Yet another plot showing that global warming continues

Please click on the image for a better view, and ... be sceptical when reading the papers, love science, avoid pseudo science.

17 års-bluffen

Favorit i repris, nu påstås att återigen att temperaturen inte ökat på x år, med x = 17 i detta fall. Bilden nedan visar att den senaste 17 års trenden visar en högre ökning än den föregående. Vidare visar den att 10-års medelvärdet tog det största steget hittills från 1990- till 2000 tal. Om temperaturen inte ökat de senaste 17 åren så har den nog aldrig ökat!

Temperaturserien är GISS och jag kan bara hålla med i nedanstående citat: "One more year of numbers isn't in itself significant," GISS climatologist Gavin Schmidt said. "What matters is this decade is warmer than the last decade, and that decade was warmer than the decade before. The planet is warming. The reason it's warming is because we are pumping increasing amounts of carbon dioxide into the atmosphere."

The Heat Is On

Sist jag bloggade så handlade det bl.a. om världsbankens rapport “Turn down the heat: Why a 4°C warmer world must be avoided”. Rapporten har på senare tid diskuterats i DN. Några tycker att rapporten hotar forskares trovärdighet och fick svaret att det scenario som rapporten varnar för inte är så osannolikt. Tittar man i den senaste IPCC-rapporten så ligger 4° temperaturökning till nästa sekelskifte på den höga sidan, men bedöms inte alls som osannolikt. Svenska klimatbloggar har hängt på debatten, både UI och TCS.

Jag tycker ju om att räkna själv så jag ägnade senare delen av fredagskvällen åt detta. För att skatta framtida temperaturer måste man ha en idé om hur de saker som påverkar temperaturen kan tänkas att utvecklas sig. Bilden är hämtad från James Hansen's "Global Temperature Update Through 2012" och visar växhusgasernas tillväxt per år, mätt i den forcing (W/m^2) som de ger upphov till. Som synes har denna minskat något sedan 80-talet men den växer fortfarande med ca 0.04 W/m^2 per år. Om man tar ett typiskt värde för klimatkänsligheten, 3 grader för dubbel CO2 halt eller 0.8 grader per W/m^2 och räknar 90 år framåt i tiden så får man, utan att tänka på tidskonstanter, direkt en temperaturökning på 0.04 x 90 x 0.8, d.v.s. ca 3 grader eller ca 4 grader över förindustriell nivå. 4 grader verkar väl inte helt orimligt, och även om sannolikheten för denna ökning bara är 15% så finns det väl en mycket god anledning att ha en vettig riskhantering och göra allt för att minska denna risk.

Mycket är ju osäkert när det gäller framtida klimat. Den modell, enkel eller komplicerad, som man alltid måste använda för att skatta framtida temperaturer, har alltid en osäkerhet, vare sig den bygger på komplicerad fysikalisk modellering eller skattning av klimatkänslighet från osäkra mätdata. Denna modell ska sedan matas med t.ex. framtida växthusgashalter och kylande partiklar i luften (aerosoler).

I min blogpost Climate Modeling For Dummies 2 försökte jag skatta enkla klimatmodeller från uppskattade "climate forcings" som t.ex. växthusgaser, aerosoler, vulkanutbrott och solintensitet. Jag kom fram till att en modell skattad med data från t.ex. 1890 till 1970, ganska väl bedömer temperaturens utveckling fram till idag, även om den underskattar senare års temperatur något. Jag använder här alltså tidsperioden 1970 - 2010 för att validera denna modell. Modellens resultat visas i figuren till vänster.

Denna gång tänkte jag använda en sådan modell för att skatta temperaturutvecklingen fram till år 2100. De viktigaste insignalerna till modellen är forcings från växthusgaser och aerosoler. Jag har använt en modell som har en klimatkänslighet på 2.5 grader för fördubblad CO2. Denna får jag genom att använda forcings enligt NASA. Denna modell har jag använt för att prediktera temperaturen under antagandet att växthusgasernas forcing växer med 0.02, 0.04 resp. 0.06 W/m^2/år. Alla andra forcings har jag låst vid 2009 års värde. Dessa fall ger en temperaturhöjningar med 2.3, 3.3, resp. 4.2 grader vid nästa sekelskifte.

Nästa två fall är med 0.04 W/m^2/år växhusgasökning men med (1) minskande aerosoler (inte till noll men till knappt hälften av dagens värden, svarande mot att vi lyckas rena våra utsläpp bättre än idag) och (2) aerosloer som ökar i samma takt som de senaste åren. Dessa fall ger sekelskiftes-temperaturer på +4.1 resp +2 grader.

Slutligen har jag två fall där jag tittade på modellosäkerhet med hänsyn till aerosoler. Aerosoler är ju den osäkraste faktorn i modellbygget, för att citera James Hansen är det en "educated guess". Eftersom den totala forcingen domineras av växthusgasers positiva forcing och aerosolers negativa forcing så kan en liten förändring av skattningen av aerosolforcingen ge stora skillnader i modellens förstärkning (klimatkänslighet). Om man antar att aerosloernas kylande effekt varit noll får man en modell med känslighet 0.9 grader för fördubblad CO2. Detta kan tyckas lite extremt men nyligen har det föreslagits att klimatkänsligheten är ca. 0.6 grader för fördubblad CO2. För att med denna metod få sådana siffror måste man byta tecken på aerosolforcingen. Hur som helst ger denna modell, med antagandet 0.04 W/m^2/år växhusgasökning och låste forcings för övrigt en sekelskiftestemperatur på +1.8 grader. Om man då går åt andra håller och antar att aerosolernas kylande verkan varit 25% högre så hamnar man på en klimatkänslighet på 4.8 grader för fördubblad CO2 och en sekelskiftestemperatur på +5 grader.

Effekter som oåterkalleligt smältande isar och andra s.k. tipping points finns förstås inte med i dessa resonemang och modeller så det är något av ett best case scenario som beskrivs här. När det gäller osäkerheten i aerosoler så påverkar den alltså både modellskattning och framtida forcing-input till prediktionerna. Eftersom aerosolerna balanserar växthusgaserna så kan vi komma i en mycket besvärlig situation om vi renar utsläpp och låter växthusgaserna slå igenom fullt ut, detta har ibland kallats "The Faustian Aerosol Bargain". Hur som helst så skulle jag sätta mina slantar på +3.5 grader och det är ju inte långt ifrån 4. Sen finns det ju förhoppningsvis människor som ska bebo vår planet efter år 2100 också, så vi borde sikta på en betydligt lägre temperatur, +1.5 grader kanske och då är det bråttom, bråttom.

PS: Debatten in DN har fortsatt här och i en slutreplik som säger "Vi bedömer att sannolikheten är låg för en temperaturökning på fyra grader då flera studier under senare år pekar mot en mindre klimatkänslighet än vad som antogs i IPCC-rapporten från 2007. Men redan en ökning på 2-3 grader motiverar kraftfulla motåtgärder". Vi således ganska överens, osäkerheten är stor, men även en låg sannolikhet motiverar ytterst kraftfulla åtgärder med tanke på vad som står på spel.

PPS: Svenska Dagbladet m.fl. rapporterar också om en norsk studie med rubriken klimathotet mindre än väntat. Med data från 1750 till 2000 predikterade man 3.7 graders temperaturökning, men med data från 1750 till 2010 blev resultatet endast 1.9. Rubriksättningen verkar med andra ord högst diskutabel. Osäkerheten är som sagt stor!

Temperaturen ...

... den stiger på jorden, närmare 40 än 37!

Det inser väl alla vettiga människor när de får ta del av den temperatur-statistik som finns tillgänglig? Svar: Ja! Alla vettiga människor inser det, precis som de inser att jorden är rund, att människor har landat på månen och att rökning är farligt.

Sen finns det andra människor som ser konspirationer i alla riktningar och som likt strutsen sticker huvudet i sanden. De kan kallas klimatförnekare, klimatskeptiker, klimattalibaner, klimatstrutsar, klimatförvillare, klimatextremister eller klimatbovar. Själva kallar de sig klimatrealister men realister är de nog minst av allt.

Den sista veckan har Sveriges ledande förnekarsamling gått i taket eftersom världsbanken publicerat en rapport som manar till handling för att stoppa klimatförändringen som pågår. Själv tycker jag det är bra att klimatfrågan lyfts upp , det är nog trots allt mänsklighetens viktigaste fråga och största utmaning.

Strutsarna argumenterar som vanlig på ett osammanhängande sätt. Det har inte blivit varmare, man fuskar med statistiken! Det har blivit varmare, men det är naturlig variation, och sista decenniet har uppvärmningen stannat av! Det blir varmare men det beror inte på koldioxiden, det är temperaturen som styr koldioxidhalten! Det blir varmare och det kan till viss del bero på koldioxiden, men den har liten påverkan! Det blir varmare, och det beror på koldioxiden, och det är bra, för värme är skönt här i Norden och koldioxid är livets gas!

Att uppvärmningen stannat av är ett återkommande argument, likt en spelare som minns alla småvinster, men glömmer att han förlorar i det långa loppet, tittar man på trender för kortare perioder, typ 10 år, och säger att trenden är negativ eller noll. Man kan faktiskt titta på de senaste 45 åren och enbart se negativa trender, trots att den totala trenden är klart positiv. I figuren nedan ser man att trenderna 67-77, 77-87,87-94,94-97,97-02,02-12 alla är negativa! Trots detta är trenden 1967-2000 positiv och trenden 1967-2012 ännu mera positiv. Uppvärmningstrenden har alltså ökat och säkerställts det senaste decenniet!

Klarsynta är strutsarna sannerligen inte, men extremt aktiva på bloggar och i tidningarnas kommentarsfält. Sen tror man att detta speglar opinionen! Knappast, det är extremister och fanatiker som har energi att tillbringa all sin tid med att sprida dynga på nätet. Vanligt folk ser ju "På spåret" och "Skavlan", vilket jag ska återgå till nu!

Har klimatförändringen tagit semester ...

... kan man ju undra om man läser bloggar som The Climate Scam (TCS). Tyvärr är så icke fallet. På nämnda blogg kan man ändå ständigt läsa påståenden som:

"Efter femton år utan några signifikanta ökningar av den globala temperaturen", "Bristen på uppvärmning de senaste 10-15 åren", "De senaste 13-14 åren är alltså tydligt avvikande med sin avsaknad av signifikant temperaturökning"

Ser man på den första figuren (global land/hav medeltemperatur enligt GISS) är det svårt att förstå detta, temperaturen fortsätter att öka på ungefär samma sätt som den gjort sedan 70-talet. Om man 1997 beräknade trenden från 1970 kom man fram till 0.14 grader per decennium, och om man upprepar beräkningen idag har trenden ökat till 0.16 grader per decennium. Dessutom har förstås osäkerheten i trendskattningen minskat. De senaste 15 årens data har alltså säkerställt temperaturökningen ytterligare, och inget pekar på att ökningstakten minskar, tvärtom!

Visserligen kan man titta på enskilda år och säga att ingen signifikant ökning av årsmedlet skett på t.ex. 14 år men så är alltid fallet när osäkerheten i mätningarna är stor i förhållande till ökningstakten. Om man tittar på medeltemperatur per decennium vilket är vettigt när det handlar om klimat så är det ju heller ingen tvekan om att ökningen fortsätter med oförändrad styrka. Det hela handlar alltså om okunskap eller om att medvetet ha målet att förvilla. Bara namnet "The Climate Scam" visar för det första att det inte handlar om vetenskap utan om tro/ideologi. Det märkliga är att många av skribenterna på bloggen är professorer vid respektabla svenska lärosäten.

För att ytterligare illustrera temperatur-utvecklingen har jag lagt in global medeltemperatur enligt UAH (sattelitmätning) och global landtemperatur enligt CRUTEM. Slutsatsen blir densamma, uppvärmninstrenden blir allt mer säkerställd och den är inte i avtagande! Figurerna är framtagna med hjälp av WoodForTrees. Ett annat bra verktyg på nätet är denna "trend calculator".

TCS blir alltmer en blogg för haverister och konspirationsteoretiker och tonen är ofta hatisk när man hoppar på politiker, forskare eller journalister vars arbete inte uppskattas. Ett färskt exempel är hur denna DN-artikel beskrivs i TCS-artikel och kommentarer, "Bojs olidliga ohederlighet"!

Värre är det i USA där klimatforskare och deras familjer hotas: Vad sägs om följande sagt av en klimatforskare:

“When I get an e-mail that mentions my child and a guillotine,” Hayhoe says, “I sometimes want to pull a blanket over my head. The intent of all this is to discourage scientists. As a woman and a mother, I have to say that sometimes it does achieve its goal. There are many times when I wonder if it’s worth it.”'

Hela detta nummer av Popular Science har klimat som tema, det kanske finns hopp för USA ändå! Det finns ju t.o.m. republikaner som inser fakta, t.ex., här och här, "Acknowledging Climate Change Doesn’t Make You A Liberal".

Och det största hatobjekten för klimathaveristerna, klimatforskaren Jim Hansen, står väl också på den konservativa sidan rent politiskt, men låter inte detta grumla hans omdöme, hans plan för att minska fossilbränsleanvänding har ju beskrivits som "Sounds like a conservative climate plan". Hansen inser också (vilka allt fler miljöorganisationer också börjar göra) att vi behöver kärnkraft. Hansen är en hjälte, hans prediktioner för klimautvecklingen, 1981 och 1988, är imponerande och hans TED Talk är värt att titta på.

Att diskutera med de värsta AGW förnekarna (alltså de som förnekar mänsklig klimatpåverkan eller ser den som försumbar) är ju meninglöst om man tror man kan omvända dessa, men i bästa fall kan diskussionen rädda någon som ännu inte fastnat i deras "sekt".

The Wall Street Shuffle ...

... eller hur man blandar bort korten i klimatdebatten finns många exempel på , t.ex. i denna artikel: Concerned Scientists Reply on Global Warming. Författarna menar att IPCCs prediktioner av framtida temperaturer är felaktigt höga och att klimathotet därmed är kraftigt överdrivet. Man går så långt som att antyda att teorin om antropogen global uppvärmning nu borde anses falsifierad, åtminstone i behov av en kraftig revidering. För att visa detta har man skapat bilden som ni ser till vänster. Bilden visar den årsvisa globala medeltemperaturen sedan 1989 enligt HadCRUT3 och de räta linjerna är IPCCs prediktioner över den troliga temperaturökningen enligt 1990, 1995, 2001 och 2007 års rapporter. Vid en första anblick ser det väl rätt rimligt ut, temperturprediktionerna behöver justeras ner ser det ut som, kanske författarna har en poäng? Fast om man tänker efter, klimat är inte samma sak som väder, inte ens samma sak som årsmedelvärden, ja inte ens samma sak utvecklingen under en tio-årsperiod, nog måste man väl vänta i 20 - 30 år innan man kan falsifera en väl underbyggd teori. Vi pratar ju ändå om ett ohyggligt komplext system där kvantitativa osäkerheterna är omfattande, vilket också redovisas tydligt av IPCC och klimatforskare i allmänhet. Om man tittar lite till på figuren ser man också att man har valt att låta de flesta räta linjerna (IPCCs prediktioner) starta på en topp i temperaturen. Vore det inte rimligt att starta på medellinjen (trenden) för den uppmätta temperaturen? En annan konstighet är att linjen som startar 1990 inte beskriver det troliga scenariot utan max scenariot för perioden 1990 - 2012. Vidare har man valt den temperaturserie som visar minst uppvärmning under det sista decenniet, inget fel i det men det är övertydligt att man valt data och presentation av dessa för att visa upp en felaktig bild av verkligheten (och sen råkade man ta en maxprediktion istället för en medelprediktion också, nåväl det kan väl hända den bäste).

Nedan har jag gjort tre figurer som visar tre temperaturserier och motsvarande IPCC prediktion. Temperaturerna är glidande årsmedelvärden. Jag har valt samma lutningar på 1995-, 2001-, och 2007-linjerna som artikelförfattarna, men för 1990 visar jag medel- och min-prediktionerna enligt IPCC. Sen har jag också låtit de räta linjerna starta vid medellinjen för respektive serie.

UAH: 1990/medel för hög och 1990/min för låg, 1995 för låg, 2001/2007 ganska rätt. För att dra dessa slutsatser får man tänka sig medellinjen till den verkliga temperaturen, som går genom prediktionslinjernas startpunkter!

GISS: 1990/medel för hög och 1990/min för låg, 1995 för låg, 2001/2007 något höga.

HadCRUT3: 1990/medel för hög och 1990/min ganska rätt, 1995 ganska rätt, 2001/2007 för höga.

Summa summarum så stämmer IPCCs prediktioner så bra som man kan begära. De vetenskapsmän som skrivit artikeln i Wall Street Journal sysslar inte med vetenskap när det gäller klimat, snarare anti-vetenskap eller politisk propaganda.

Climate Modeling For Dummies 2

Jag har tidigare skrivit om empirisk klimatmodellering med s.k. black-box modeller, alltså skattning av en matematisk modell från mätdata. Dessa skiljer sig från white-box modeller: fysikaliska modeller med kända parametrar, eller gray-box modeller: fysikaliska eller semi-fysikaliska modeller där vissa okända parametrar skattas från mätdata. Mer om system-identifiering finns att läsa t.ex. här.

Eftersom detta med klimat och modellering är både intressant, viktigt och skoj (!) så har jag fortsatt att roa mig med lite enkel klimatmodellering. Som insignal denna gång har jag tagit en uppskattning av kända s.k. klimat forcings från NASA. Forcings är de olika fenomen som påverkar strålningsbalansen i atmosfären och mäts i effekt per ytenhet (W/m^2). Exempel på forcings är förändringar i solintensitet, växthusgaser och aerosoler (partiklar som bildas vid t.ex. vulkanutbrott och vid eldning). Dessa data finns tillgängliga från 1880 och visas i figuren nedan. Observera att det är förändringar från 1880 som visas och att forcings både kan kyla och värma.

Vissa data är ganska säkra, via direkta mätningar och indirekta mätningar (proxies). Till dessa hör t.ex. solintensitet och växthusgaser. Andra är mer osäkra eller väldigt osäkra, t.ex. aerosoler. Hur som helst är dessa data ett försök till en helhetsbild. Nästa figur visar summan av alla dessa forcings. Som synes balanseras växthusgasernas effekt av aerosoler, och de negativa spikar vi ser är stora vulkanutbrott.

Insignalen till modellen är denna totala forcing. Utsignalen är jordens medeltemperatur enligt HadCRUT3. Vi kan naturligtvis inte förvänta oss exakt överensstämmelse mellan modell-temperatur och uppmätt temperatur eftersom vi har osäkerheter i både temperaturmätningar och forcings. Vidare har vi alla störningar som vi inte insett att vi har än (okända forcings etc), systemets inre omodellerade dynamik (t.ex. El Nino/La Nina fenomenen) samt det faktum att vi gör en linjär modell av en, som alltid, olinjär verklighet. Modell kommer dessutom att vara av låg ordning.

Varför låg ordning? Jo, därför att vi har en ganska begränsad mängd mätdata och det är viktigt att man inte använder alla indata för identifieringen, man måste spara indata för att validera sin modell. Risken är annars att hittar en alltför komplex modell som visserligen beskriver de data man har, men som stämmer dåligt för andra dataserier. Om man validerar sin modell på detta sätt kan man anta att den har ett värde för t.ex. prediktering. I identifieringen ingår både bestämning av modellens struktur och ordning samt modellens parametervärden. Alla dessa väljes så att skillnaden mellan verkliga utdata och modellens utdata minimeras, givet samma indata. Om modellen inte klarar valideringen måste man kanske minska modellens komplexitet eller tänka om. Modellens bör vara så enkel som möjligt, men inte enklare än att den är användbar för det syfte man har.

Den enklaste modellen vore en statisk modell, alltså bara hitta rätt förstärkning, men betraktar man indata (forcings) och utdata (temperatur) inser man direkt att det finns tidskonstanter (och störningar eller fenomen som inte beskrivs av insignalen). Nästa figur visar resultatet med den enklast realistiska modellen, en tidskonstant och en förstärkning. För identifieringen (som är en minimering av det kvadratiska medelfelet) används åren 1890 till 1960, och för valideringen 1961 till 2009 (till höger om strecket). Data från 1880 till 1890 används inte för identifiering utan istället för att initiera modellen och minska effekten av osäkra begynnelsevillkor. Som synes är modellen ganska bra även om den underskattar senare decenniernas temperaturökning något. Som alltid är det svårt att förklara vad som hände runt 1940, var det kriget?

En enda tidskonstant anses inte vara en realistisk modell av vårt klimatsystem, se t.ex. denna artikel. Atmosfär och ytvatten värms t.ex. mycket snabbare än djupvatten och vissa s.k. feedbacks som påverkar effekten av forcingen har också andra tidskonstanter. Smältande poler och glaciärer, frigörelse av koldioxid från havet och metan från tundran, samt ökad halt av vattenånga vid höjd temperatur är exempel på feedbacks. Modellparametrarna är intressanta i sig. Tidskonstanten är 16 år och är väl något medelvärde på de tidskonstanter som är möjliga att se från mätdata. Förstärkningen 0.56 K/(W/m^2) kallas också klimatkänslighet och anger alltså hur många Kelvin (eller grader Celsius) som jämnvikts-temperaturen ändras för en ändring av forcingen med 1 W/m^2.

Nästa figur visar samma identifiering med två tidskonstanter. Resultatet är ungefär detsamma vad gäller klimatkänslighet (lite högre) och modellfel (lite mindre). Tidkonstanter blir ~0 och 17 år i detta fall. Man ser att responsen vid vulkanutbrotten blir lite större.

Om man tar alla mätdata för att identifiera modellen får man förstås ännu bättre passning för senare år. Nu har vi inga valideringsdata så vi är ute på lite hal is, men baserat på tidigare test så kan vi ändå konstatera att modellen inte är för komplex så den klimatkänslighet som detta ger är ändå rätt intressant, 0.72 K/(W/m^2). Ju fler år man tar med efter 1960, ju högre klimatkänslighet får man. Detta kan kanske tolkas som en effekt av (olinjära) feedbacks i arbete, eller längre tidskonstanter som inte ingår i modellen?

Slutligen tar vi då fram en modell med med enbart klimatkonspirationsteoretikernas favoritförklaring som input, alltså vi sätter forcingen till ändringen i solintensitet. Den klarar som synes inte valideringen och klimatkänsligheten måste vara extremt hög för att solen ska kunna förklara 1900-talets temperturökning. Tar man alla data till 2009 så kan man med solen som input få en hyfsad modell med klimatkänslighet t.ex. 12 K/(W/m^2) och tidskonstant på 200 år. Tidskonstanten är ju väldigt avgörande för vilken klimatkänslighet man får. Den modellen har ingen större trovärdighet!

Nu finns det ju teorier om att solintensiteten påverkar hur mycket kosmisk strålning som når atmosfären, och att mer solintensitet ger mindre kosmisk strålning som i sin tur påverkar molnbildningen så att bildandet av låga kylande moln minskar och att temperaturen därmed ökar. Låter det långsökt? Ja det gör det, men om det stämmer så skulle solen har en större inverkan än bara genom den direkta forcingen. Molnen blir väl då en sol-feedback beroende på hur man ser det. Nåväl, denna teori faller också på ovanstående valideringstest men visst är det en intressant teori även om det är att gå över ån efter vatten för att förklara den uppvärmning vi ser. Keep it simple stupid! Om kosmiska strålar och klimatkänslighet kan man läsa t.ex. här. Kom ihåg att författaren tillhör de som tror på solen och kosmisk strålning som huvudförklaring till temperaturökningen. Läs också här för att få lite balans i tillvaron.

Hur som helst, enligt mina enkla modeller är ett rimligt värde på klimatkänsligheten 0.6 - 0.7 K/(W/m^2) vilket översatt till känslighet för en fördubblad koldioxidhalt från förindustriell tid (som antas ge 3.7 W/m^2 i ökad forcing) blir 2.2 - 2.6 grader. Dessutom visar modellerna att vi har drygt 0.4 grader "i röret", alltså innan vi når temperaturjämnvikt, även om forcingen skulle sluta öka i morgon. Sen finns det ju troligen längre tidskonstanter också, så den verkliga temperaturkänsligheten torde vara högre. Normalt skattas den troliga temperaturkänsligheten till mellan 2 och 4.5 grader, och det verkar ju rimligt. Denna skattning kan göras både empiriskt som här (och även på data från forntiden) eller med fysikaliska klimatmodeller.

På klimatkonspirationsteoretikarnas hemsidor skriver man saker som "koldioxidhypotesen är falsifierad", "det är kommunisterna och miljöfascisterna som försöker ta över världen", "det är bra att det blir varmare", "det blir inte varmare", "det blir istid", "det finns ingen växthuseffekt", "det är planeterna", "uppvärmningen har avstannat" och liknande. Allt fungerar och applåderas bara det stödjer klimatförnekar-, hata vindkraft-, hata IPCC-sekten. Det är sanna mina ord inte inte de skarpaste knivarna i lådan som härjar på dessa sidor!

Ännu trendigare

I min senaste blogpost skrev jag lite om temperaturtrender, och om hur klimatskeptiker försöker göra gällande att uppvärmningen har avstannat och att vi nu ser trender som pekar på ett trendbrott i riktning mot kallare tider. Detta är naturligtvis bara bluff och båg. Här kommer en färgglad plott som visar temperaturförändringen i form av alla 10- till 40-års trender från 1920 till idag. Observera att färgen visar trenden i enheten temperaturförändring per decennium, oavsett vilken tid trenden beräknats på. Den globala temperaturserien som jag använt är GISS. Tyvärr blir bilden lite suddig om jag förstorar den men om man klickar på den syns den bra.

Tittar man på t.ex. 10-års trenden (följ horisontell linje på 10) ser man att vi nu ligger runt noll (grader/decennium) och att detta är vanligt förekommande, t.ex. under mitten av 80- och 90-talen. Går man mot längre trender (uppåt i figuren), så att man kan börja prata klimat, är det helt uppenbart att vi går mot varmare tider och att trenden tyvärr verkar öka. Nu lämnar jag trendandet ett tag, börjar bli tjatigt.

Trendigt värre!

Hur vanligt är platta och negativa globala temperaturtrender frågar man sig idag på klimatbluffen. Figurerna nedan visar 10, 15 och 20 år trenden för tre av de temperaturserier som också diskuterades i föregående blogpost. Svaret på frågan är att platta och negativa 10-års temperaturtrender är ganska vanliga, även under de senaste decenniernas uppvärmning. För längre trender blir det mer ovanligt och för 20-årstrenden vi inte haft någon riktigt svag trend sen perioden 1960 - 1980. Således finns det inga tecken på att den globala uppvärmningen har upphört.

Vad kommer klimatbluffarna fram till? Jo att för närvarande är inne i en svag/negativ trend som inte förekommit på 30 - 35 år vilket förstås tas som intäkt för att teorin om global uppvärmining p.g.a. mänskliga aktiviteter är en bluff eller åtminstone kraftigt överdriven. Lägg märke till att man väljer att illustrera detta med temperaturserien HadCRUT3 vilken har en svagare trend än t.ex. GISS just nu. Hade man valt GISS som exempel så hade man fått konstatera att den hade en ännu svagare trend -87, -97, -95. Det gäller att selektera data så att det passar ens politiska agenda vilket klimatbluffarna är bra på. Dessutom kan man fortfarande inte skilja mellan klimat och väder.

Lite från tidningsvärlden: Bra respons på klimatbluffarnas artikel tidigare i veckan.

Värmen söker

I klimatdebatten påstås det allt oftare att den globala uppvärmningen avstannat, från senaste veckan hittar man bl.a. påståenden som "faktum är att jorden har inte blivit märkbart varmare under de senaste tio-femton åren" och "perhaps the most inconvenient fact is the lack of global warming for well over 10 years now". Båda artiklarna är skrivna av forskare inom olika områden men innehåller inga vetenskapligt tunga argument men desto mera konspirationsteorier och allmäna tokigheter. De svenska artikeln påstår bl.a. att eftersom klimatkänsligheten fortfarande är osäker (2 till 4.5 grader för en fördubbling av koldioxidhalten) så tyder det på att koldioxiden inte är huvudorsaken till den globala uppvärmningen. Hur fick de ihop det? Den andra artikeln påstår att mer koldioxid är bra för växtligheten. Detta återkommer också i den svenska debatten med påståenden som "koldioxid - livets gas". Det är lika dumt som att säga att flytväst är onödigt eftersom vatten är livsnödvändigt!

Nåväl, hur är det med uppvärmningen? Figuren nedan visar fyra olika temperatur-serier: HadCRUT3, GISS, UAH och BEST. Som synes finns det ingenting som tyder på att temperatur-ökningen har avstannat. Endast en av kurvorna (HadCRUT3) visar en avstannande uppvärmning under 2000-talet men det finns fler perioder t.ex. 1987 - 1997 som har motsvarande svaga eller negativa uppvärmning. Det är fullständigt normalt att temperaturen varierar på detta sätt, och det förändrar inte den underliggande trenden. Klimat är ju väder under en längre tid, t.ex. 30 år. Observera att BEST är en serie över global landtemperatur och ökar snabbare än de andra serierna. BEST ger väl också en indikation av att vi har mer att vänta, havets termiska tröghet dämpar temperatur-höjningen men vi har kanske 0.5 - 1 grads temperaturhöjning "i röret"?

Följande två figurer visar ett glidande medelvärde på 10 resp. 30 år. Någon som fortfarande ser indikationer på att den globala uppvärmningen (som alltså handlar om klimat och inte om väder) har avstannat? Nej, tänkte väl det!

E-böcker?

Min julklapp till mig själv var en iPad, visst är den fin :-) Tänkte jag skulle testa om man kan blogga från en iPad, och det kunde man som som synes. Dock var det inte enkelt, man kunde ju inte ladda upp en bild på vanligt sätt i web-browsern. Man fick leta på (och köpa) lämplig blogg-app. Hittade till slut en länplig app som heter Blogsy. Klart man känner sig begränsad jämfört med en riktig dator (för det är paddan inte, den är ju också rätt beroende av en riktig dator med iTunes) men kul är det ändå! 

Läsa tidningar och surfa samt lyssna på musik blir nog vad jag kommer att göra mest med denna apparat. E-böcker är också trevliga, har läst ett par stycken, men de som finns att köpa är inte prisvärda, några exempel:

Adlibris:

Änglamakerskan 162 (e-bok), 184 (inbunden)

Sjöjungfrun 99 (e-bok), 44 (pocket)

Jag är Zlatan 148 (e-bok), 169 (inbunden)

Steve Jobs 148 (e-bok), 189 (inbunden)

Amazon:

Steve Jobs $13.79 (e-bok), $17.49 (inbunden)

The girl with the dragon tatoo $12.03 (e-bok), $11.97 (pocket)

Man betalar i stort sett lika mycket för en e-bok som för en inbunden bok, och mer än för en pocketbok! Det man får då är en relativt flyktig bit elektronisk information som ligger dold i en bokläsar-app eller i ett moln! Kommer jag t.ex. att ha den kvar om 20 år? Denna bok kan jag inte heller låna ut tilll min fru eller kompis, vilket jag kan med den riktiga boken. Skandalös prissättning, jag får nog byta åsikt i piratkopieringsfrågan. Dagstidningar med iPad appar är också dyrare att köpa än papperstidningar, visserligen ska väl Apple ha betalt men det ska väl återförsäljare och distributörer ha annars också.

Strunt samma, jag ska inte gnälla mer utan köpa det som känns prisvärt, läsa på webben och låna på bibliotek i andra fall. 

Kortsynt

Brusiga mätdata måste filtreras på något sätt. Detta gäller i synnerhet om man t.ex. deriverar en brusig mätsignal för att titta på en förändring. Man får alltså inte vara kortsynt utan måste använda information från en lämplig tidsperiod för att i varje givet ögonblick få ett någorlunda säkert värde på de variabler man försöker mäta. Att man får en tidsfördröjning i sin skattning och att man inte kan följa riktigt snabba förlopp är något man får leva med.

Jordens medeltemperatur är populär att mäta. Typiska värden på osäkerheten är 0.1 grad (95% konfidensintervall). Eftersom uppvärmningstrenden per år är liten i jämförelse med osäkerheten (t.ex. 0.0135 grad/år enligt HadCRUT 1960 - 2010) så är det ju självklart att man måste titta på ett rimligt antal år för att kunna beräkna en meningsfull trend. Man måste också förvänta sig att det typiskt tar ungefär lika många år innan ett års medeltemperatur med statistisk säkerhet har överträffats.

Kurvorna ovan är en påhittad temperaturmätning som ökar 0.0135 grader per år och som har ett slumpmässig mätfel adderat (så att 0.1 grad utgör ett 95% konfidensintervall). Den övre och undre kurvan visar max och min för konfidensintervallet. Här är det lätt att se att man typiskt får vänta rätt många år innan ett års temperatur med säkerhet har överträffats (typiskt 12 år men det kan ta det dubbla). Tittar man på en verklig temperaturserie så ser man ungefär samma sak och dessutom finns det förstås här också verkliga temperatursvängnigar som inte beror på mätosäkerhet utan på att vi betraktar ett dynamiskt system som har andra insignaler än de antropogena. Detta motiverar ett ännu längre utvärderingsintervall (om vi vill se effekten av antropogena insignalerna), kanske 20 år är rimligt?

Inom klimatförändringsförnekarbranschen t.ex. på klimatbluffen upprepar man i all oändlighet att temperaturökningen har upphört (om man nu ens erkänner att den funnits) och letar lämpliga tidsintervall för att desperat försöka visa detta. Något man tycker om att säga är "temperaturen har inte höjts signifikant på 14.5 år".
Nej självklart inte, det är nog typiskt för de senaste 50 åren att det varit så!

Statistiskt pajaseri såg jag att det hela kallades i en blogg och jag kan bara hålla med.

Climate modeling for dummies

Vad styr jordens klimat, eller mer specifikt, vad styr jordens medeltemperatur? Svaret på denna fråga kan vara t.ex. jordens bana och lutning, solaktivitet, kosmisk strålning, växthusgaser, moln, aerosoler, vulkanutbrott eller albedo (reflektion). Av dessa kan människan påverka växthusgaser, aerosoler och albedo (t.ex. markanvändning). Annat som skulle kunna styra klimatet är meteroitnedslag och kärnvapenkrig (Gud förbjude!). Vad styr då den temperaturökning vi sett de senaste 50 - 100 åren? Följande figurer visar tre av nyckelvariablerna i detta problem.
Figur 1: Global medeltemperatur 1850 - 2010

Figur 2: Koldioxid i atmosfären 1850 - 2010 (direkta mätningar från 1958, uppskattningar från isprover för tidigare värden).

Figur 3: Solfläckar 1850 - 2010 (årligt medelvärde).

Vad man direkt ser är att koldioxid och temperatur ökar och verkar hyfsat korrelerade, men vad styr vad? Solfläckarna är ett mått på solens intensitet och eventuellt också en indikation på den kosmiska strålningens intensitet som i sin tur styr påverkar bildandet av moln (allt enligt den danske forskaren Svensmark). Detta innebär sammantaget att många solfläckar bör höja temperaturen, enligt minst två olika mekanismer. En visuell inspektion av solfläckskurvan ser dock inte ut att stödja denna teori. Den intressanta frågan är ju vad som gett upphov till 1900-talets stigande trend, inte alla mindre svängningar som temperaturkurvan uppvisar.

Nåväl, låt oss tillämpa lite reglerteknik på detta problem. Modellering och systemidentifiering är ju viktiga delar av det reglertekniska vetenskapsområdet så det borde jag veta lite om. Vårt system visas i nästa figur och kan t.ex. ha insignalen solaktivitet och utsignalen temperatur. I detta fall är de omodellerade insignalerna (t.ex. olika växthusgasers koncentration och jordens bana) system-störningar. Mätstörningar kan ju tänkas vara urban påverkan på temperaturmätningarna eller osäkra proxies för äldre mätningar. I det fall koldioxid är insignal borde det egentligen vara mänsklig koldioxid-input i form av fossila bränslen som insignal (återkoppling påverkar koldioxidhalten i atmosfären) men för att förenkla problemet bortser vi från detta just nu. Figur 4: Ett generellt system med insignaler, störningar och utsignal.

Låt oss då via systemidentifiering göra en enkel modell med solfläcksantalet som insignal. Resultatet visas i nästa figur. Modellen är dynamisk och innehåller en ganska stor fördröjning (i form av filtrering). Ingen övertygande modell!
Figur 5: Temperaturmodell med solfläcksantalet som insignal.

Nästa försök är att se temperaturen som insignal och se om det är rimligt att koldioxiden styrs av temperaturen. Figur 6 nedan visar resultatet för ett par modeller. Modell 1 är statisk och modell 2 är dynamisk. Problemet här är att koldioxiden växer monotont (om man bortser från årstidsväxlingarna) och det är svårt att se hur den kraftigt varierande temperaturen skulle kunna vara orsaken i ett kort perspektiv. Helt klart krävs det en mycket stor fördröjning för att denna hypotes ska vara rimlig (mycket filtrering och stor förstärkning krävs) och denna hypotes känns inte heller så realistisk.

Figur 6: Koldioxidmodell med temperaturen som insignal.

Sista försöket är att ha koldioxid som insignal och temperatur som utsignal. Här har systemidentifieringen (framtagandet av modellparametrar) gjorts baserat på åren 1850 - 1969. Sen har den framtagna modellen använts på åren 1970 - 2010. Det är alltid så här man ska jobba vid systemidentifiering, ett dataset används för identifiering och ett annat för validering. Modellen ser mycket bra ut. Observera att det inte är något problem att det finns svängningar i verklig temperatur som avviker från modellens temperatur. Det är fullständigt naturligt eftersom det finns störningar (inkl. omodellerade insignaler) och icke-modellerad dynamik.

Figur 7: Temperaturmodell med koldioxid som insignal.

Slutsatsen av denna analys blir att det är koldioxiden som primärt påverkar den temperaturstegring vi sett under 1900-talet. Detta styrks dessutom av att detta empiriska resultat överensstämmer med enkla fysikaliska modeller över växthusgasers inverkan. En mycket enkel modell (atmosfären ses som ett lager med absorption "beta" av jordens IR-strålning) illustreras i nedan.

Detta analys visar också att det vanligt förekommande påståendet att CO2 inte kan förklara hela 1900-talets uppvärming är felaktigt (t.ex. Svensmark påstå detta). En modell identifierad med data fram till t.ex. 1950 förklarar också åren fram till 2010 bra! Självfallet borde det finnas en återkoppling från temperatur till atmosfärens koldioxidhalt och såväl solfläckar, mänskligt aerosol-input, vulkanutbrott samt andra växhusgaser än koldioxid borde vara inputs tillsammans med koldioxiden. Men, i linje med KISS och Occam ska man inte krångla till saker mer än vad som är nödvändigt så ikväll avslutar jag med att konstatera att CO2 => Temperatur är sant!

Koldioxid ingen växthusgas?

Måndag morgon. Första semsterdagen. Frukost. Kaffe och morgontidning. Härligt! Men vad står det egentligen i tidningen? Jo, Molekylfysiker: Koldioxid kan inte fungera som växthusgas! En debattartikel skriven av Håkan Sjögren. Är det fråga om revolutionerande nya rön som kommer att förändra både vetenskapen och politiken? Nja, artikelförfattarens motivation är en referens till en bok som beskrivs på denna hemsida: Slaying the Sky Dragon - Death of the Greenhouse Gas Theory. Trovärdigt? Knappast. Vetenskapligt? Knappast, däremot vetenskaplig och miljöpolitisk propaganda under en mycket tunn vetenskaplig täckmantel! En av författarna till the sky dragon är Claes Johnsson vars idéer inom matematikunderviningen jag tidigare diskuterat här. Teorin om växthuseffekten är inte direkt ny och t.ex. svenskarna Svante Arrhenius och Anders Ångström beskrev den redan i slutet av 1800-talet resp. början av 1900-talet. Ska man såga en så etablerad teori så får man publicera sig på mer seriösa ställen. Nåväl, för att återgå till min första semesterdag så skrev jag en replik på Sjögrens artikel som publicerades idag. Nu ska jag semestra lite igen!

Not: Bilden hittade jag på Wikipedia och den kommer från C. Bernes (2007): "En ännu varmare värld". Naturvårdsverket, Monitor 20, s. 22.

Hönan igen

Mer om temperaturens beroende av CO2 som fortsättning på gårdagens blogg. Jag borde naturligtvis ha visat nedanstående kurva direkt, men jag var nog för trött för att komma på det. Här kommer den: temperatur som funktion av CO2, och temperaturen är som vanligt HadCRUT globalt medel. Här framgår korrelationen väldigt tydligt, korrelationen är 0.88. Hittade också en annan blogg som resonerat klokt kring detta och kommit fram till samma resultat. Lutningen är 0.0091 [deg C / ppm CO2] vilket ger 3.5 graders höjning för en fördubbling av CO2 från nuvarande nivå om trenden håller i sig!

Hönan eller ägget

Jag roade mig med att plotta lite kurvor idag igen, måste skaffa en annan hobby snart, men när man läser tokigheter så reagerar man förstås. Så här ser koldioxidhalt och global medeltemperatur från 1958 ut (det finns publicerade CO2 mätningar sedan detta år). Som vanligt kan man klicka på figur för att förstora. Jag plottade också in några polynom för att filtrera/modellera mätningarna. Ett andra ordningens polynom känns som en rimlig modellering och kan rimligen också användas för viss prediktering (utan garantier förstås).



Någon som ser ett samband mellan CO2 och temperatur? Jag tror att de flesta ser att CO2 halten ökar på liknande sätt som temperaturen, och drar slutsatsen att det kan finns ett samband. Om man ska tro forskarsamfundet så är det troligt att CO2 har orsakat temperaturhöjningen. Jag håller med utan att på något sätt vara kunnig inom detta område. Om man inte håller med så borde man väl ha någon förklaring till att det är tvärtom? På klimatbluffen påstår idag C.-G. Ribbing att CO2 och temperatur i en kurva som ovanstående inte är korrelerade samt att även om de vore det så bevisar det inte att CO2 orsakar temperaturhöjningen. Han har hittat två tidsperioder med svagt negativ temperaturtrend och en med stark positiv temperaturtrend och menar därför att korrelation inte finnes. En linjär trend av temperaturen över denna tidsperiod är förstå positiv, och ett andra ordningens polynom har också en positiv lutning i hela intervallet. Det tredje ordningens polynom som Ribbing föreslår har positiv lutning alla år utom 1958-1967 (alltså positiv under 43 av de 52 åren). Slutsatsen är att temperaturökning dominerar och man måste ju inse att detta dynamiska flervariabla system som klimatet är påverkas av många input, men att det (troligen) är via CO2 och andra växthusgaser som människan främst påverkar och det är CO2 som troligen står för den temperaturökning vi sett de senaste decennierna. Några år med minskande temperatur motsäger ju inte alls detta vilket jag tidigare bloggat om.

Ribbing har inga starka argument således, men om han ändå skulle inse att det kan finnas en korrelation så tror han ändå inte att CO2 påverkar temperaturen. Vad är det då som har skapat de senaste decenniernas temperaturökning? Och om CO2-ökningen är en följd av temperaturökningen, ska inte den släpa efter temperaturökningen med ganska många år?

Efter att ha sett dessa kurvor så känns det helt rimligt att en fördubbling av CO2 kan leda till en temperaturökning på 2.5 - 4 grader. Det är bara att extrapolera den linjära trenderna för CO2 och temperatur (eller andra ordningens trend) i kurvan ovan.

Värmen i Uppsala

WMO (World Meteorological Organization) har publicerat en rapport som bl.a. visar att de senaste tre decennierna är de varmaste som registrerats (och att varje decennium av dessa blivit varmare). Man skriver bl.a. att detta är "consistent with a long-term warming trend." Detta är ett rimligt påstående men på klimatbluffen tycker man förstås annorlunda. Denna gång är det Pehr Björnbom som försöker misstänkliggöra den statistik som WMO redovisar. Det faktum att man kan hitta tre andra decennier vars temperatur ökat och att denna trend sen avbrutits gör att han inte tycker att man ska lägga någon vikt vid den senaste ökningen heller. Nu finns det ju både långsiktiga trender och andra periodiska eller aperiodiska variationer i den globala temperaturen, men det bortser han glatt ifrån. Supportrarna jublar förstås, Peter Stilbs (en av skribenterna på klimatbluffen) misstror tydligen den globala temperaturstatistiken och påstår att ingen enskild ort har en temperatur som liknar den ”globala kurvan” och att han "spyr" när han ser den vanliga "smoothade" temperatur kurvan.

Som en hyllning till Uppsala beslöt jag mig därför för att ladda ner en temperaturserie från just Uppsala som finns på SMHIs hemsida. Figuren nedan visar årsmedeltemperaturen från 1722 till 2010. Den breda kurvan är ett rullande 20-årigt medelvärde.



Nästa figur är årsmedeltemperturen för cennrala England från 1659 till 2010 som finns för nedladdning på här. Även här har jag plottat ett rullande 20-årigt medelvärde. De första 50 åren är eventuellt lite osäkrare enligt uppgifter jag sett.



Om man beräknar en rullande linjär 50-årig trend för båda dessa mätningar och lägger till den globala HadCRUT serien så får man följande graf över temperaturökning per sekel från 1899-2010. Det år som anges är slutåret för 50-års trenden, t.ex. 2010 visar trenden 1961 - 2010. Notera att HadCRUT visar en ganska måttlig ökningstakt på mindre än 1 grad per sekel men det beror ju på att trenden är tagen på 50 år. Ökningstakten verkar ju öka, så 1.5 - 2 grader per sekel känns rimligare, med de data som finns tillgängliga just nu (se mina tidigare blogg-inlägg). Eftersom i synnerhet Uppsala serien varierar mycket (endast en ort) så får man ta trenden över en längre tid för att få ut något vettigt. Klicka för att förstora figurerna.



Om man plottar ett 20-års medelvärde av samma serier så får man följande kurvor från från 1870 och framåt.



Nog tycker jag att dessa två lokala mätserier liknar den globala även om de påvisar ännu större uppvärmning den senaste tiden, så Peter Stilbs ska nog vara glad över att det finns folk som kan medelvärdesbilda, hantera stora datamängder och hitta information i till synes slumpmässiga data Det finns säkerligen orter som avviker mera och som inte visar någon uppvärmning men det är som sagt medelvärdesbildning i såväl tiden som rummet som gäller.

Om den inledande figuren visar global temperatur, klimatbluffarnas tilltagande desperation eller kanske min vikt är upp till läsaren

UAH bekräftar: Det blir varmare!

Kollade på en sattelitbaserad temeraturserie som heter UAH lower troposphere global mean. Data finns bara sen 1978. Om man räknar på trender etc. som jag gjorde i förra inlägget så bekräftas detta (landbaserade) resultat. 15-års trenden (liksom trenden för hela serien) ligger på ca. 1.4 grader per sekel och tio-års trenden på ca. 0.8 grader per sekel. Klicka på bilderna för att förstora.



Om man tittar på en andra ordningens polynom-approximation och plottar lutningen i enheten temeratur-ökning per sekel så får man figuren nedan. Nog känns IPCC's prediktioner ganska rimliga och mitt tips ligger på 3 graders temperaturökning från 2011 till 2100. Men jag satsar inga pengar på mitt tips - "To be conscious that you are ignorant is a great step to knowledge."



På klimatbluffen skriver man vidare om att globala uppvärmningen har avstannat och redovisar UAH temeraturdata, men utan att kunna dra de rätta slutsatserna. Nog borde någon av de lärda herrar och damer som huserar där kunna räkna lite, eller åtminstone printa ut kurvan och dra en rät linje med linjal? Men man kan säkert åka till frihetsfester i många år framöver och lura åhörarna genom att ändra på y-axelns skala, suck!