nämä aiheuttavat haasteita mittaustietojen homogenisoinnille - siis eri sensorien lukemien saamiseksi vertailukelpoisiksi.

Mittausasemien ympäristöt ovat muuttuneet. Moni pitkään toiminut sääasema oli alunperin maaseudulla, mutta kaupungistumisen myötä sen nykyinen sijaintipaikka voi olla keskellä kerrostalojen ja asfaltin muodostamaa urbaania viidakkoa. Alkuperäinen ja nykyinen mittauspaikka eivät enää lämpösaarekeilmiöstä johtuen välttämättä anna samanlaista kuvaa ympäristöstään.

Yhteiskunnalliset muutokset ovat vaikuttaneet sekä mittausasemien sijaintiin että niiden lukumäärään. 1970-luvulle asti jatkunut "virallisten" mittausasemien määrällinen kasvu on monista syistä muuttunut 1990-luvulta alkaen rajuksi vähenemiseksi. Nykyisin mittaamme pintalämpötiloja ehkä vain kolmasosalla siitä määrästä mittausasemia, joka huippuvuosina oli aktiivisena. Harva verkko luonnollisesti kasvattaa tarpeita ekstrapolointiin, jolloin tarkkuus vähenee. Kaupungeissa sijaitsevien mittausasemien suhteellisen painoarvon kasvu saattaa korostaa lämpösaarekeilmiötä lopputuloksissa.

Noin 70 % maapallon pinta-alasta on meren peittämää. Tuolta alueelta meillä on melko vähäisesti tietoa varsinkin kaupallisten merenkulkureittien ulkopuolelta. Vaikka uudet 2000-luvun mittausjärjestelmät ovat osin parantaneet tietoamme merten yläpuolisen ilmakehän olemuksesta, emme saa uusillakaan järjestelmillä tarkkaa mittaustietoa vaikkapa 50 vuoden takaisesta tilanteesta. Tämä asettaa melkoisia haasteita historiallisen tiedon ja uuden mittaustiedon vertailulle. Eivätkä nämä ongelmat rajoitu pelkästään meriin. Afrikassa, Aasiassa, Antarktikalla ja Etelä-Amerikassa on laajoja maa-alueita, joiden ilmaston kattava mittaus on edelleen ongelma.

Viime vuosina on yhä enemmän haastettu alueellisten ja globaalien lämpöaikasarjojen tarkkuuksia viitaten edellä mainittuihin ongelmiin. Kun niihin lisätään vielä jälkikäteen ja jopa vuosikymmenten takaisiin mittauksiin tehdyt säädöt tai adjusteeraukset, jotka nykyinen tietojen käsittely helposti mahdollistaa, olemme tilanteessa, jossa kaikki epävarmuudet yhdessä saattavat leikata paljon julkisuutta saaneista trendeistä pääosan. Niinpä ei ole kovin hämmästyttävää, että Yhdysvaltain edustajainhuone saattaa aloittaa asian tutkimisen myös siitä näkökulmasta, josko lämpöaikasarjoja on manipuloitu poliittisissa tarkoituksissa. Kovin oudoista löydöksista on viime aikoina raportoitu sekä globaaleissa aikasarjoissa (GHNC, GISS) että monissa alueellisissa sarjoissa. Muistetaan, että nykyisen automaattisen tietojenkäsittelyn aikakaudella noiden sarjojen ylläpito on valunut yhä harvempien käsiin, ja asian poliittinen merkitys on kasvanut moninkertaiseksi.