Voimmeko luottaa maanpinnalla tehtäviin lämpötilamittauksiin?

Kysymys heräsi mielessäni, kun luin Amerikan geofysikaalisen unionin (AGU) juuri päättyneessä syysseminaarissa esitellyn asiaa koskevan tutkimuksen. Sen mukaan huonosti Yhdysvalloissa ylläpidetyt NOAA:n (=Yhdysvaltain ilmastoa ja meriä tutkiva laitos) sääasemat aiheuttavat merkittävää vääristymää lämpötilan mittaustuloksiin ja niistä laskettaviin muutostrendeihin. Tutkimustuloksen mukaan jopa kolmasosa raportoidusta muutostrendistä johtuu tuosta vääristymästä.

Meteorologi Anthony Wattsin johdolla työskennellyt tutkijaryhmä vertasi tutkimuksessaan ”The quality of temperature station siting matters for temperature trends” laadullisesti eritasoisten sääasemien mittaustietoja. Heidän mukaansa 410 ”häiriöttömän” sääaseman lukemien otos antoi vuosien 1979-2008 lämpenemistrendiksi 0,204 astetta per 10 vuotta (0,204 °C/10v). Kun NOAA:n 800 muuta sääasemaa, jotka luokitellaan jostain syystä ”häirityiksi”, otetaan mukaan saadaan raakamittausten lämpenemistrendin 0,319 °C/10v. Tämän 1218 sääaseman verkoston tietoja vielä justeerataan erilaisin perustein, ja NOAA:n raportoima trendi käsittämättömästi on vielä tuostakin noussut tasolle 0,324 °C/10v. Raportoidun trendin ja parhaiden sääasemien raakamittauksiin perustuvan trendin ero on 0,12 °C/10v – siis peräti 59 % parhaiden asemien tulosten mukaan lasketusta trendistä. Vaikka numerot kuulostavat pieniltä, ne ovat trendierona melko paljon.

Kuva 1: Wattsin tutkimuksen trendikuvaajat. Sinisellä "häiriöttömät" asemat, oranssilla "häiriölliset" ja punaisella
NOAA:n julkaisemat lopulliset tulokset.

Kävin tarkistamassa NOAA:n CAMS-sarjasta, pitävätkö Wattsin tutkijaryhmän tiedot yhtä tuon sarjan kanssa. Kyllä ne melko tarkasti pitivät, sillä minun saamani lineaarinen trendi oli 0,33 °C/10v. NOAA on siis saattanut justeerata vielä vähän lisää sen jälkeen, kun Wattsin ryhmä on datansa sieltä hakenut.

Nyt tietysti herää kysymys, mikä noista tuloksista on lähinnä todellisuutta, sillä ne kaikki eivät tietenkään voi kuvata ilmastoa oikein. Minä kävin katsomassa satelliittimittausten alemman troposfäärin mittaustulokset suurin piirtein samalta alueelta. Ne noin kahden kilometrin korkeuden lämpötiloineen eivät mittaa täysin samaa asiaa kuin maan pinnalla olevat mittarit, mutta melko hyvin ne kuitenkin ovat ehkä viimeistä 10 vuotta lukuun ottamatta korreloineet. RSS-sarjan mukaan 48 osavaltion muodostaman mantereisen USA:n lämpötilamuutos on ollut 0,226 °C/10v ja UAHv6-sarjan mukaan 0,227 °C/10v. Satelliittimittausten mukainen trendi osuu varsin lähelle – vain kahden sadasosan etäisyydelle – noiden 412 ”häiriöttömän” sääaseman tulosten mukaan laskettua trendiä.

Todettakoon tähän väliin, että Ilmastorealismia-blogi on koko ajan luottanut satelliittimittauksiin johtuen siitä, että ne ovat alueellisesti kattavia, ja niiden sensorit ovat teoreettiselta tarkkuudeltaan kertaluokkaa parempia verrattuna maasääasemien vastaaviin. Satelliittimittausten tulokset yhtyvät varsin hyvin myös maanpinnalta luotauspalloilla tehtyihin pintamittauksia laajempiin ilmakehämittauksiin.

Kuva 2: Esimerkki sääasemasta, jonka ympäristö on muuttunut

Noiden ”häiriöllisten” ja ”häiriöttömien” maasääasemien eroina ovat mm. tarkastelujakson aikana tapahtuneet

1. sensorien vaihtuminen rikkoutumisen yms. syyn vuoksi,
2. aseman sijainnin vaihtuminen,
3. aseman ympäristössä tapahtuneet maankäytön ja rakennetun ympäristön muutokset ja
4. aseman mittaustietojen ohjeistuksessa (esim. tietojen taltiointiajoissa) tapahtuneet muutokset.

Esimerkiksi kuvassa 2 näkyvä mittauspaikka on takuuvarmasti ollut ennen ympäristön asfaltointia ja muuta rakentamista lämpöoloiltaan toisenlainen. Se on kokenut kohdassa 3 mainitun muutoksen, mistä lähtien sen mittauksissa näkyy ns. kaupunkilämpöefekti. Jos sitä ei korjata pois, aikasarjassa näkyy keinotekoinen lämpeneminen mahdollisesti myös laajemmalla alueella. Tosiasiassa tuollaisia mittauspaikkoja ei pitäisi käyttää lainkaan ainakaan aikasarjojen perusteina.

Mieleeni tulee monia kysymyksiä liittyen Wattsin ym. tutkimustuloksiin:

Miten on mahdollista, että maailman johtavan suurvallan ilmatieteen laitoksen maasääasemista kaksi kolmasosaa kuuluu ns. sekundaluokkaan? Jos maailman parhaiten resursoitu NOAA ei kykene ylläpitämään mittausverkkoaan laadukkaana, miten köyhempien maiden sääpalvelulaitokset kykenisivät? Kuinka kelvotonta raakamittausdataa sieltä mahtaa tulla?

Jos NOAA justeeraa lopullista raportoitavaa dataansa ja vielä poispäin parhaiden mittariensa lukemista, miten paljon ja mihin suuntaan kehitysmaiden yleensä hyvin korruptoituneet virkamiehet justeeraavat omia tuloksiaan? Tai miten paljon NOAA:n justeeraajat vielä lisäsäätävät vaikkapa Afrikasta, Aasiasta ja muualta tulevia mittaustuloksia. Muistetaan, että juuri NOAA ylläpitää globaaleista maanpintamittauksista muodostettavaa GHCN-sarjaa, johon monet muut laaja-alaiset aikasarjat (kuten GISSTEMP, HadCRUT ja BEST) perustuvat.

Miten paljon nykyisin globaalisti hyvin vaikutusvaltaisen ilmastopolitiikan tieteellisissä perusteissa on ”ilmaa”? Jos Yhdysvaltain mittaustrendi sojottaa viime vuosikymmenien osalta 59 prosentin virheellä ylöspäin, paljonko virhettä on muiden alueiden mittauksissa?

Ilmastotutkijat, jotka noihin arvoihin ovat luottaneet, kertovat pintamittausten globaalin keskiarvon nousseen 0,85 °C sitten esiteollisen ajan ja noin 0,4 °C sitten 1930-luvun. Onko mahdollista, että noissa varhaisemmissakin arvoissa olisi vastaavia vääristymiä? Jos noista arvoista otetaan pois 59 %, jää jäljelle 0,35 °C ja 0,16 °C vastaavasti. Vuosisataiseksi lämpenemistrendiksi muutettuna ne tarkoittaisivat suuruusluokkaa 0,17-0,30 °C/100v. Tai sitä, että tuon lämpenemistrendin jatkuessa vuonna 2100 olisi 0,1-0,3 °C nykyistä lämpimämpää. Moista lämpenemistä ei tänä vuonna syntyvä lapsi kykene aistimaan eikä paikallissäästään ehkä mittaamaankaan täyttäessään 85 vuotta vuosisadan vaihteessa. Ja Pariisin ilmastosopimuksen asettaman kahden asteen rajan alittuminen jäisi turvallisen asteen marginaalin päähän. Kun pienestä lisälämmöstä oikeastaan olisi vain hyötyä niin luonnolle kuin ihmiskunnallekin, kuka enää huolestuisi ilmaston lämpenemisestä?

Voimmeko olla varmoja, etteivät kaupungistumisesta, muista maankäytön muutoksista, kelvottomasta mittausasemien hoidosta ja perusteettomista justeerauksista johtuvat vääristymät voisi olla vieläkin suurempia globaalisti? Kenties 100-prosenttisia? Ehkä en lähde nyt lietsomaan enempää epävarmuutta. Minä kuitenkin edelleen luotan kohtalaisen hyvin satelliittimittauksiin, jotka siis osuvat hyvin lähelle Wattsin tutkijaryhmän laskemia 1- ja 2-luokan maasääasemien justeeraamattomia tuloksia.

Ilmastomallinnusten spagettiparvi ampuu taivaisiin,
eikä kykene ennustamaan mittaussarjojen  näyttämää
todellisuutta.' Kuvan laatija on yksi Wattsin
tutkijaryhmän jäsen, tohtori John Christy.

Joku lukija saattaa ihmetellä edellä mainittuja pieniltä kuulostavia lämpötilalukuja. Niitähän ne ovatkin, mutta pienet trendimuutokset johtavat jatkuessaan isoihin muutoksiin 100 vuoden kuluttua. Ilmastomallinnuksiin uskovat ovat jo parin vuosikymmenen ajan odottaneet ilmaston lämpenemisen kiihtymistä, joka antaisi noille mallinnuksille uskottavuutta. Sellaista emme ole nähneet, mutta siihen riittäisi 0,1-0,2 °C/10v suuruusluokkaa olevan trendin nousu. Minulla on epäilykseni, että kyvyttömien mallinnusten uskottavuuden parantamiseksi ja paniikin lietsomiseksi trendejä NOAA:n lailla justeerataan pikkuhiljaa yhä enemmän nouseviksi. Se tapahtuu sekä aiempia lämpötiloja käsittämättömästi laskemalla että nykyisiä tavalla jos toisellakin nostamalla. Lopullisista justeerauksista voi lopulta päättää yllättävän pieni porukka - vain joitakin kymmeniä ihmisiä - muutamassa keskeisessä ja globaaleja aikasarjoja ylläpitävässä ilmatieteellisessä laitoksessa.

Noilla justeerauksilla voi olla iso taloudellinen merkitys koko ihmiskunnalle riippuen siitä, miten rajusti lähdemme yrittämään sään säätämistä seuraavina vuosikymmeninä. Esillä olleiden vaihtoehtojen hintalapuilla on eroa satoja biljoonia. Ne taas ovat niin suuria lukuja, että niitä on vaikea hahmottaa. Vaikkapa yhteensä 100 biljoonaa euroa seuraavan 50 vuoden aikana tarkoittaisi Suomen kansantalouden osuutena noin kahden miljardin euron suuruista uutta menoerää joka vuosi tämän vuosisadan loppuun asti, Tuo raha tietysti jouduttaisiin keräämään meiltä kaikilta. Kolmen prosenttiyksikön käytännössä ikuisella alv-korotuksella tai vastaavalla siitä selvittäisiin, mutta taloudessa summat ovat siis suuria.

Wattsin ryhmän tutkimuksesta voi tulla myös poliittista dynamiittia, sillä Yhdysvalloissa ilmastopolitiikka on monista syistä johtuen hyvin polarisoitunutta ja jyrkkää. Jos tutkimuksen tulokset kestävät kritiikin – kuten pikatarkistukseni perusteella uskon käyvän – saa republikaanien kongressissa jo käynnistämä selvitys säädatan justeerausten perusteista voimaa liekkiinsä. NOAA ja myös aggressiivisella ilmastonmuutoksen vastaisella politiikalla profiloitunut demokraattipuolue saattavat olla tästä syystä pulassa presidentinvaalin kampanjan aikana ja sen jälkeen. Jos niin kävisi, alkaisivat vastaavat kyselyt myös muualla englanninkielisessä maailmassa ja pian sen jälkeen meilläkin. Poliittinen ilmasto voi siis lämmetä ilman varsinaista ilmaston lämpenemistä, jota toki emme ole satelliittimittausten mukaan lähes 20 vuoteen nähneetkään.