Søndag 17.2.2019 - Uke 07
logo   128 000 besøkende i 2018

Samarbeidspartnere

Klimamodellene klarer ikke å gjenskape de naturlige klimavariasjonene, skriver Ole Humlum og Jan-Erik Solheim.


Det sentrale emne i klimadebatten er viktigheten av naturlige klimavariasjoner i forhold til menneskeskapte endringer, spesielt de siste 50-60 år. Klimapanelet IPCC og mange forskere mener at de menneskeskapte endringer er helt dominerende, mens en alternativ forskningsretning mener at de naturlige varisjoner fortsatt er dominerende.

Spesielt pekes det ofte på temperaturutflatningen de siste 15 - 16 år som tegn på at de naturlige endringer fortsatt dominerer. Mengden av atmosfærisk CO2 er jo steget betydelig i disse årene, men uten at det har resultert i stigende global lufttemperatur, som er den hovedparameteren klimamodellene beregner.

Ingen tviler vel på at naturlige klimaendringer er en realitet, og uten tvil har dominert global lufttemperatur inntil i hvert fall 1950. Det er derimot mindre klart i hvilket omfang dagens klimamodeller forsøker og evner å ettergjøre de naturlige klimavariasjoner. Den dominerende faktoren i klimamodellene er atmosfærisk CO2 (med følgevirkninger), men det opplyses ikke i hvilket omfang de naturlige variasjoner er forsøkt innbygget i klimamodellene.

Mye snakk om et kaotisk system tyder på at det ikke i stor grad er tilfelle, og at disse naturlige varisjoner grunnleggende betraktes som uforutsigbare.
I sin seneste rapport (IPCC 2007, Synthesis Report, side 39) skriver IPCC at:

«most of the observed increase in global average temperatures since the mid-20th century is very likely due to the observed increase in anthropogenic GHG concentrations”,

det vil si at minst 50 % av temperaturstigningen siden 1950 er menneskeskapt.

Ordene ‘very likely’ oversettes av IPCC med at sannsynligheten for konklusjonens riktighet er større enn 90 %. Godt nok benytter IPCC seg av en svært enkel form for statistikk – et såkalt ‘expert judgment’ - men det siterte utsagn betyr logisk at ifølge IPCC kan inntil 49,9 % av temperaturstigningen siden 1950 være helt naturlig.

Med andre ord: Ifølge IPCC kan de naturlige klimavariasjoner godt tenkes å forklare en betydelig del av nåtidens klimaendringer.

IPCC (2007) går derfor selv litt mer i detaljer med disse naturlige klimaendringene. Det skrives blant annet følgende (IPCC 2007, side 39):

“The observed widespread warming of the atmosphere and ocean, together with ice mass loss, support the conclusion that it is extremely unlikely that global climate change of the past 50 years can be explained without external forcing and very likely that it is not due to known natural causes alone. During this period, the sum of solar and volcanic forcings would likely have produced cooling, not warming».

Dette utsagnet er svært interessant, da IPCC åpenbart mener at de naturlige klimaendringer med mer enn 66 % sannsynlighet etter 1950 ville ha resultert i global avkjøling, om de var enerådende. Derfor må logisk hele oppvarmingen + noe ekstra siden 1950 være menneskeskapt ifølge IPCC! Dette peker på en sterkere innflytelse av CO2 enn det som ordet «most» vanligvis signaliserer.

Det synes dermed å være en klar selvmotsigelse mellom de to IPCC-uttalelsene på side 39 i Synthesis Report (2007). Det er derfor behov for å se nærmere på disse naturlige klimavariasjonene.  

Kan klimamodeller beskrive naturlige variasjoner?

En troverdig klimamodell som diagnostiserer mer enn 100 % av den globale oppvarming siden 1950 som menneskeskapt må naturligvis ha en god beskrivelse av de samtidige naturlige klimavariasjoner. Har den ikke det, blir det jo innlysende umulig å konkludere med at mer enn 100 % (eller 50 %?) av oppvarmingen skyldes menneskets aktivitet.

Om klimamodeller faktisk har god beskrivelse av de naturlige variasjoner vil vi derfor undersøke i det følgende. Som representativt eksempel på en av mange klimodeller tar vi modellen RCP85 fra CIMP5-generasjonen (samme modell som i vårt forrige innlegg om vulkaner), og plotter først beregningsresultatet av denne klimamodellen i samme diagram som den globale temperaturen (figuren under).

 530x351 fig1Figur 1. Global årsmiddeltemperatur siden 1860 ifølge HadCRUT4 (blå), samt modellert temperatur ifølge RCP85 (rød). År med viktige vulkanutbrudd er angitt.

Av denne figuren ser vi at flertallet av store temperaturfall beregnet av RCP85-modellen kan knyttes til år med store vulkanutbrudd. Fjernet vi effekten av disse, ville den beregnede temperaturen stige mer eller mindre monotont, i takt med den samtidige stigning av atmosfærisk CO2. Faktisk trenger vi slett ikke de komplekse klimamodeller, men kunne klare oss bare med en kurve som viser mengden av atmosfærisk CO2, hvilket i seg selv er et stort tankekors.

Men av figur 1 ser vi at klimamodellen (RCP85) ikke klarer å følge de øvrige årlige variasjoner i HadCRUT4-grafen, som representerer et svært viktig aspekt av den naturlige variabilitet. Spørsmålet er da om disse variasjoner kun er tilfeldig støy, uttrykk for klimasystemets kaotiske natur, eller om det likevel er en viss regularitet i disse?

Svaret på dette spørsmål kan bl.a. undersøkes med en wavelet-analyse, som er en matematisk metode til identifikasjon av periodisk regularitet i komplekse dataserier. Vi trenger ikke her å gå i detalj med denne matematiske metoden, men kan henvise til et par av våre publikasjoner (se referanselisten). Først ser vi på utviklingen siden 1860 av målt global årstemperatur, som gjengitt av HadCRUT4 (figuren under).

530x399 fig2Figur 2. Waveletdiagram av global temperatur siden 1860 ifølge HadCRUT4. Tiden (kalenderår) ses langs den ene horisontale akse, og identifiserte variasjoners frekvens (år-1) langs den andre. Den lodrette aksen viser hvor kraftige de identifiserte variasjonene er. Diagrammets topografi bør især betraktes innenfor den stiplede linjen, da områder utenfor kan påvirkes av randbetingelser. 

Analysen viser at de virkelige data (HadCRUT4) faktisk rommer informasjon om en viss periodisk regularitet, selv om de representerer et ‘blandet’ produkt fra mange enkeltstasjoner. Eksempelvis kan perioder på omkring 21 og 9,5 år identifiseres. Det ses også, at ikke alle identifiserte perioder er stabile, men noen kommer og går, og bidrar dermed til å gi dataserien et ‘kaotisk’ utseende.

Dermed kan det konkluderes at HadCRUT4 dataserien for globale temperatur siden 1860 faktisk rommer en viss periodisk regularitet, samt at topografien i figur 2 er denne naturlige variabilitets ‘visuelle signatur’. Det kan her tilføyes at en jevnt økende påvirkning av CO2 (eller annet) ikke vil komme tilsyne i dette diagrammet, da waveletanalysen tar sikte på identifikasjon av periodiske fenomen av kortere eller lengre varighet.

530x399 fig3Figur 3. Waveletdiagram av global temperatur siden 1860 ifølge klimamodellen RCP85. Tiden (kalenderår) ses langs den ene horisontale akse, og identifiserte variasjoners frekvens (år-1) langs den andre. Den loddrette aksen viser hvor kraftige de identifiserte variasjonene er. Diagrammets topografi bør især betraktes innenfor den stiplede linjen, da områder utenfor kan påvirkes av randbetingelser.

Deretter gjentar vi samme analyse på den tilsvarende dataserien fra klimamodellen (figuren over). Resultatet blir helt annerledes enn for den virkelige dataserie; diagrammet er tydeligvis helt flat innenfor den stiplede linjen. Dette betyr at den av klimamodellen beregnede dataserie ikke innholder noen form for periodisk regularitet overhode, det vil si at den helt mangler evne til å ettergjøre de naturlige variasjoner som kan sees i figur 2. Det er tydeligvis snakk om to forskjellige datapopulasjoner som ikke har stort til felles.

Klimamodellens dataserie siden 1860 domineres av den stigende mengde atmosfærisk CO2 samt seks vulkanutbrudd. Hverken vulkanutbrudd eller atmosfærisk CO2-stigning representerer periodisk regularitet -  derfor ser ikke waveletanalysen dem. Derfor er diagrammet i figur 3 flat i sin viktigste del innenfor den stiplede linjen. Klimamodellen RCP85 ettergjør så klart ikke de naturlige klimavariasjoner.

En tilsvarende mangel på evne til å ettergjøre naturlige klimavariasjonene finner vi også for andre klimamodeller. Det er derfor sterkt betenkelig, når IPCC likevel på dette grunnlag i 2007 konkluderte med at hele oppvarmningen siden 1950 skyldes menneskeskapte klimaendringer. Objektivt sett muliggjør dagens klimamodeller ganske enkelt ikke denne konklusjon, da de ikke er istand til å ettergjøre naturlige klimavariasjoner.

Periodiske variasjoner finnes i naturen - men ikke i modellene

Figur 2 demonstrerte eksistens av en viss periodisk naturlig regularitet på en relativt kort tidsskala. Datamaterialet (årsverdier) muliggjør naturligvis ikke påvisning av kortere, men velkjente periodiske variasjoner som eksempelvis sesongmessige og døgnlige variasjoner. Likeledes muligjør den relativt korte dataserien heller ikke påvisning av mulig lengre perioder. Der må man benytte lengre dataserier, f.eks. fra iskjerner.

Disse lange seriene viser flere lange periodiske variasjoner, eksempelvis omkring 60, 205 og 550 år. Det er derfor fullt mulig at den observerte temperaturstigning siden slutten av Den lille Istid helt eller delvis kan forklares med naturlig variabilitet. Det samme kan sies for temperaturstigningen etter 1950.

Klimamodellene er desverre i øyeblikket uegnet til å avgjøre slike viktige spørsmål, da de ikke evner å ettergjøre de naturlige klimavariasjonene. Denne manglende evne til god modellering av naturlige klimavariasjoner er for oss en supplerende grunn til å mene, at klimamodellene i deres nåværende form er verdiløse til klimaprognoser. Det er i særdeleshet selvinnlysende, at klimamodeller uten evne til å ettergjøre kjente naturlige klimavariasjoner ikke kan benyttes til å konkludere at disse ikke har betydning for nåtidens klimaendringer.

Vi finner det meget merkelig at når vi påpeker at ingen av klimamodellene stemmer med den faktisk observerte manglende oppvarming (i vårt innlegg av 14. juni) så får vi svar at det skyldes ”naturlige variasjoner” – som altså allikevel ikke er med i modellene!


REFERANSER
Global temperatur HadCRUT4: http://www.cru.uea.ac.uk/

Klimamodeller på KNMI Climate Explorer: http://climexp.knmi.nl/start.cgi?someone@somewhere

Humlum, O., Solheim, J.-E., and Stordahl, K. 2011. Identifying natural contributions to late Holocene climate change. Global and Planetary Change 79, 145-158. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818111001457

Humlum, O., Solheim, J-E. and Stordahl, K. 2012. Spectral analysis of the Svalbard temperature record 1912-2010. Advances in Meteorology. Volume 2012, Article ID 175296, 14 pages, doi:10.1155/2012/175296.

IPCC 2007. Climate Change 2007: Synthesis Report. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_report_synthesis_report.htm

Solheim, J.-E. og Humlum, O. 2013: Kan vi stole på klimamodellene? : http://www.geoforskning.no/klimadebatten/478-kan-vi-stole-pa-klimamodellene

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

captcha 

200 ledige stillingerb

200 Tips oss

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

phd030712s


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: