sunnuntaina, lokakuuta 14, 2007

Ilmastomyytti: "Ilmastomallit ovat väärässä eivätkä edes osoita tulevaisuudessa paljoa lämpenemistä"

Tämä on todella yleinen väite nettikeskusteluissa. Mitä tiede sanoo asiasta?


Kuvassa on 8 eri mallinnusta, jotka kaikki osoittavat yli 2 asteen lämpenemistä tämän vuosisadan aikana. Kuvan käyttöoikeudet ja lyhenteiden tarkoitukset täällä. Malleja, joissa ei lämpenemistä tämän vuosisadan aikana odoteta ei ole. Kaikki tutkimukset ja kaikki mallinnukset ovat sitä mieltä, että ilmasto lämpenee tällä vuosisadalla huomattavasti.

Tässä kohtaa skeptikot ottavat yleensä aseeksi sen, että Hansenin pari vuosikymmentä sitten tehdyt mallinnukset olisivat menneet täysin pieleen. Tämä on valhe.


Aiheesta mm. NASAN GISSin sivuilta, josta kuva on otettu. Myös Grist kirjoittaa asiasta. Avataanpa kuvaajaa vähän.

Punainen viiva perustuu mitattuihin lämpötiloihin. Skenaario A on mallinnettu sen mukaan, että kasvihuonekaasupitoisuus nousee erittäin nopeasti ja suuria tulivuorenpurkauksia ei tapahdu. Skenaario B, joka Hansenin mielestä oli todennäköisin, oli, että kasvihuonekaasupäästöt kasvavat melko nopeasti ja että 1990-luvun puolivälissä tulisi suuri tulivuorenpurkaus. Pinatubo purkautui 1991, joten tämä malli on erittäin lähellä sitä, mitä todella tapahtui. Skenaario C on muuten sama kuin B, mutta skenaariossa kasvihuonekaasupäästöjä rajoitetaan voimakkaasti globaalilla tasolla.

Skeptikoiden usein käyttämä kommentti "Hansenin mallinnukset olivat 300 % pielessä" perustuu siis valikoituun ääriesimerkkiin, ei Hansenin todennäköisimpään malliin.

EDIT: Paljon lisää tästä aiheesta mm. Logical Sciencen sivuilla.

6 kommenttia:

JeanS kirjoitti...

Kuinka monta olkiukkoa ajattelit ehtiä tappaa vielä tänä vuonna?

Ei kukaan väitä etteivätkö mallit osoittaisi lämpenemistä. Eikä mallien vääryyyttä osoiteta pelkällä yhdellä Hansenin pieleen menneellä ennusteella. Lukisit ihan alkuun vaikka ihan alkuperäisiä ilmastomallipapereita, ja kommentoisit niiden kontrollisimulaatioita. Ehkä sitten voitaisiin kekustella mallien "hyvyydestä".

Joko olet saanut Moncktonin paperin luettua ja voisit kommentoida sitä? Se kun nimenomaan liittyy näihin ilmastomalleihin ja AGW-lämpenemiseen...

Käyräsi on muuten lähes kymmenen vuotta vanha, havainnot loppuvat (yllättäen) vuoteen 1998... Tuossa Hansenin kuva päivitettynä käyttäen HADCRU-lämpötiloja. Nyt ollaan reilusti jo C skenaarionkin alla!

"kasvihuonekaasupäästöjä rajoitetaan voimakkaasti"

Vale! Hansenin skenaario C oli sellainen että kasvihuonekaasujen määrät lakkaavat kasvamasta vuonna 2000. Hansenin tarkoitus oli rajata mahdolliset vaihtoehdot skenaarioiden A ja C sisään, nyt ollaan C:n alapuolella joten mallin ennuste on pielessä -- ja pahasti.

Tuossa Hansenin selitys kuvan skenaarioista:

"Scenario A has a fast growth rate for greenhouse gases. Scenarios B and C have a moderate growth rate for greenhouse gases until year 2000, after which greenhouse gases stop increasing in Scenario C. Scenarios B and C also included occasional large volcanic eruptions, while scenario A did not. The objective was to illustrate the broad range of possibilities in the ignorance of how forcings would actually develop. The extreme scenarios (A with fast growth and no volcanos, and C with terminated growth of greenhouse gases) were meant to bracket plausible rates of change. All of the maps of simulated climate change that I showed in my 1988 testimony were for the intermediate scenario B, because it seemed the most likely of the three scenarios."

Tuukka Simonen kirjoitti...

Ilmeisesti et ole tietoinen siitä, kuinka matalalla tasolla suuri osa ilmastonmuutoskeskustelusta käydään. Todella moni pitää malleja täysin väärinä ja selittävät Suomi24:llä silmät kirkkaana, että suurin osa tiedemiehistä ennustaa ilmaston jäähtymistä.

Moncktonin paperi on edelleen lukematta... hyvä kun muistutit.

Jos katsot tuota linkittämääsi HADCRU3-kuvaajaa niin huomaat, että jo sen lähtötaso on ollut alempana kuin skenaariot ja sen aikaiset pinnasta mitatut lämpötilat, joten skenaariot B ja C ovat mallintaneet lämpenemistrendejä erittäin hyvin.

Jos sinusta "kasvihuonekaasujen määrät lakkaavat kasvamasta vuonna 2000" ja "kasvihuonekaasuja rajoitetaan voimakkaasti" ovat kaksi eri asiaa, niin kerropa, miten globaalilla skaalalla kasvihuonekaasut pysyisivät vuoden 2000 tasolla muuten kuin voimakkaalla rajoittamisella?

Huomaan lievää liioittelua kommenteissasi. HADCRU3-käyrä on kautta linjan ja myös lopussa noin 0,1 astetta alle skenaario C:n ja skenaario B on lopussa 0,2-0,3 astetta korkeammalla. "pielessä ja pahasti" -> jos joku ennustaa kymmeniä vuosia ilmastoa eteenpäin ja alku- ja lopputasojen ero todennäköisimmässä mallissa ja mitatuissa lämpötiloissa on 0,1-0,2 astetta, niin ei se kyllä pahasti pieleen ole mennyt. Vai kuinka? Etenkin, kun tulivuorenpurkaukset yms. ovat aika vaikea ennustaa vuosikymmeniä eteenpäin.

surreal kirjoitti...

Jos pystyisimme mittaamaan globaalin pintalämpötilojen keskiarvon 0.1-0.2C tarkkuudella, niin se olisi jo edistystä nykyiseen. Mallien tuottamat projektiot seuraavat pitkälti asetettuja parametreja ja parametreistä meidän on tärkeä puhua. Kuten todettua muutama kymmenys pois 1900-luvun lämpenemisestä (kuten auditoinnin valossa näyttää tällä hetkellä todennäköiseltä), suurempi merkitys muille ilmastopakotteille (kuten heterogeeniset maankäytön muutokset, paljon vertaisarvioitua tutkimusta viime vuosilta), kysymysmerkki ns. global dimming-ilmiön vaikutukselle (positiivisia yölämpötila-arvoja saastuneesta Itäisestä Aasiasta) ... ja projektoituvat numeeriset arvot ilmastosensitiivisyydelle laskevat. Yhtälö on lopulta tavattoman yksinkertainen. Vähemmän selitettävää lämpötilannousua (ks. McIntyre, Watts), vähemmän korvattavaa lämpötilanlaskua (dimming), pienemmällä arvioidulla osuudella CO2:lle (muut pakotteet), niin ilmastosensitiivisyys laskee.

Mutta ei päästetä modelleja vielä näin helpolla. Modellit modelloivat kyllä parametriensa mukaisesti, mutta silloinkin suurella hajannalla. Uusimmassa IPCCn raportissa hajanta taisi olla 1.4C-6.3C, edellisessä 1.4C-5.8C, tai ainakin näiden suuntaisesti. Kuinka luotettavia mallit ovat näin suurella vaihteluvälillä? Debaattia siitä, miksi jotkin toiset mallit (keskimääräisiä arvoja saaneet) olisivat parempia kuin toiset (ääriarvoja saaneet) IPCC ei käynyt. Päinvastoin IPCC jopa päättyi käyttämään joitakin multimodelloituja arvioita (ts. kun kaikki mallit eivät voi olla oikeassa, niin silloin kaikki ovat ja suuren hajannan numeerisista arvoista lasketaan keskiarvo!).

jeans, nyt kun lienet kuulolla, oletko sama jeans, joka on satunnaisesti osallistunut auditointityöhön McIntyren sivulla?

JeanS kirjoitti...

[Sorry jos tulee tuplat, eka ei tuntunut tulevan läpi.]

Olet oikeassa, en hirveästi jaksa seurata suomi24-tyyppisiä paikkoja, joiden argumentaatio on tasolla "aamulla oli kylmä/kuuma, ilmastonmuutos on roskaa/totta". Mutta sinun blogisi tarkoitus lienee kumota skeptikkojen myyttejä, eikä terävöittää riviskeptikkojen argumentteja ;-)

Nuo käyrät on muistaakseni normalisoitu vuosien 1951(?)-1980 keskiarvoon. HADCRU on huomattavasti alkuperäistä parempi määrittämään mallien onnistumista, sillä se on globaali (maa+meri) lämpötilasarja kun taas Hansenin alkuperäinen on pelkkä maa-asemiin perustuva (ylöspäin biassoitunut, joka lienee otettu vertailuun 1988 kun silloin ei muuta ollut saatavilla.

"miten globaalilla skaalalla kasvihuonekaasut pysyisivät vuoden 2000 tasolla muuten kuin voimakkaalla rajoittamisella?"

Niin, tuossa Hansenin alkuperäisessä simulaatioissa ei ole pyrittykään mallintamaan hiilenkiertoa/päästöjä vaan siinä on suoraan oletettu tietynlaisia pitoisuuksia. Siksi voikin sanoa että se on todella pahasti pielessä: olemme käyrän alapuolella, jonka oletuksiin tuskin olisi riittänyt että ihmiskunta olisi lopettanut fossiiliperäiset päästöt ennen vuotta 2000.

"jos joku ennustaa kymmeniä vuosia ilmastoa eteenpäin ja alku- ja lopputasojen ero todennäköisimmässä mallissa ja mitatuissa lämpötiloissa on 0,1-0,2 astetta, niin ei se kyllä pahasti pieleen ole mennyt. Vai kuinka? Etenkin, kun tulivuorenpurkaukset yms. ovat aika vaikea ennustaa vuosikymmeniä eteenpäin."

Tuolla logiikalla mikä tahansa lämpenemistä ennustanut malli olisi oikeaan osunut... perustui se sitten fysiikkaan tai astrologiaan. Hansenilla kävi kaiken lisäksi tuuri: aikajaksolle osui yksi merkittävä tulivuorenpurkaus.

Mutta kuten sanoin, oleellisempaa kuin Hansenin ennusteiden paikkaansapitävyys on tarkastella yleisemmin näiden mallien toimivuutta. Paras tapa siihen on lueskella alkuperäisiä lehtiartikkeleita. Suosittelen erityisesti tarkkailemaan kontrolliajojen sateisuutta. Alkuun pääset vaikka lukemalla "Suomen virallisen" ennusteen eli

Jylhä, K., Tuomenvirta, H. & Ruosteenoja, K. 2004: Climate change projections for Finland during the 21st century. Boreal Env. Res. 9: 127–152.

Katso erityisesti kuvaa 5 (ja siihen liittyvää tekstiä). Mielestäni täytyy olla aika idealisti, että pystyy luottamaan tuollaiset kontrollitulokset antavan mallin ennusteisiin.

Muuten, ilmastomallien todellinen ns. landmark-paperi on ns. Charney raportti (1979). Saatavilla täältä.
Varsin mielenkiintoista luettavaa, kts. mm. ilmastosensitiivisyysarvio mihin päädyttiin 30 vuotta sitten! Huomaa myös prefacen lopusta "kiitoslistalta" kaksi nimeä (JH, RL) jotka ovat edelleen debatissa mukana! Veikkaisin etteivät ko. herrat ole puheväleissä ;-)

Surreal: Kyllä. Osallistun keskusteluun välillä myös tiede.fi sivuilla, joiden kautta tänne Tuukan sivuille alkujaan eksyinkin.

Kaikesta huolimatta täytyy nostaa Tuukalle hattua; mielestäni näihin viimeaikaisiin postauksiin on ilmestynyt myös pieni kriittinen sävy eli ne eivät ole aivan suoria kopioita vastaavista englanninkielisistä sivuista. Vuosi vielä ja Tuukka on tiukka ilmastoskeptikko ;-)

Anonyymi kirjoitti...

Hyvä Tuukka,

ensiksi haluan kiittää sinua siitä työmäärästä ja vilpittömyydestä, jolla olet ilmastokeskusteluun osallistunut.

Kommentoin seuraavaksi kolmelta suunnalta.
Pitempään keskusteluun en aio asiasta ryhtyä.

1. Listaamalla puolikymmentä lämpenemistä osoittavaa laskennallista mallia et mitenkään pysty argumentoimaan, että ne olennaisesti varmentaisivat toisiaan. Miksi näin on?
Kaikkien näiden mallien olennaiset puutteet
ovat pitkälti samoja itse matematiikan aiheuttamien komplikaatioiden takia.

Mallit huomioivat uskollisesti vain sen osan fysiikasta, jota on helppoa ja halpaa simuloida numeerisesti. Esim. pilvienmuodostus on hyvin lokaali ilmiö, ja sen tarkka mallintaminen vaatisi paljon tiukempaa avaruus- ja aikadiskretaatiota, kuin ilmamassojen liikkeen ja termodynamiikan huomioiminen. Kaikki tämä ei ole käytännössä tehtävissä.

Näinollen ilmastomallit (ja kaikki muutkin mallit vähänkään monimutkaisista ilmiöistä) sisältävät ad hoc -parametrivirityksiä, jotta ne eivät tuottaisi karkeasti fysiikan lakeja rikkovia tuloksia. Olen ymmärtänyt, että esimerkiksi pohjoisten alueiden virtausmekaniikka on erittäin komplisoitunutta, ja joissakin malleissa käytetään hyvin voimakkaita, keinotekoisia viskositeettivaimennuksia (ilma korvataan siirapilla). Muutoin malli karkaisi käsistä simuloitaessa pitempiä aikavälejä.

Jonkinlainen ymmärrys esim. lentokonetekniikan virtausmekaanisten ongelmien vaikeudesta asettaisi realistisempaan kontekstiin sen, mitä ilmastomalleilta voidaan olettaa saatavan. Sentään turbiinin siivekkeen virtauslaskenta sekä tuulitunnelikokeet ovat paljon yksinkertaisempi ja rajatumpi ongelmakenttä kuin kokonaisen planeetan ilmasto. Muistuttaisin, että niinkin yksinkertaista (sic!) laitetta kuin lentokonetta pitää
koelentää, koska mm. virtausprofiilien tietokoneellinen mallintaminen ei ole eksakti tiede.

Numeerisen mallin rakentaminen _ei_ mene niin, että joukosta fysiikan lakeja ja vakioita rakennetaan kertaheitolla tietokonekoodi, joka sitten tuottaa ikuisia totuuksia. Tosiasiassa tilanne on paljon likaisempi, ja viime kädessä mallin validoi ainoastaan se, missä määrin se vastaa riippumattomia empiirisiä havaintoja.

Kaikesta tästä löydät huomattavan paljon kriittisiä asiantuntijakommentteja vain nettiä selaamalla. Enempi auttaisi teoreettinen ja käytännöllinen kokemus matemaattisesta systeemi- ja säätöteoriasta, osittaisdifferentiaaliyhtälöistä, numeerisesta analyysistä, sovelletusta fysiikasta, virtausmekaniikasta, etc..

Lyhyesti: vaikka ilmastomallit ovat parhaimmillaan toisista riippumattomien tutkijaryhmien tekemiä, ne ovat kaikki alisteisia samoille numeerisen analyysin lainalaisuuksille. SIksi ne _eivät_ ole toisistaan riippumattomia toistokokeita.

2. Ilmastotieteellinen keskustelu ei enää näytä toteuttavan empiirisen tieteen pelisääntöjä. Jos hevosen hampaat halutaan laskea, niin parasta on katsoa hevosen suuhun (tehdä eksperimentti), eikä tutkia mitä Aristoteles on asiasta sanonut (teoreettisia tarkasteluita).

Kuten hyvin tiedät, kerrostumista saatuihin aikasarjoihin liitetty havainto on, että nimenomaan hiilidioksidipitoisuuden nousu seuraisi viiveellä lämpötilan nousua. Tätä havaintoa on noteerattu hyvin vähän ilmastokeskustelussa; silti se saattaa olla juuri sellainen yksittäinen, riippumaton, kova fakta, joka erottelee jyvät akanoista.

On sinällään totta, että hiilidioksidipitoisuuden noususta syntyy positiivinen takaisinkytkentä lämpötilaan (kasvihuoneilmiö); kääntäen lämpötilan nousu vähentää hiilidioksidin liukenevuutta meriveteen (kaasujen liukenevuuden laki nesteeseen). Tämä on alkeiskurssifysiikkaa.

Olennaista on se, kumpi näistä takaisinkytkennöistä on merkittävämpi. Tämän asian kokeellinen määrittäminen on "parametrinestimointitehtävä", jossa nimenomaan syiden ja seurauksien välinen _viive_ (ts. fysiikan kausaalisuus) on tärkeä instrumentti. Nimenomaan geologisiin kerrostumiin ja jäänäytteisiin liittyvät tutkimukset ovat tällä hetkellä ilmastotutkimuksen kannalta -- mielestäni -- paljon mielenkiintoisempia kuin laskennalliset tulokset. (En ole itse geologi, vaan matematiikan ja fysiikan tutkija.)

3. Ilmastokeskustelu on viime vuosina politisoitunut siinä määrin, että suuret ihmisjoukot tuntuvat saavan henkistä sisältöä puuduttavan tylsään elämäänsä näiden sinänsä suurten ja jännittävien asioiden kautta. Tämä ei ole mitenkään uusi ilmiö edes viimeisen vuosisadan ajalta, ja jäljet pelottavat.

Mitä tulee tieteellisiin pelisääntöihin ja substanssin kriittiseen ymmärrykseen viime kädessä osittaisdifferentiaaliyhtälötasolla, ne pelaavat tällaisessa itsensä toteuttamisen hurmahenkisessä pelissä uskoakseni pientä sivuosaa.

Yst. terv.
--
JM

Anonyymi kirjoitti...

Itse olen nähnyt tuon väitteen - että lämpö seuraisi hiilidioksidin nousua eikä toisin päin - vain yhdessä dokumentissa joka on debunkattu aika perusteellisesti.

Siinä oli ilmeisesti aivan röyhkeästi käsin sijoitettu toinen käyristä hieman väärään paikkaan. Nimittäin se järjestys menee "kuten pitääkin" jos itse tarkistaa tuon asian tarkemmin.