Søndag 24.9.2017 - Uke 38

logo

Samarbeidspartnere

Fant Kjell Stordahl bevis i troposfæren som avkrefter menneskeskapt klimaendring, spør Sigmund Hanslien.


Sammendrag / konklusjon

I sitt forrige innlegg kopierer Kjell Stordal fra en senatshøring av John Christy, mars 2017 som omhandler temperaturutviklingen i den tropiske troposfæren. Han skriver at «dette båndet er av spesiell interesse fordi det dekker det området som er antatt å bli raskest oppvarmet ut fra IPCCs drivhusteori» - såkalt «tropospheric amplification».

Christy sammenligner målinger av temperaturen i midt-troposfæren fra satellitter (UAH_MT og RSS_TTT), værballonger og reanalyser med IPCCs CMIP5-modeller (figur3). Stordahl hevder at denne figuren står seg «godt og viser at IPCCs globale temperaturprognoser overestimerer observerte globale temperaturer».

I dette innlegget demonstrerer jeg at denne figuren har betydelige problemer og er åpenbart laget for å så tvil om IPCCs modeller heller enn å gi en objektiv og sannferdig framstilling av fakta. Christy bekrefter sitt ry som "climate misinformer" (her og her) og villeder tydeligvis Stordahl og sikkert mange flere.

Det mest problematiske er at Christys egne UAH_MT målinger er betydelig påvirket av stratosfærisk avkjøling, og at han også vekter andre data (værballonger og reanalyser) til å reflektere det samme. Dette er svært misvisende når han framstiller disse data som representative for troposfæren.   

I tillegg skjuler han det store avviket (faktor på 2,4) i temperaturtrenden fra UAH_MT og RSS_TTT ved kun å bruke middelverdien. Minst den ene av disse satellittmålingene må være feil. Ca. 40 prosent av avviket kan forklares ved at UAH_MT er sterkest påvirket av stratosfærisk avkjøling.

Christy gir feilaktig inntrykk av at det er god korrelasjon mellom værballonger og UAH satellittmålinger. Tvert imot er det et stort og økende avvik spesielt etter år 2000. RSS_TTT samsvarer derimot langt bedre med ballongmålinger for de mest relevante nivåene i troposfæren.

Christy plotter temperaturkurvene på en villedende og uvitenskapelig måte. Ved ikke å bruke «baseline» forsterker han det visuelle inntrykket av stort avvik med CMIP5-modellene. Som vist i figur 4 blir avviket kraftig redusert når jeg bruker data som ikke er påvirket av stratosfærisk avkjøling og med 20-års (1981 - 2000) gjennomsnitt som «baseline».

Temperaturgradienter fra værballonger og RSS_TTT viser tydelig «tropospheric amplification» sammenlignet med HadCRUT4 overflatedata. Ifølge Stordahl er dette i overenstemmelse med IPPCs drivhusteori, - og representerer «the very signature of greenhouse warming” (klimaskeptiker Richard Lindzen).

John Christy trekker motsatt konklusjon blant annet fordi han, som bekreftet av Roy Spencer, benytter data som er påvirket av stratosfærisk avkjøling, inkludert sine egne UAH_MT målinger.

Kjell Stordahl anklager meg for latskap og uvitenhet. Det har han kanskje rett i. Heldigvis krever det ikke så mye kunnskap for å sjekke Christys figur da grunnlagsdata er lett tilgjengelig (UAH_MT, RSS_TTT, RATPAC-A, HadCRUT4).

Men latskap for meg er ukritisk å spre villedende informasjon uten å sjekke kvaliteten. Uvitenhet er blant annet å tro at senatshøringer er en slags «vitenskapens høyborg». De er snarere er en tumleplass for proffe lobbyister.

Dessverre for Stordahl viser det seg altså at «kirsebærene» som han søkte i den tropiske troposfæren, etter Christys veiledning, også var pill råtne.

Innledning

I dette innlegget vil jeg adressere det nye temaet som Kjell Stordahl tok opp; temperaturutviklingen i den midtre troposfæren over tropene. Han skriver: «Dette båndet er av spesiell interesse fordi det dekker det området som er antatt å bli raskest oppvarmet ut fra IPCCs drivhusteori».

Ifølge teorien vil det dannes en «hotspot» der temperaturen i troposfæren øker raskere enn ved overflaten, såkalt “tropospheric amplification”. “This is, in fact, the very signature of greenhouse warming” ifølge Climate4you, som siterer klimaskeptiker Richard Lindzen.

Spørsmålet bør derfor være av særlig interesse for de som ønsker å ha en begrunnet oppfatning om klimaspørsmålet, og som finner det utilfredsstillende kun å basere seg på tro eller følelser.

Stordahls forrige innlegg

Men først noen kommentarer til det siste innlegget av Stordahl.

Omsider svarer Stordahl på min kritikk. Hans konklusjon om «klimapanelets feilaktige estimater» er altså tatt fra klimapanelet selv. Han siterer fra IPCCs Synthesis report:

For the period from 1998 to 2012, 111 of the 114 available climate-model simulations show a surface warming trend larger than the observations. There is medium confidence that this difference between models and observations is to a substantial degree caused by natural internal climate variability, which sometimes enhances and sometimes counteracts the long-term externally forced warming trend”.

Det er en vesentlig forskjell på disse konklusjonene. IPCC har rimelig tro på at avviket skyldes naturlig variasjon i været, som noen ganger slår negativt ut og andre ganger positivt.

Hausfathers figur i mitt forrige innlegg viser at IPCC fikk rett. Fire av de fem årene etter 2012 ser ut til å havne blant topp 7 varmeste siden 1979 hvis 2017 fortsetter som det stevner (HadCRUT4).

IPCC formulerte sin konklusjon uten denne kunnskapen. Kjell Stordahl kjenner fasiten i 2017, men likevel bruker han tid og energi på å skrive et langt innlegg basert på en utdatert figur fra 2012. Han forsøker å bortforklare med at andre figurer er oppdatert, men disse sammenligner ikke temperatur med CMIP5-modellene.

Stordahl anklager meg dessuten for mangelfulle evner, latskap, latterliggjøring, mange misforståelser, polemikk, sarkasme og harselas. Dette lar jeg ligge. Slike utbrudd kommer gjerne når det er tynt med faglige argumenter.

Og på nytt tillegger han meg oppfatninger som jeg ikke har uttrykt, for så å angripe disse. Jeg gir dusør til den som finner hvor jeg harselerer med satellittmålinger i mine to forrige innlegg (her og her). Utover det oppfordrer jeg hver enkelt til å lese disse for uavhengig å vurdere min «håpløshet».

Temperaturprofil i atmosfæren

Kjell Stordahls nye tema var at CMIP5-modellene avviker kraftig fra observerte temperaturer i midt-troposfæren over tropene, og at ingen «tropospheric amplification» er observert. Han bygger sin argumentasjon på en senatshøring av John Christy, mars 2017.

Som bakgrunn for den videre diskusjonen starter jeg med figur 1 som viser satellittmålt global temperatur for forskjellige nivå i atmosfæren fra UAH-MSU (John Christys gruppe, University of Alabama, Huntsville).

530x583 fig1Figur 1 Globale satellittmålte temperaturer fra UAH (v6.0) for forskjellige lag i troposfæren og stratosfæren. Tynne linjer er månedsgjennomsnitt og tykke linjer er 37-måneders gjennomsnitt. For midtre troposfæren viser rød linje tilsvarende målingene fra RSS (v4.0). Perioder påvirket av de kraftige vulkanutbrudd (El Chichon,1982 og Mt. Pinatubo, 1991) er indikert i gult (fra Climate4you).

Målingene viser stigende temperaturtrend for den nedre og midtre del av troposfæren, flat trend for tropopausen, og fallende trend for den nedre del av stratosfæren (minus 1,2 oC siden 1979).

Stratosfærisk avkjøling er et resultat av redusert ozonlag og at mindre varme slipper ut på grunn av økte klimagasser i troposfæren.

Merk også at store vulkanutbrudd, som El Chichon og Mt. Pinatubo, fører til avkjøling i nedre deler av troposfæren og til dels kraftig temperaturøkning i høyere lag. Dette skyldes svovelforbindelser og partikler høyt i atmosfæren som absorberer solinnstrålingen.   

Figur 1c viser temperaturtrenden fra Remote Sensing System, Santa Rosa, California (RSS-TTT v4.0) i rødt i tillegg til UAHs målinger. Forskjellen mellom de to målingene er skremmende stor, der RSS_TTT viser omtrent dobbelt stigningstakt sammenlignet med UAH_MT.

Christy feilinformerer kongressen om kvaliteten på satellittmålinger

Sentralt i Christys argumentasjon er den relativt flate utviklingen av satellittmålt temperatur i midt-troposfæren. Basert blant annet på spriket mellom RSS og UAH sine satellittmålinger (figur 1c) er det reist tvil fra andre klimaforskere om nøyaktigheten av disse målingene.

I en senatshøring i 2016 forsvarer Christy seg med å vise figur 2a. En korrelasjonsfaktor på 0,98 mellom værballonger og UAH_MT bekrefter validiteten av sistnevnte, hevder han.

530x522 fig2Figur 2 Temperatur fra værballonger og satellitter. a) er hentet fra Christy, 2016, og viser tilsynelatende høy korrelasjon mellom UAH_MT og ballonger for 1979 - 2004. b) er generert fra Christy, 2017 for perioden 1995 - 2015 (5-års gj.snitt). Merk det store avviket mellom UAH_MT og ballonger etter 2000.

Christy stopper imidlertid korrelasjonsplottet i 2004, og det med god grunn. Når jeg plotter ballongmålingene etter 1995, tatt direkte fra Christys senatsfigur (figur 3), og sammenligner med UAH_MT ser vi et stort avvik etter år 2000 (figur 2b).

UAH_MT viser flat utvikling fram til 2013, den såkalte «hiatus-perioden», mens snittemperaturen fra ballongmålingene øker med hele 0,2 oC i samme periode. Lineær regresjon for 1995 - 2015 gir en gradient på 0,15 oC/10 år for ballonger og beskjedne 0,04 oC/10 år for UAH_MT – en faktor på nesten 4 i forskjell!

Christy bruker ballongene som bekreftelse på kvaliteten til i UAH_MT-målingene før 2004, men skjuler det store avviket som gradvis utvikler seg etter 2000. Med andre ord tar Christy en ekte «stordahl» og utelater data som ikke passer med hans konklusjoner. Christy feilinformerer kongressrepresentantene.

John Christys figur fra senatshøring mars 2017

530x370 fig3Figur 3 Temperaturverdier for midt-troposfæren over tropene. Fem års glidende gjennomsnitt av årlige temperatur-middelverdier 1979 - 2016 fra satellittmålinger, ballongmålinger og reanalyser sammen med 102 IPCC CMIP5-modeller fordelt i 32 forskningsgrupper (prikkede kurver) og gjennomsnitt (rød kurve).

Stordahl skriver at Christys figur står seg «godt og viser at IPCCs globale temperaturprognoser overestimerer observerte globale temperaturer».

Her blander Stordahl kortene. Figuren viser ikke globale temperaturer men temperaturer og CMIP5-modeller for midt-troposfæren over tropene.

Ifølge Christy: “This layer is particularly important because it captures the atmospheric region that is anticipated to warm rapidly and unambiguously if greenhouse theory is well-understood. As such, if the impact of extra greenhouse gases (GHGs) is to be detected, it should be detected here”.

Et så sentralt og viktig spørsmål fordrer en objektiv analyse. Som jeg vil vise i det følgende er det store mangler ved Christys framstilling.

Uvitenskapelig og misledende bruk av "baseline"

Det første å merke seg er at Christie ikke bruker en «baseline», grunnlinje, i figuren. Alle kurvene starter på null i 1979, ifølge han selv. Dette er vanskelig å se ettersom ingen av klimamodellene starter på null.

Klimaforskere, med mål om en objektiv framstilling, vil typisk bruke minimum 10-års gjennomsnitt som grunnlinje, ofte 30 år eller lengre. Dette for å unngå å bli misledet av kortsiktige variasjoner og usikkerheter knyttet til forskjellige målinger for ett enkelt år.

Historisk representerer 1979/80 en temperaturtopp (se Hausfathers figur). Relevante målinger fra værballonger er for eksempel 0,63 oC høyere i 1979 enn i 1984. Dette fører til at mer enn 1/3 av det totale avviket mellom modeller og observasjoner i Christys figur oppstår mellom 1981 og 1984.

Han bruker altså et visuelt triks for å gi inntrykk av at forskjellen mellom CMIP5 og målingene er større enn den faktisk er. Dette er uvitenskapelig og misledende.

I figur 4 har jeg replottet satellitt- og værballongmålinger samt CMIP5 fra Christys figur, men med en grunnlinje definert over 20 år (1981-2000). Jeg er trygg på at Stordahl, med sin ekspertise i statistikk, vil være helt enig med meg i at dette er en mer objektiv måte å presentere slike data på.

530x396 fig4Figur 4 Tropiske temperaturmålinger fra UAH og RSS for midt-troposfæren, værballonger og HadCRUT4 overflatedata sammenlignet med CMIP5 (fra Christy). Merk stort avvik mellom UAH_MT og RSS_TTT. Ballongmålingene (NOAA RATPAC-A) tilsvarer høyder i atmosfæren på respektive 5,6, 7,2, 9,2 og 13,6 km. Trender er basert på lineær regresjon av årlige verdier 1979 - 2016. Innskutt illustrasjon viser hvordan temperaturene er vektet i satellittmålingene (fra UAH og RSS). Gradienter (1979 - 2016) fra værballonger er vist med farger (rødt stiger og blått faller relativt til gradienten for overflatetemperaturen).

Som figur 4 viser framstår avviket mellom CMIP5-modeller og observasjoner fra RSS_TTT og representative værballongdata langt mindre enn i Christys figur når 20-års «baseline» benyttes.

Christy skjuler stort avvik / usikkerhet i satellittmålinger

Christy viser kun middelverdien av satellittmålinger. Når disse plottes separat ser vi at avviket mellom UAH_MT og RSS_TTT er så stort at begge ikke kan være representative for midt-troposfæren. Minst den ene - eller begge - må være feil.

Lineær regresjon gir stigningstakt på henholdsvis 0,08 og 0,19 oC/10 for UAH_MT og RSS_TTT (årlige verdier 1979 - 2016). Forskjellen utgjør en faktor på hele 2,4. Mesteparten av avviket oppstår etter 1995.

RSS_TTT viser raskere troposfærisk temperaturstigning enn overflatetemperaturen (HadCRUT4 – 0,15 oC/10 år), mens UAH_MT viser svakere stigning. De to datasettene gir altså motsatt svar på det viktige spørsmålet om «tropospheric amplification».

Utfordringen med å estimere temperaturen i forskjellige sjikt i de nederste få km av atmosfæren, fra skiftende satellitter i over 800 km høyde, er diskutert i denne artikkelen av Mears and Wentz (2016). Noe av årsaken til forskjellen mellom gruppene beskrives av John Abraham.

Spesielt å merke seg er at de to måleseriene behandler effekten av «diurnal drift», gradvis endring av måletidspunktet over samme sted, veldig forskjellig. Temperaturen som måles sent på ettermiddagen over Østlandet er forskjellig fra den som måles kl. 12:00 og må justeres.

John Christy skjuler det store avviket ved kun å operere med en middelverdi av satellittmålingene, både i teksten og figuren.

Christy skjuler at UAH_MT er påvirket av stratosfærisk avkjøling

Som nevnt synker temperaturen i nedre stratosfæren (figur 1). UAH_MT har klart høyere vekting av intervallet med stratosfærisk avkjøling enn RSS_TTT (figur 4). Kraftige negative gradienter (-0,25 til -0,75 oC/10 år) forsterker effekten og kan forklare ca. 40 prosent av trendavviket mellom målingene.

UAH_MT er betydelig påvirket av stratosfærisk avkjøling og viser derfor en flatere trend enn RSS_TTT.

Christy vekter også ballongmålingene med stratosfærisk avkjøling

Ja, men temperaturer fra værballongene (og reanalysene) viser også stort avvik fra CMIP5-modellene, vil sikkert Stordahl hevde. Problemet er at Christy inkludere stratosfærisk avkjøling også i disse.

Roy Spencer skriver på sin blogg (5. mars, 2016): «…according to John Christy….You need to do appropriate weighting of all pressure levels up into the lower stratosphere for MT. If you use only 850-300, you won’t sample the stratospheric cooling that MT includes, the warming trend will increase, and so you will get better agreement with RSS…”.

Dermed bekrefter Spencer at både UAH_MT og ballongmålingene som Christy viser er påvirket av stratosfærisk avkjøling. Christy erkjenner at uten denne effekten vil temperaturtrenden være mer i samsvar med RSS_TTT.

UAH_MT passer dårlig med værballonger

I figur 4 vises «uvektede» ballongmålinger for noen relevante høyder (5,6, 7,2, 9,2 og 13,6 km) fra NOAA RATPAC-A, for å sammenligne med UAH_MT og RSS_TTT.

Vektet middelverdi for begge satellittmålingene ligger 4 - 6 km over jordoverflaten. Bal_500 mbar, som tilsvarer en høyde på 5,6 km, er det nærmeste nivået med NOAA ballongmålinger.

Gjør vi som Christy og validerer satellittmålinger med ballongdata, observerer vi en gradient på 0,20 oC/10 år for Bal_500 mbar. Denne gradienten er nesten identisk med RSS_TTT (0,19 oC/10 år) men passer dårlig med UAH_MT (0,08 oC/10 år).

Derimot har Bal_150 (13,6 km) omtrent samme flate temperaturtrend som UAH_MT (0,05 mot 0,08 oC/10 år). Dette er konsistent med at UAH_MT er mest påvirket av stratosfærisk avkjøling.

Bekrefter "tropospheric amplification"

Som nevnt innledningsvis skriver Kjell Stordahl at et essensielt spørsmål for drivhusteorien er om vi kan observere “tropospheric amplification”.

530xfig5Figur 5 Temperaturgradienter fra NOAA RATPAC-A værballonger, overflatemålinger (HadCRUT4) og satellittmålinger beregnet ved lineær regresjon av årlige verdier. Alle periodene viser tydelig troposfærisk «hotspot» og stratosfærisk avkjøling. Blå/rød farge viser avkjøling/oppvarming relativt til overflaten (nøytral hvit).

Selv om værballonger ikke har like god global dekning gir de en langt bedre vertikal oppløsning enn satellittmålinger og gjør det mulig å etablere temperaturtrender for flere nivå. Som Christy skriver:

“Balloon stations are not evenly spaced throughout the Earth, but because the upper air is much more horizontally coherent in its features than the surface, a few balloons can represent a very large area in terms of temperature variability”.

Figur 5 sammenligner temperaturtrender for forskjellige nivå i atmosfæren for flere perioder. Gradienter er sensitive for start- og sluttidspunkt samt lengden av perioden.

Den lengste periode fra 1958 (start av værballongdata) viser de laveste gradientene og er i snitt påvirket av svakere drivhuseffekt. Perioden 1979 - 2016 er sterkest påvirket av vulkanutbruddene (figur 1). Tidlig «vulkansk» oppvarming i øvre lag gir lavere oppvarmings- og større avkjølingstrend over hele perioden.  

Perioden 1994 - 2016 er ikke påvirket av de store vulkanene samtidig som den dekker den såkalte «hiatus-perioden». Her stiger temperaturen dobbelt så raskt i deler av troposfæren som på overflaten.

Værballongene og RSS_TTT viser klar «tropospheric amplification» for alle perioder og nivåer opp til 10,4 -13,6 km. Bare UAH_MT, som er mest påvirket av stratosfærisk avkjøling, viser ingen slik effekt.

Ifølge Stordahl er det midt-troposfæriske båndet «av spesiell interesse fordi det dekker det området som er antatt å bli raskest oppvarmet ut fra IPCCs drivhusteori». Og ifølge Lindzen «the very signature of greenhouse warming».

Basert på disse utsagnene bekrefter altså observasjonene IPCCs drivhusteori.

IPCC AR4 stemmer godt med observert "tropospheric amplification"

Som Stordahl omsider innrømmer så representerer CMIP5 «prediction experiments» basert på forskjellige variabler. Derfor er det viktig å vite nøyaktig hvilke modeller som er inkludert i figur 3, noe som ikke er dokumentert i Christys senatshøring.

Noen modeller simulerte effekten av et hypotetisk «Pinatubo-type» vulkanutbrudd i 2010. Fra figuren kan det se ut som om Christy har inkludert slike modeller. Hvis så er tilfelle er det regelrett juks.

John Christy analyserte tidligere IPCC AR4, forløperne til CMIP5-modellene, med følgende resultat: “Examined… 49 IPCC AR4 model runs from 19 models (some were multiple runs of the same model) and calculated the SR median and 95% C.I. as 1.41 ±0.21” (Christy et al, 2010).

«Scaling Ratio» (SR) er definert som forholdet atmosfæregradient/overflategradient. For UAH_MT er SR 0,57 for perioden 1979 - 2016, altså langt fra det AR4-modellene predikerer.  

Bruker vi i stedet RSS_TTT og værballongmålinger fra nivåene 1,5 - 10,4 km varierer SR for disse fra 1,24 til 1,59 og passer utmerket med SR for IPCC AR4 som beregnet av Christy.

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

captcha 

200 ledige stillingerb

200 Tips oss

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

38


Redaktør: Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.å

Om: Info om Geoforskning.no

Annonsere: Informasjon og priser

Kontakt: Kontaktinformasjon Tips oss

Webløsning ©2013-15 av Web Norge. Skjerm: