se.gifgb.gif

 
  • Start > Vetenskap > Växthuseffektens signatur

    • Växthuseffektens signatur

    Klimatdiskussionen har i huvudsak handlat om temperaturen vid jordytan. Detta är uppenbart mest relevant för mänskliga aktiviteter, och det är också vid jordytan den alldeles övervägande delen av temperaturmätningarna har utförts. I diskussionen efter år 2 000 har ett allvarligt problem påtalats för de klimatmodeller som IPCCs prognoser baseras på. Problemet gäller den höjdprofil som modellerna ger för temperaturhöjningen. De mätningar som framför allt gjorts med ballongsonder, och på senare tid även från satelliter, har givit helt andra resultat än den signatur som är karaktäristisk för uppvärmning på grund av växhuseffekt.

    Växthuseffektens temperaturprofil

    Det är viktigt att diskussionen gäller temperaturprofilens utveckling med tiden. Den momentana temperaturprofilen följer av fundamentala gaslagar, och ger inte information om uppvärm-ningens orsaker. Mönstret för hur denna denna uppvärmning sker kan däremot bekräfta eller utesluta olika orsaker. I någon mån är detta analogt med att en analys av husresterna efter en eldsvåda, kan visa om denna berott på en spricka i skorstenen eller en elektrisk kortslutning.

    Om växthuseffekten styr, uppkommer temperaturökningen genom att en successivt större andel av värmestrålningen från jorden absorberas i atmosfären. Med undantag för det s k övre atmosfäriska fönstret, våglängdsområdet 8-13 µm, är atmosfären till övervägande del ogenom-skinlig för värmestrålningen ut från jorden. Fönstrets höga transmission reduceras emellertid av absorption i vattenånga och koldioxid. Därav uppvärmes atmosfären och sedan i andra hand jordytan. Det är alltså karaktäristiskt för växthuseffekten att den snabbaste temperaturökningen sker på en viss höjd. Vilken höjd som får snabbast temperaturökning är inte uppenbart. Det beror  bl a på hur stark absorptionen är hos den växthusgas vi betraktar. Halten av koldioxid är mindre än 0.04 % (385 ppmv). Man kan då förvänta sig att den snabbaste ökningen sker på en avsevärd höjd över havet. I de modellberäkningar som IPCC inkluderat i sina rapporter är mycket riktigt denna karaktäristiska höjd: 8-12 km. I nästa avsnitt skall vi jämföra detta med de mätdata som numera finns tillgängliga.

    Jämförelse mellan beräkningar och mätningar

    Det kom att dröja åtskilliga år av insamling av mätdata innan man uppmärksammade tidsberoendet hos temperaturprofilen. Förklaringen till detta är förmodligen att intresset koncentrerades på temperaturutvecklingen vid jordytan, och de problem man ursprungligen hade att få modellerna att stämma med dessa mätdata. I IPCC-rapporten AR4 finns emellertid två diagram, som mycket tydligt visade att beräkningarna inte stämmer överens med mätningarna.

    cgr11.png

    Fig 1 Modellberäkningar över temperaturökningen som funktion av latitud och höjd.

    I första figuren är färgskalan beräknad temperaturförändring under perioden 1958-99, uttryckt i oC/decennium. Den högra y-skalan är höjd över havet och den vänstra motsvarande lufttryck. Notera den tydliga “hot spot” mellan latituderna 30oS och 30oN på höjden 8-12 km. Detta är i överenstämmelse med beskrivningen i föregående avsnitt.

    I nästa figur återgives motsvarande uppmätta temperaturökningar. Mätningarna har gjorts med ballongburna instrument och rapporterats via radio, därför benämningen “radiosond”.

    Den fullständiga frånvaron av  ‘hotspot’ i figur 2 i jämförelse med figur 1 borde borde ha fått många varningsklockor att ringa. Initialt var uppmärksamheten på detta allvarliga problem för GCM-beräkningarna relativt förstödd, men f r o m 2003 har det likväl uppmärksammats [1-4]. Douglass m fl påtalade att den markanta skillnaden mellan uppmätta och beräknade temperatur-trender utgör en anledning att ifrågasätta modellberäkningarnas giltighet och koldioxidens för-ment avgörande roll för klimatutvecklingen under 1900-talet [5]. I denna nya jämförelse mellan mätningar och beräkningar utnyttjades fyra oberoende serier av ballongsondmätningar och medelvärden av satellitmätningar. Satelliterna mäter temperaturen med mikrovågsspektroskopi, som inte ger upplösning i höjdled. Detta var likväl värdefullt eftersom giltigheten av ballongsondmätningar hade ifrågasatts

     cgr23.png

    Fig 2 Uppmätta temperaturökningar motsvarande beräkningarna i fig 2. Notera frånvaron av ‘hotspot’.  (Fig 1 och 2  från IPCC AR 4 sid  675 samt app. 9C (2007)).

    Man hävdade att temperaturregistreringen i dessa sonder påverkats av direkt solinstrålning, vilket i och för sig också är  ett problem vid vanliga termometermätningar på jordytan. Jämförelsen gjordes i detta fall med medelvärdet för alla de 22 modeller som IPCC utnyttjat i 2007 års rapport. Kurvorna i figur 3, från ref. 5 jämför beräkningarna med mätningarna. Den avser latitudintervallet från -20 oS till +20 oN. I detta fall är höjd-och tryckvärdena x-axlar, under det att temperaturtrenden, i oC/decennium, är y-axel.

    Jämförelsen i figur 3 gäller för tidsperioden 1977-98 då satellitdata varit tillgängliga, och som sagt endast för ett intervall kring ekvatorn. Beräknad och uppmätt temperaturtrend är helt olika också i detta fall. Vid jordytan visar både modeller och mätningar en temperaturökning med ca 0.15 oC/decennium. Notera hur kurvorna sedan divergerar med ökande höjd. Det är uppenbart att höjdberoendet hos de teoretiska kurvorna inte överensstämmer med de uppmätta. Modellerna ger - i överenstämmelse med resonemanget i avsnitt II - en trendökning från markytan och uppåt till ett maximum på ca 0.32 oC/decennium. Mätningarna visar däremot att temperaturstegringstakten minskar från jordytan och upp till ca 5 km höjd.

       cgr31.png

    Fig 3 Temperaturtrender på olika trycknivåer (undre skalan), eller höjd över havet (övre skalan) kring ekvatorn från -20 oS till +20 oN. “Trenden” är temperaturförändringen i oC per decennium under perioden 1977-98. Den kraftiga röda kurvan är medelvärdet för IPCCs 22 modeller. De tunna röda linjerna är medelvärdets felgränser. De blåa och gröna kurvorna är från mätdata-baserna RATPAC, HadAT2, IGRA och RAOBCORE.  (Citerat från ref. 5)

    Modellerna avviker signifikant från de uppmätta värdena, redan fr o m någon km ovanför jordytan. Denna markanta skillnad i uppvärmningssignatur är tillräcklig orsak för att ogiltig-förklara modellernas förmåga att förutsäga klimatförändringar.

    Denna kvalitativa skillnad säger mer än att det inte är ökningen av koldioxidhalten, som orsakat temperaturökningen under 1900-talet. Mätresultaten visar att under perioden 1976-98 så har det överhuvud taget  inte varit växthuseffekt, som styrt uppvärmningen. Den uppmätta trenden är inte konsistent med en ökande absorption i växthusgaser.

    Några artiklar och ett antal bloggar har kritiserat dessa slutsatser. Denna kritik kan sägas ha två huvudlinjer. Den första innebär att att tänja ut modellernas felgränser. De tunna röda linjerna i fig 3 motsvarar dubbla standardavvikelsen + 2s.  Med avancerade statistiska argument utökas dessa motsvarande ungefär en fördubbling av Santer m fl [6]. Detta försvar för modellerna är tveksamt eftersom det ger en hög vikt åt beräkningar med stora avvikelser från medelvärdet. Denna argumentationslinje, konsekvent tillämpad, vore dessutom förödande för  trovärdigheten hos IPCCs prognoser över huvud taget.

    Enligt den andra huvudlinjen hävdas att mätningarna är osäkra eller felaktiga, t ex med hänvisning till det ovannämnda strålningsfelet. Detta trots att de fyra oberoende uppmätta kurvorna i figuren överensstämmer hyfsat sinsemellan. Några  författare har t o m gått så långt, att man istället för temperaturmätningar stödjer sig på uppmätta vindhastigheter och via komplexa beräkningar skattar temperaturerna [7, 8]. I detta fall ersätter man alltså dedicerade temperaturmätningar, med en ny, osäker proxybestämning av temperaturprofilen via vindhastighetsmätningar. Dessa vindmätningar måste inbegripa skjuvkomposanter, som krävs för beräkningarna. I väntan på att metoden  validerats är det rimligt att avvisa dessa nya resultat.

    Aktuell inhemsk kommentar till signaturproblemet            

    I den färska rapporten av Rummukainen och Källén till regereringens klimatkommission [9] omnämnes signaturproblemet i korthet. Med tanke på att detta knappast omnämnts i den tidigare svenska diskussionen, så är detta i och för sig tacknämligt. Tyvärr med en oklar rubricering.

    Vidare beskrivs mätdata, som inte överensstämmer med IPCC-modellerna, såsom ej överensstämmande med vad som förväntas utifrån fysikaliska grunder - ett förbluffande påstående. Man avvisar att det utgör en grund för att ifrågasätta IPCCs prognoser utan att ge referens till de kritiska arbeten som publicerats. Bl a hänvisas till det sedan lång tid välkända problemet med soluppvärmning av ballonger och deras sonder, och stödjer sig på de temperaturmätningar som baseras på vindhastighetsmätningar. En kortfattad, oklar och föga övertygande argumentation.

    Sammanfattningsvis kan sägas:

    • närvaron av en hotspot i den beräknade signaturen är en direkt följd av förutsättningen att klimatet styrs av IPCC’s version av växthuseffekten
    • det motsatta uppträdandet hos beräknad och uppmätt signaturer tyder på att AGW-modellerna ger en felaktig bild av orsakerna till uppvärmningen sedan 1970-talet
    • arbetet med de 22 modellerna har i så hög grad fokusserats på att ge överensstämmelse med temperarurmätningarna vid jordytan, att man försummat höjdprofilen hos dessa
    • de försök som gjorts att i efterhand jämka samman beräknade och uppmätta resultat är inte trovärdiga.

    Referenser

    1. R.W. Santer, M.F. Wehner, T.M.L Wigley, R. Sausen, G. A. Meehl, K.E. Taylor, C. Ammann, Science 301, 479-83 (2003). http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/sci;301/5632/479

    2. D.H. Douglass, B.D. Pearson, S.F. Singer, P.C. Knappenberger, P.J. Michaels, Geophys. Res. Lett. 31, L13207 (2004). http://www.agu.org/pubs/crossref/2004/2004GL020212.shtml

    3. D.H. Douglass, B.D. Pearson, S.F. Singer, Geoph. Res. Lett. 31, L13208 (2004). http://www.agu.org/pubs/crossref/2004/2004GL020103.shtml

    4. T.R. Karl, S.J. Hassol, C.D. Miller, W.L. Murray “Temperature Trends in the Lower Atmosphere” Climate Ch. Sc. Program (2006). http://www.climatecommunication.org/projects.html

    5. D.H. Douglass, J. R. Christy, B.D. Pearson, S.F. Singer, Int. J. Climatology DOI 10.1002 (2007). Published online: InterScience (www.interscience.wiley.com) DOI: 10.1002/joc.1651

    6. B. D. Santer, P. W. Thorne, L. Haimberger, K. E. Taylor, T. M. L. Wigley, J. R. Lanzante, S. Solomon, M. Free, P. J. Gleckler, P. D. Jones, T. R. Karl, S. A. Klein, C. Mears, D. Nychka,     G. A. Schmidt, S. C. Sherwood, F. J. Wentz, Int. J. of Climatology 28:13, 1703-22 (2008). Published online 10 October 2008 in Wiley InterScience: (www.interscience.wiley.com) DOI: 10.1002/joc.1756

    7.  P.W. Thorne Nature Geosc. 1, 347-48 (2008). http://www.nature.com/ngeo/journal/v1/n6/full/ngeo209.html

    8. R.J. Allen, S.C. Sherwood Nature Geosc. 1, 399-403 (2008). http://www.nature.com/ngeo/journal/v1/n6/full/ngeo208.html

    9.  Markku Rummukainen och Erland Källén, 2009: Ny klimatvetenskap 2006-2009. Spec. ss 38-39. Kommissionen för hållbar utveckling Regeringskansliet. http://www.regeringen.se/sb/d/108

    Kommentarer:

    Skickad av sekspabygap-online den Dec 7th, 2009
    maste kolla:)
    Lämna ett svar



    (Din e-postadress kommer inte att synas för allmänheten.)

    Fyll i bokstäverna och siffrorna som visas i bilden.Captcha Code