Ole Humlum skriver et utfyllende svar til Pål Prestruds innlegg «Humlums feil om kilden til atmosfærisk CO2-økning».
Prestrud skriver i sitt innlegg her på Geoforskning.no, at hvis mine kollegaer og jeg har rett i våre resultater om relasjonen mellom global temperatur og atmosfærisk CO2, kan vi være aktuelle kandidater for en Nobelpris. Det er vennlig av Prestrud å nevne denne muligheten, men jeg tror ikke at det blir aktuelt, i det minste for min del, blant annet fordi det ikke finnes en Nobelpris innen Fysisk Geografi.
Prestrud har for vane å benytte ordet «feil» om forhold som han ikke er enig i. Eksempelvis lurer han på hvordan en artikkel med «åpenbar feil» kan bli akseptert til trykking? Her kan jeg berolige Prestrud med at der ikke er feil i vår artikkel, men derimot kun snakk om at vi tolker de benyttede dataserier på annet vis enn han. Det er derimot snakk om et alvorlig fravik fra vanlig vitenskapelig tradisjon når Prestrud i sitt innlegg postulerer at mine kolleger og jeg ‘flere ganger tidligere har gjort elementære klimafaglige feil’, samt har ‘utmerket seg i den offentlige klimadebatten ved å innta ekstreme standpunkter basert på manglende eller svakt faglig fundament’. Alt dette fremføres uten dokumentasjon, og fremstår dermed som generaliserende postulater, uten mulighet for at den angrepne part kan forsvare seg. Denne type argumentasjon hører ikke hjemme i en ordentlig vitenskapelig debatt.
Prestrud reflekterer deretter litt over hvorfor og hvordan vår artikkel ble akseptert til trykking i Global and Planetary Change? Her kan jeg opplyse at den delen av prosessen som vi har innsikt i er foregått etter helt vanlige prinsipper for publikasjon i vitenskapelige tidsskrifter. Redaktøren innhenter referee-uttalelser fra forskere, som er godt inne i emnet. De kommer med sine bemerkninger og kritikk som vi svarer på, og etter moden overveielse endrer vi tilsvarende i manuskriptet. I vårt tilfelle foreslo den ene refereen blant annet at vi tilføyde enda et avsnitt med en bestemt analyse, hvilket vi innså var et godt forslag, og som naturligvis derfor ble fulgt. Da alt var besvart og endret til redaktørens tilfredshet, ble manuskriptet akseptert til trykking.
Det eneste som har vært uvanlig i hele forløpet er det forhold at vi ikke er informert av tidsskriftet om og tilbudt mulighet for å svare på kritikken som fremgår av de to korte artikler, som Prestrud støtter seg til. Det har inntil nå vært vanlig praksis for internasjonale tidsskrifter. Men ellers er alt foregått på hel vanlig vis. Man kan kanskje også undre seg litt over hvorfor det er nettopp er Prestrud som videreformidler denne kritikk; dels er de nevnte artiklene helt ferske, og dels er han vel ikke selv klimaforsker?
Nå, men Prestrud mener at de to nye kritiske artikler viser at vår artikkel (HSS2012) er feil i sin konklusjon. Vår konklusjon presenteres av Prestrud som «…showing that changes in the emission of anthropogene CO2 are not causing changes in atmospheric CO2.»
Her vil det være nyttig for leseren å vite at dette sitat er tatt ut av en større sammenheng i et enkelt analyseavsnitt i vår artikkel, samt at vi i et senere diskusjonsavsnitt skriver følgende:
«The maximum positive correlation between ocean temperatures and atmospheric CO2 is within a range from 0.45 to 0.48, depending on which dataset is considered (HadSST2, NCDC or UAH). With a sample size of 361 (number of monthly DIFF12 values) these correlation coefficients are highly significant at the 0.05 level, and correspond to a goodness-of-fit (r2) ranging from 0.20 to 0.23. This represents a fair degree of explanation, and far bigger than achieved by any other factor considered in the present analysis, but it also suggests that there are other factors beyond ocean surface temperature which have influenced observed changes in atmospheric CO2 since January 1980. Examples of such potential factors are changes in soil moisture, living biomass, volcanic eruptions, geological weathering processes, burning of fossil fuels, etc. The correlation between CO2 released by anthropogene sources and changes in atmospheric CO2 is not stable (Fig. 15), and not able to explain much of the observed increase in atmospheric CO2 since January 1980. »
Dette utdraget gir et mer rettvisende inntrykk av det som vi faktisk konkluderer med i den nevnte artikkel.
Et viktig poeng i vår artikkel (HSS2013) er at vi analyserer årlige endringer. Dette muliggjør å separere tidsrekkene (atmosfærisk CO2, temperatur osv.) i en trend og i en årlig endring. Artikkelen viser da også at det er korrelasjon mellom årlig endring i temperatur og årlig endring i atmosfærisk CO2 og at korrelasjonen er sterkere når det er måneders forsinkelse mellom temperatur og atmosfærisk CO2. Analyse av utviklingen år for år er derfor viktig også interessant.
Som analogi kan man tenke på en lang trapp. En fysiolog undersøker hvilken muskelgruppe som i særlig omfang er aktiv når en forsøksperson går opp et trinn. Analysen gjentas for alle trinn på trappen, og en enkelt muskelgruppe peker seg ut som særlig aktiv for dem alle. Derfor konkluderer fysiologen naturligvis med at den gjeldende muskelgruppen sannsynligvis også har vært særlig viktig for å bringe forsøkspersonen fra første til siste trinn på trappen, selv om dette strengt tatt ikke direkte er undersøkt.
Prestrud har i punkt 5 i slutten av sin artikkel konstatert at korrelasjonen mellom atmosfærens CO2-økning og de akkumulerte menneskeskapte utslippene er nær 100 prosent siden 1850. Prestrud går dermed i den fellen at han ikke analyserer årlige endringer, men holder seg til akkumulerte data. Enhver som analyserer sesongbetonte tidsrekker er påpasselig i å analysere årlige endringer og se hvordan endringene påvirker hverandre slik vi for så vidt har gjort i vår artikkel. Ved å basere seg på korrelasjon mellom akkumulerte data får Prestrud en korrelasjon på nær 100 prosent som forklares ved at de akkumulerte dataene i seg selv er jevnt stigende. Altså: To jevnt stigende tidsrekker med akkumulerte data vil alltid gi en meget høy korrelasjon, uten at det i seg selv forteller mye om deres innbyrdes dynamikk.
Prestrud referer til en rekke lenker med «gode omtaler» av vår og de to nye artikler. De gjeldende websider er alle typiske pro-IPCC websider, og man må ikke tro at debatten der er strengt nøytral i relasjon til vår artikkel og problemstillingen temperatur-CO2. Der opptrer blant annet beskyldninger om at det er påfallende at vi ikke benytter data for atmosfærisk CO2 fra Mauna Loa-observatoriet, da denne serien er lengre enn den globale serien som vi har benyttet. Vi har i våre analyser meget bevisst benyttet verdensomspennende CO2-målinger i stedet for målinger basert på kun ett geografisk punkt – dette for å verifisere de vitenskapelige funn på mer gyldig global basis. For øvrig er det poengtert på en av de websider som Prestrud refererer til at resultater basert på Mauna Loa-målingene i stor grad stemmer overens med resultatene i vår artikkel. Vi har også gjort egne analyser som bekrefter dette, som det vil fremgå nedenfor.
Men tilbake til de to artiklene som Prestrud støtter seg til. I utgangspunktet kan man konkludere med at også de bekrefter at endringer i CO2 følger etter endringer i temperatur (12-måneders endring, beregnet løpende for 2 års vinduer), og peker – som vi i HSS2012 – på spesielt oseanografiske prosesser som viktige for dette.
Hovedkritikken går på en enkelt del av vår samlede analyse av forskjellige faktorer. I denne delanalysen sammenholder vi årlige endringer i utslipp av CO2 fra fossile brensler med årlige endringer i atmosfærisk CO2. Begge kritiske artikler antar at menneskeskapt CO2 forblir lenge (100-300 år?) i atmosfæren, og hevder derfor at vi burde ha foretatt vår analyse med utgangspunkt i det summerte utslipp av CO2 fra fossile brensler. Faren ved analyse av akkumulerte tidsrekker er kort kommentert ovenfor, men det er naturligvis likevel et interessant poeng, som fortjener å bli vurdert, men samtidig må man ikke glemme at antakelsen om at menneskeskapt CO2 forblir lenge i atmosfæren ikke er enerådende. En annen mulighet er at halveringstiden er mye kortere, kanskje omkring 5 år. Her er siste ord neppe sagt ennå.
Forfatterne av de to artikler mener at den mer langsiktede trend (flere år) i atmosfærisk CO2 primært skyldes utslipp av CO2 fra fossile brensler, og ikke styres av naturen selv. Naturen forklarer kun de kortsiktede endringene. Imidlertid finner dette synspunktet ikke støtte i en supplerende analyse av observerte data som vises av figuren under.
Denne figuren viser resultatet av korrelasjonsanalyser for endringer av temperatur og atmosfærisk CO2 over tidsrom fra 1 til 8 år. Til analysen er benyttet tidsvinduer fra 2 til 16 år på dataseriene HadCRUT4 (global temperatur) og Mauna Loa (atmosfærisk CO2). I alle tilfelle finnes den høyeste korrelasjon når endringer i atmosfærisk CO2 inntreder etter endringer i temperatur, det vil si en relasjon identisk med det som er velkjent fra fortiden via iskjerneundersøkelser, og som beskrevet for moderne forhold i HSS2012.
Om det var slik at menneskeskapt CO2 styrer hovedtrekk av global temperatur (CO2-hypotesen), da skulle man forvente at det eksisterer et eller annet tidsvindu hvor endringer av atmosfærisk CO2 kommer innen endringer av global temperatur. Årsak må jo komme før virkning. Det ser ikke ut til å være tilfellet; for alle tidsvinduer finnes den høyeste positive korrelasjon for endringer av atmosfærisk CO2 etter endringer av global temperatur. Det hadde vært interessant om de to nye artiklene hadde påvist at det faktisk finnes et tidsvindu hvor endringer i CO2 kommer innen endringer i global temperatur. Men det er ikke tilfellet.
Et interessant forhold er imidlertid oppholdstiden for menneskeskapt CO2 i atmosfæren, så vi kommer tilbake til denne fortsatt uavklarede debatt. Et vanlig argument for lang oppholdstid er forholdet mellom de to naturlig forekommende isotopene 12C og 13C, hvorav 12C er den absolutt mest vanlige. Forholdet 13C/12C minskes gradvis over tid, svarende til at det relativt blir mindre 13C i atmosfæren.
Utslipp av menneskeskapt CO2 er relativt beriket på det lette isotopet 12C, der den gradvise endringen av 13C/12C ofte tas som bevis for at nåtidens stigning av atmosfærisk CO2 er menneskeskapt, som også angis av Prestrud. Dette resonnementet forutsetter imidlertid at de langt større (størrelsesorden+) naturlige utslippene og opptakene ikke selv bidrar til endring av forholdet 13C/12C. To foredrag i april her i Oslo av professor Murry Salby fra Macquaire University i Sydney setter imidlertid spørsmålstegn ved riktigheten av denne antakelsen. Dermed blir det vanskelig å si noe sikkert om årsaken til nåtidens atmosfæriske CO2-stigning ut fra forholdet mellom de to karbonisotoper.
Prestrud nevner også loven om massens bevarelse som et argument (også angitt i den ene kritiske artikkelen) for viktigheten av menneskelige CO2-utslipp som forklaring av nåtidens atmosfæriske CO2-stigning. Loven tilsier at 1) den årlige nettotilveksten av karbon i atmosfæren må være summen av 2) det menneskeskapte bidraget, 3) de naturlige opptaksprosesser, samt 4) de årlige utslippsprosesser. Her er vi enige. Prestrud nevner også at de to første faktorene er relativt godt bestemte, mens de to siste ikke er det. Dette er vi også enige om. Her er det imidlertid samtidig viktig å innse at de fire nevnte størrelser har helt forskjellig størrelsesorden, noe som man lett glemmer når man bare betrakter massebevarelsesformelen som gjengitt i innlegget til Prestrud. Betydningen av de relative størrelsesforhold fremgår derimot av figuren under.
Her er det oppgitt omtrentlige størrelser for den årlige utveksling av karbon mellom landjord + hav og atmosfæren, ifølge oppslag 23. mai 2013 i Wikipedia og NASA Earth Observatory. Det menneskeskapte årlige bidraget er omkring 9 milliarder tonn (søyle 1), mens atmosfærens nettotilvekst er litt mindre enn det halve, omkring 4 milliarder tonn (søyle 3). Ofte konkluderes det derfor med at litt under halvparten av menneskeskapt karbon forblir i atmosfæren, mens resten opptas av naturen. Andre kilder opplyser gjerne litt lavere verdier for det menneskeskapte bidrag, men det er uten betydning for det følgende.
Det som ofte glemmes i denne massebalansebetraktning er den store usikkerheten knyttet til de to virkelig store naturlige bidrag (søyle 2). Størrelsen av disse er langt i fra så godt bestemt som det menneskeskapte bidrag og nettotilveksten. Her har jeg skjønnsvis satt usikkerheten til ± 10%, hvilket ikke er spesielt mye. Det går frem av søyle 2 at i så fall er den samlede absolutte størrelsen av usikkerheten på de naturlige opptak og utslipp betydelig, og langt større enn det menneskelige bidraget. Den relativt lille nettoøkningen (søyle 3) kan i prinsippet like så vel skyldes en naturlig dynamisk ubalanse mellom naturlig opptak og utslipp, som den trenger alene å forklares med det menneskeskapte bidraget (søyle 1). Menneskeskapt CO2 er så klart et bidrag til stigningen av atmosfærisk CO2, men kanskje det hadde vært stigning selv om dette bidraget ikke hadde eksistert. Så inntil vi har et langt mer detaljert innblikk i alle relevante naturlige prosesser aktive i naturens karbonsyklus, bør man være varsom med å konkludere at den øyeblikkelige nettostigning av CO2 i atmosfæren ene og alene skyldes utslipp av menneskeskapt CO2. Figuren over viser tydelig at stigningen like så godt kan komme fra naturen selv, i større eller mindre grad.
Der er i dag flere forhold som tilsier at vi ennå ikke har detaljert forståelse av karbonkretsløpet, og derfor bør være meget forsiktig med å konkludere mye ut fra simple regneeksempler. Som eksempel på den manglende innsikten kan det nevnes at man for omkring 10 år siden konkluderte med at naturen åpenbart var i stand til å oppta omkring halvparten av det menneskeskapte utslippet av CO2. Man fryktet derfor at i takt med at havene ble varmere, ville dette opptaket minske som konsekvens av Henrys lov. Dette ville lede til en ekstra rask stigning av atmosfærisk CO2, og dermed en akselererende temperaturstigning.
Vi kan i dag se at det helt motsatte er skjedd: Den årlige stigningen av atmosfærisk CO2 har siden 2002 stagnert på omkring 2 ppm, selv om det menneskelige utslippet fortsatt øker raskt. Dette demonstrerer at naturen tar opp mer og mer CO2, helt i strid med forventningene. Forklaringen på denne uventede utviklingen ligger sannsynligvis i de store naturlige opptak og utslipp med tilhørende usikkerheter. Og sist, men ikke minst, også den globale temperaturen har opphørt med å stige siden årtusenskiftet.
Disse observerte forholdene – som alle vel er enige om – demonstrerer to viktige ting: 1) Mange forhold knyttet til karbonkretsløpet er ennå ikke detaljert forstått, og 2) relasjonen mellom temperatur og atmosfærisk CO2 er ikke så entydig som foreskrevet av klimamodellene. Der er ingen tvil om at CO2 er en klimagass, men temperaturfølsomheten for CO2 er sannsynligvis en god del mindre enn det som vanligvis antas. Der er grenser for hva som kan konkluderes om årsaken til den nåtidige stigning av atmosfærisk CO2 ut fra loven om massebevarelse, i det minste så lenge karbonkretsløpet ikke er detaljert forstått på alle nivåer.
Muligens finnes det en mulighet til ervervelse av ny viten gjennom et detaljert studie av de gamle målinger av atmosfærisk CO2, som finnes fra lenge før de moderne observasjoner med ny måleteknikk startet i 1958? Dessverre døde den tyske forsker Beck innen han fikk fullført og publisert sine studier av dette unike observasjonsmaterialet. Også studier av relasjonen mellom atmosfærisk CO2 og gamle bladers stomata (spalteåpninger) åpner opp for nyskapende studier om atmosfærisk CO2 og temperatur tilbake i tid, samtidig som de gjør det mulig å vurdere betydningen av diffusjon av CO2 innesluttet i iskjerner. Ja, der er nok av interessante forskningsoppgaver om variasjoner av atmosfærisk CO2 som ligger klar og venter på å bli utnyttet.
Så samlet må man konkludere med at klimavitenskapen så langt fra er avgjort, og sannsynligvis ikke blir det på lang tid, om noensinne. Forskere tilhørende IPCC-skolen kan helt eller delvis ta feil, og det samme bør naturligvis sies om de forskerne, som undertegnede, tilhører skolen om de naturlige klimavariasjoners betydning. Det er derimot ønskelig med en profesjonell og konstruktiv debatt om forskjellige tolkninger, også selv om de ikke alltid er politisk korrekte. Kun da kan de politiske beslutningstakerne ha tillit til at de faktisk treffer beslutninger basert på et allsidig vitensgrunnlag.
REFERANSE
Humlum, O., Stordahl, K. and Solheim, J-E. 2012 (HSS2012). The phase relation between atmospheric carbon dioxide and global temperature. Global and Planetary Change, online version August 30, 2012. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818112001658?v=s5.
