Dopattua säätä vai ei?

Kuva 1

Kaksi merkittävää pintamittauksiin perustuvien sääaikasarjojen ylläpitäjää järjesti 20.1.2015 yhteisesti koordinoidun tiedotustilaisuuden, jonka pääviesti oli se, että vuosi 2015 oli mittaushistorian lämpimin. Tämä on poikkeuksellista, sillä muistini mukaan amerikkalaiset Kansallinen ilmastotietokeskus (NCEI, entinen NCDC) ja Nasan GISS-instituutti eivät aiemmin moista yhteistä tiedotustilaisuutta ole pitäneet. Tiedotustilaisuus on verkosta kuultavissa ja sen esitysmateriaali nähtävissä tästä linkistä.

Kirjoitin jo aiemmin bloggauksen viime vuoden lämpötiloista satelliittimittauksiin perustuen, enkä niitä asioita tässä enää toista. En siis epäile, etteikö vuosi 2015 olisi ollut lämpötilaltaan aivan kärkipäässä lyhyen mittaushistoriamme aikana. Koko 2000-luku on ollut globaalisti keskimääräistä lämpimämpi, ja viime vuonna trooppisen Tyynenmeren mereen kertynyttä lämpöä ilmakehään vapauttanut El Nino nosti vuoden keskilämpötilan rankingin kärkipäähän kaikissa aikasarjoissa.

Kuva 2: NCEI:n Thomas Karl

Kaltaiseni skeptikon mieleen nousi kysymys, miksi moinen yhteinen koordinaatio. Äkkiseltään keksin muutaman pohdinnan arvoisen asian. Ensinnäkin huolimatta rajusta ja jo vuosia jatkuneesta propagandasta ihmiset eivät ole kovin huolestuneita ilmaston lämpenemisestä, mikä näkyy jokseenkin kaikista isoja huolenaiheita koskevista kyselyistä – myös yhdysvaltalaisista. Ehkä tiedotustilaisuudella ja parilla asteen kymmenesosalla haluttiin lisätä kriisitietoisuutta?

Toinen syy saattoi olla se, että molemmat satelliittiaikasarjat, RSS ja UAH, jo pari viikkoa aiemmin julkaisivat tuloksensa. Ne eivät vahvistaneet pintamittaussarjojen tuloksia ”maailmanennätyksestä”. Saattaa olla, että pinta-aikasarjojen ylläpitäjät kokevat merkityksensä uhatuksi, ja yhteisellä esiintymisellä koettivat tulla esiin ja vahvistaa sanomiaan.

Kuva 3: GISS:n Gavin Schmidt

Kolmas selitys nousee vuoden 2009 Climategate-sähköpostiskandaalista, jossa pintasarjojen nykyiset johtajat nousevat esiin viestiketjuissa, joissa pohditaan tarvetta taannehtivasti manipuloida aikasarjoja näyttämään lämpenemistä, jotta mittausten trendi myös tällä vuosituhannella saataisiin edes etumerkin osalta samaksi, mitä ilmastomallinnukset osoittavat. Joka tapauksessa sekä Nasa-GISS:n Gavin Schmidtiä että NCEI:n Thomas Karlia pidetään omissa maissaan politisoituneina virka- ja tiedemiehinä, mikä tietysti ehkä maailman politisoituneemmassa tieteenhaarassa on normaalia vaikkakaan ei perinteisen tieteen filosofian periaatteiden mukaista. Poliitikon on tehtävä politiikkaa ja se vaatii laajaa julkisuutta.

Kuva 4:
RSS-sarjan tuotteiden
korkeuspainotukset

Mutta jätän tähän nuo enemmän poliittiset pohdinnat, ja keskityn seuraavassa siihen, miksi pintamittaus- ja satelliittiaikasarjat näyttävät erilaista muutosta. Kummatkaan niistä nimittäin eivät kerro koko totuutta. Olennaista on ymmärtää, että pintamittaussarjat yrittävät kertoa maanpinnalla havaituista lämpötiloista, kun satelliittisarjat mittaavat paksumpia ja laajempia ilmakerroksia. Esimerkiksi satelliittisarjojen alemman troposfäärin tuote (TLT) mittaa lämpötilaa maanpinnasta lähes kymmenen kilometrin korkeuteen painopisteen ollessa noin kahdessa kilometrissä, ja alemman stratosfäärin tuote (TLS) kymmenestä kolmeenkymmeneen kilometriin painotuksen ollessa noin 16 kilometrissä (Kuva 4).

Pintasarjat siis mittaavat sitä lämpöä, jonka mekin aistimme, mutta joka on vain murto-osia todellisesta ilmakehän lämmöstä vertikaalisesti. Satelliittisarjat mittaavat kattavasti ilmakehän kerroksittain kymmenien kilometrien korkeuteen, mutta eivät pysty kertomaan tarkasti muutamien metrien korkeudessa tapahtuneita muutoksia. Sääilmiöt kuitenkin tapahtuvat sekä maan pinnalla että useiden kilometrien korkeudessa.

Vaakasuorassa suhteessa on samankaltainen kattavuuskysymys. Kun pintasarjat joutuvat luottamaan tuhansiin yksittäisiin sääasemiin, jotka pääosin sijaitsevat maalla, satelliitit mittaavat kiertoradallaan tasaisen varmasti niin mannerten kuin merien yllä olevia ilmakerroksia. Jälkimmäiset mittaavat kattavasti koko maapallon, kun

Kuva 4.1. GHCN-sääasemaverkoston sijainti näkyy hyvin
värillisinä täplinä. Harmaana loistavien maa-alueiden ja
valkoisten merialueiden lämpötilat pintasarjoissa
ekstrapoloidaan tai suomeksi sanottuna koetetaan arvata.

ensimmäisten kattavuudet painottuvat mantereiden asutuille alueille, merillä sijaitseviin saariin ja poijuihin, joiden sijainnit eivät jakaudu tasaisesti maapallomme pinta-alalle. Tämä näkyy selvästi oheisesta kuvasta 4.1. Väittäisin jopa, että maasääasemien sijainnit yhä useammin asutuskeskuksissa ja altistuminen niiden lämmölle (ns. lämpösaarekeilmiö) tosiasiassa vääristää jonkin verran pintamittaussarjojen tuloksia.

Kattavuusongelmien lisäksi pari muutakin asiaa varjostaa pinta-aikasarjojen ennätysvuotta vähän samalla tavalla kuin dopingepäilys varjostaa urheilijan saavutuksia. Ensinnäkin pinta-aikasarjoja justeerataan kuukausittain tavoilla, joiden oikeutusta on mahdotonta arvioida. Alla olevasta professori Ole Humlumin Climate4you-blogista lainatusta kuvasta 5 näkyy yksi esimerkki.

Kuva 5

Kuvan punainen murtoviiva esittää tammikuun 2000 lämpötilapoikkeamaa, jonka arvo toukokuun 2008 tilastossa oli 0,17 astetta. Tuo arvo on viimeisen reilun seitsemän vuoden aikana muuttunut lähes 20 kertaa ja oli nyt viimeisessä tilastossa 0,26 astetta. Vastaavasti sinisen viivan kuvaama tammikuun 1910 arvo -0,28 °C on muuttunut arvoksi -0,44 °C. Justeerausten seurauksena vuosien 1910 ja 2000 tammikuiden alkuperäinen 0,45 °C:n lämpötilaero on lähes kaksinkertaistunut 0,7 asteeseen. Näin on tapahtunut koko GISS-aikasarjalle 2000-luvulla tehtyjen justeerausten seurauksena. 1880-luvun ja 2000-lukujen alkujen välinen lämpötilaero oli vielä vuonna 2001 noin 0,5 °C. Nyt se on noin asteen verran, joten justeeraamalla ilmasto muuttuu melkoisesti ainakin graafeissa. GISS-sarjan ylläpitäjät ovat koko ajan vakuuttaneet tietojen olevan tarkkoja ja oikeita, mutta maalaisjärki sanoo, että nuo muuttuvat justeeraukset eivät voi kaikki olla oikein. Justeerauskulttuurista johtuen me emme tiedä, mikä vuoden 2015 lämpötilaennätyksen arvo on vaikkapa vuonna 2020.

Toinen minua häiritsevä asia on pinta-aikasarjojen ja satelliittiaikasarjojen kasvanut ero. Kun seuraavassa kuvassa esitetyt NCEI:n pintasarja ja RSS:n TLT-satelliittisarja seurasivat toisiaan melko hyvin vuosina 1979 – 2005, on ero viimeisen 10 vuoden aikana kasvanut huolestuttavasti. Kuvan 6 musta katkoviiva esittää punaisen NCEI:n ja sinisen RSS:n lämpötilapoikkeamien erotusta ja paksumpi harmaa viiva ko. erotuksen viiden vuoden liukuvaa keskiarvoa.

Kuva 6

On selvää, että ero ei voi loputtomasti kasvaa, ellei ilmakehässä ole tapahtumassa jotain mullistavaa. Toisaalta ns. voimistuvan kasvihuoneilmiön pitäisi tietokonemallinnusten mukaan aiheuttaakin jonkinlainen mullistus, ja sellaista ilmastotutkimus on etsinyt jo muutaman vuosikymmenen ajan. Nimittäin sen pitäisi lämmittää varsinkin trooppisen vyöhykkeen ylempää troposfääriä, jonka kautta lämpö lähtee siirtymään kohti napoja. Tuota ilmakehän kerrosta emme pysty pintamittauksilla seuraamaan, mutta satelliiteilla pystymme. Alla on ”mullistuksen” kuvaaja RSS:n noin 10 km:n korkeudelle painottuvan TTS-sarjan kertomana.

Kuva 7

Kuvaaja osoittaa, että trooppisen alueen ylemmän troposfäärin lämpötila ei ole merkitsevästi muuttunut viimeisten 36 vuoden aikana vaikka vuosien välistä vaihtelua sielläkin näkyy. Kasvihuoneilmiötä voimistavaa ”mullistusta” ei siis ole tapahtunut. Sen vahvistavat myös radiosondein tehdyt luotaukset. Ja se on iso ongelma ilmaston voimakasta lämpenemistä markkinoiville tahoille. Hypoteesille ei saada vahvistusta mittauksista. Kun tämän asian paljastavat satelliittimittaukset eivät ole löytäneet trendinomaista lämpenemistä lähes 19 vuoteen, on ymmärrettävää, että pinta-aikasarjojen ylläpitäjät eivät tiedotustilaisuudessa halunneet pitkään puhua ilmakehän kattavammista mittauksista. Olin kuitenkin myönteisesti yllättynyt siitä, että NCEI:n Thomas Karl oman esityksensä lopussa lyhyesti mainitsi asiasta, ja esityksen toiseksi viimeiseksi kuvaksi oli otettu sekä satelliitti- että radiosondimittausten tuloksia. Niitä ei siis kokonaan ”unohdettu”. Olen tuon kuvan sijoittanut alle.

Kuva 8

Käynnissä oleva El Nino ja viime vuoden lämpimyys näkyy hyvin myös muissa yllä olevan kuvan 8 sarjoissa alinta 200 millibaarin radiosondi sarjaa lukuunottamatta.

Kuten tammikuun ensimmäisessä bloggauksessani yritin arvailla, tästä vuodesta saattaa tulla globaalin keskilämpötilan ennätysvuosi kaikissa aikasarjoissa. No, kotimainen vuotemme ei ole alkanut kovin lämpimissä merkeissä, mutta luonnon vaihtelu voi aiheuttaa yllätyksiä. Täytynee joka tapauksessa seurata muutamilla välitarkasteluilla alkukesällä ja syksyllä, miten 2016 selviää kärkitilan tavoittelussa.