All modellering av fysiske prosesser er beheftet med visse mangler. Jeg har derfor bedt våre hjemlige klimaforskere om å forklare det norske folk hvilke problemer som oppstår når man skal simulere klimaet, men de har ikke svart. Jeg vil derfor gjøre rede for det som trolig er det største problemet – og komme med et innspill om hvordan klimaforskerne kunne ha omgått problemet.
Bakteppet er at da FNs klimapanel (IPCC) ble opprettet i 1988, mente fagmiljøet at en dobling av CO2-innholdet fra førindustrielt nivå (280ppm) ville føre til at den globale gjennomsnittstemperaturen ville øke fra minimum 1,5 til maksimum 4,5 °C. Hovedoppdraget til IPCC var å redusere usikkerheten for temperaturanslaget.
Fagmiljøet valgte å løse oppdraget ved å lage dynamiske modeller av klimaet ved å simulere prosesser som påvirker klimaet. Datamodellene har blitt stadig mer avanserte i den forstand at de inkluderer flere prosesser. Man skulle derfor tro at forskerne nærmet seg en avklaring, men usikkerheten har økt – fra et temperaturspenn på 1,5 til 4,5 °C i de første modellene til mellom 1,5 og 6,0 °C i de seneste modellene. Hva kan grunnen være?
Problemet med å modellere klimaendringer, kan illustreres med hvordan en pendel kommer til ro. Selv om vi kan sette opp likningene som beskriver hvordan den beveger seg, går det ikke lenge før den simulerte pendelen er ute av fase med den fysiske – og avviket øker med tiden. Det er (de ikke-lineære) friksjonskreftene knyttet til bevegelse som er syndebukken. Klima består av mange «pendler» som dessuten er «koblet» sammen, dvs. de påvirker hverandre. Jo flere «pendler» man bygger inn i modellene, dess vanskeligere blir det. Ikke noe dataprogram vil kunne rydde opp i dette problemet.
Om klimaforskerne ikke var klar over det i starten, så ble de det etter hvert. På side 774 i tredje fagrapport, som kom i 2001, står det nemlig at:
“In climate research and modelling, we should recognize that we are dealing with a coupled non-linear chaotic system, and therefore that long-term predictions of future climate state is not possible.” (min utheving).
Her står det svart på hvitt at klimamodeller ikke kan gi rett svar. Til tross for det, fortsatte fagmiljøet å bygge stadig flere mer avanserte klimamodeller (hver av datamodellene består av cirka én million programmeringslinjer – som tilsvarer ~20 bøker). Noen hadde nemlig funnet en «løsning» på problemet. Man regnet ut den aritmetriske middelverdien av de ulike temperaturbanene – og fremhevet den i alle relevante figurer, se figur som er hentet fra Store norske leksikon:
Men, for å kunne regne ut middelverdien, måtte man legge til grunn at alle modellene var likeverdig – «en stemme for hver modell» (AR5, s. 755). Dette gjorde de selv om de i et annet kapittel skrev at modellene ikke var likeverdige – de «er alternative representasjoner av jordas respons» (s. 1036). Forfatterne av fagrapporten valgte å ikke opplyse om dette metodiske problemet i figurtekstene. Man må altså lese to forskjellige (sic) kapitler i hovedfagapporten for å få med seg denne faglige tilsnikelsen – noe jeg for øvrig tok opp i en kronikk i Nettavisen for snart to år siden.
I fysikk finnes det heldigvis måter å løse problemer på slik at man omgår friksjonskreftene. Hvis vi for eksempel bare vil vite sluttilstanden til en pendel, kan vi bestemme den helt eksakt ved hjelp av energibetraktninger – uten å ha observert en pendel. Oppgaven blir så enkel at den kan løses med papir og blyant – og fysikk fra videregående skole. Dette er en type tenkning/tilnærming som kan overføres til jordas energibalanse, dvs. klimaet på jorda.
Det har vist seg umulig å måle hvor mye mer av varmestrålene jorda sender fra seg som returneres til jordas overflate når CO2-innholdet øker. Vi kan imidlertid bruke kvantemekanikken, som kom tidlig på 1900-tallet, til det. FNs klimapanel har imidlertid ikke lagt frem noen slik analyse.
Hadde man gjort det, kunne man brukt den nye energilikevekten for jorda til å estimere den nye likeveksttemperaturen. Det vil rett nok ta lang tid å oppnå den. Havet er nemlig stort og fungerer som et enormt kjøleelement. Overflatevannet vil, i likhet med landjorda, imidlertid varmes opp relativt raskt, men på grunn av havets sirkulasjonsstrømmer vil det ta flere tusen år før hele havet kommer i termisk «likevekt».
En varmere havoverflate vil gi fra seg mer vanndamp som også er en kraftig drivhusgass. Det har også vist seg umulig å måle hva mer vanndamp betyr for jordas energibalanse, men også her kommer kvantemekanikken oss til unnsetning. Fordi CO2 og vanndamp stopper noen av de samme varmestrålene, må man se på hva disse to drivhusgassene samlet betyr for energibalansen – og dermed den globale gjennomsnittstemperaturen.
Temperaturen har økt svært ulikt rundt om på kloden. Temperaturøkningen har vært størst på nordkalotten. Det har FNs klimapanel problemer med å finne ut av, men det skyldes trolig klimaets mange tilbakekoblingsmekanismer.
Én av disse er at mer CO2 i lufta vil kunne føre til at det kommer mer vanndamp fra trærne som vokser seg større og på nye steder, så som over skogsbeltet som omkranser Polhavet. Det betyr at den arktiske skogen kan sette i gang en regional oppvarming på egen hånd. Dette har FNs klimapanel ikke tatt høyde for hverken i sine modeller eller i analysene som de presenterer i fagrapportene.
Siste hovedfagrapport er på hele 4 000 sider. Den forrige, som kom i 2013, var på nesten 1 500 sider. Det er krevende lesning. Ikke på grunn av lengden, men rapportene minner meg om avhandlinger fra middelalderen – den gang «alt» var mulig og «ingenting» var utelukket.
Den vitenskapelige metoden endret på det. Den kom med et krav om matematisk presisjon, dvs. det man kom frem til måtte være tydelig på hva som var utelukket – slik Newtons teorier utelukker alle tenkbare baner til en kanonkule unntatt «én». FNs klimapanel, derimot, skyter med mange forskjellige «kanoner» – de «teppebomber» fremtiden med over 100 tenkbare temperaturbaner. Ingen er utelukket.
Det vil selvfølgelig også være usikkerhet knyttet til den tilnærmingen jeg argumenterer for, men tenkningen møter ingen metodiske hindre – slik en modellering av klimaet gjør.
Uansett, satsningen på å lage dynamiske modeller for klimaet fremstår som et faglig blindspor. Det var heller ikke det fagmiljøet ble bedt om å lage. Hovedoppdraget gikk ut på å si noe om hvor mye temperaturen økte for en gitt økning i atmosfærens innhold av CO2. Det er et mye enklere problem.
Det kan løses ved å tenke før og etter, dvs. energi (jf. pendelen). Det var slik 1800-tallets klimaforskere tenkte. Og kom med fundamentale bidrag. Kvantemekanikken setter oss i stand til å ta et nytt steg. Det steget har klimaforskerne hoppet over.
På tide at noen trekker ut stikkontaktene?
PER ARNE BJØRKUM
Klimaanalytiker og professor emeritus ved Universitet i Stavanger
