Zagadka trendu ocieplenia klimatu po 1998 roku

Biorąc pod uwagę, jak szybko rosła temperatura powierzchni przed 1998 rokiem, co może nas najbardziej zaskoczyć w zmianach temperatury po 1998 roku?

Większość tak zwanych sceptyków globalnego ocieplenia prawdopodobnie powie, że „od 1998 roku wcale się nie ociepla”. Określenia typu „zatrzymanie się”, „przerwa” lub „pauza” są wciąż powtarzane w mediach. W rzeczywistości taka „pauza” nie jest specjalnie zaskakująca, ani ze statystycznego punktu widzenia, ani z punktu widzenia wyników modeli klimatu. Jednak jest coś, co powoduje, że wyniki pomiarów temperatury od 1998 roku są w pewien sposób zaskakujące.

Temperatury powierzchniowe mórz

Temperatury powierzchniowe mórz na świecie. Kolory czerwone oznaczają najwyższe a niebieskie i czarne - najniższe temperatury. Copyright European Space Agency 2014

Naukowcy zwracają uwagę, że globalne ocieplenie jest następstwem zaburzenia bilansu radiacyjnego planety, w wyniku czego akumuluje ona energię. Pomiary temperatury powierzchni to nie wszystko - od 1998 roku nastąpiło silne ogrzanie oceanów. Doświadczamy bezprecedensowego zaniku lodu morskiego w Arktyce i postępującego zaniku większości światowych lodowców. Tempo wzrostu poziomu morza jest dużo szybsze niż średnia dla XX-wieku, (która i tak była znacznie powyżej tej z ostatnich kilku tysięcy lat). Podkreślano, że brak „statystycznie znaczącego” wzrostu temperatury powierzchni ziemi w tak krótkim okresie czasowym to nie to samo, co brak ocieplenia. Zauważano też, że ta „pauza” we wzroście średniej temperatury powierzchni nie jest sprzeczna z symulacjami modeli klimatu, a fluktuacje systemu klimatycznego podobne do tej „od 1998 roku” będą występować nawet w szybciej ocieplającym się świecie. Pokazywano też, że gazy cieplarniane nie są jedynym czynnikiem wpływającym na temperaturę i że „po 1998 roku” te najsilniejsze (oscylacja El Niño-La Niña, aktywność słoneczna i aerozole wulkaniczne) zgodnie działały w kierunku obniżenia temperatury. Dla wszystkich uważnych obserwatorów jest ewidentne, że bez rosnącego wymuszania radiacyjnego przez gazy cieplarniane te naturalne czynniki spowodowałyby zauważalny spadek temperatury po 1998 roku.

Odłóżmy jednak na chwilę te absolutnie zasadne rozważania na bok. Zignorujmy ocean, lód, znane czynniki naturalne oraz całą resztę i skupmy się tylko i wyłącznie na średniej temperaturze powietrza przy powierzchni.

Czas na zagadkę: gdyby 1 stycznia 1998 roku powiedziano nam, że do końca 2013 roku nie zaobserwujemy żadnego statystycznie istotnego wzrostu temperatury powierzchni, jakie byłyby nasze oczekiwania? Jak miałyby się one do tego, co faktycznie zaszło?

Aby przewidzieć, czego moglibyśmy się spodziewać, wykorzystajmy dane temperatury od 1979 roku (od tego roku dostępne są dane z pomiarów satelitarnych dla dolnej troposfery) do 1997 roku. Sprawdzimy dwie prognozy:

  1. Nie będzie statystycznie znaczącego ocieplenia od 1998 do 2013 roku
  2. Ocieplenie będzie przebiegać w takim samym tempie jak dotychczas (czyli w latach 1979-1997)

Zacznijmy od serii danych HadCRUT4, prowadzonej przez brytyjskie Centrum Hadleya. Weźmy dane z lat 1979-1997 i obliczmy przeciętne tempo, w jakim zachodzą zmiany średniej temperatury powierzchni Ziemi (bardziej fachowo: dopasujmy linię trendu metodą najmniejszych kwadratów) – patrz czarne punkty i linia na rysunku poniżej. Przy analizie jakichkolwiek obserwacji należy zawsze uwzględnić, że mierzone wartości mają pewien naturalny rozrzut. Dlatego oprócz niej zaznaczamy na wykresie przedział, w którym możemy oczekiwać zmieszczenia się 95% wszystkich możliwych (biorąc pod uwagę niepewność pomiaru) wartości pomiarów.

Rysunek 1: Pomiary temperatury powierzchni Ziemi z serii HadCRUT4 (czyli przetworzone przez Hadley Centre) – czarne punkty – z obliczoną linią trendu (czarna prosta). Prognoza 1 – utrzymywanie się stałej temperatury – ciągła niebieska linia. Prognoza 2 – wzrost temperatury w stałym tempie – ciągła czerwona linia. Linie przerywane wyznaczają zakres dwóch odchyleń standardowych dla linii w odpowiednich kolorach.

Prognoza 1: Zgodnie z tą prognozą średnia temperatura ma się w latach 1998-2013 praktycznie nie zmieniać. Jest to zilustrowane na rysunku 1 poziomą linią niebieską. Uzupełnimy ją też o dwie poziome linie przerywane, tworzące zakres dwóch przedziałów standardowych (co oznacza, że oczekujemy, iż temperatura w każdym z następnych lat z prawdopodobieństwem około 95% znajdzie się w naszym przedziale).

Prognoza 2: Zgodnie z tą prognozą w latach 1998-2013 temperatura ma zmieniać się w tym samym tempie, co we wcześniejszym okresie. Przedłużmy więc wyznaczoną linię trendu, dla odróżnienia oznaczymy ją linią czerwoną. Tak jak w przypadku poprzednich linii, również do niej dodajmy dwie linie przerywane (o tym samym nachyleniu), oznaczające przedział, w którym oczekujemy zdecydowanej większości wyników.

Spójrzmy na rysunek 1 jako całość. Co widzimy? Jest oczywiste, że jeśli oczekujemy „pauzy” (prognoza 1) mniej więcej połowa przyszłych pomiarów powinna przypaść powyżej ciągłej niebieskiej linii, a połowa poniżej niej. Większość pomiarów powinna też przypaść poniżej ciągłej linii czerwonej. Jeśli zaś oczekujemy kontynuacji ocieplenia w niezmienionym tempie (prognoza 2), większość pomiarów od 1998 roku powinna przypaść powyżej niebieskiej linii, jednocześnie rozkładając się mniej więcej po równo nad i pod linią czerwoną.

A więc… Jak wyszło? Która prognoza okazała się właściwa? Pierwsza czy druga?

Odpowiedź brzmi: żadna z nich!

Według danych HadCRUT4 większość punktów danych leży powyżej obu prognoz. 12 z 16 lat okazało się cieplejszymi od przewidywań nawet w prognozie dalszego niezmiennego wzrostu temperatury. Temperatury wszystkich kolejnych lat okazują się leżeć powyżej niebieskiej linii prognozy braku ocieplenia:

Rysunek 2: Rysunek 1 uzupełniony o wyniki pomiarów z lat 1998-2013 według serii HadCRUT4.

Oczywiście, seria HadCRUT4 nie jest jedyną dostępną. Wykonajmy tą samą operację na danych NCDC (National Climate Data Center):

Rysunek 3: Pomiary temperatury powierzchni Ziemi z serii NCDC – czarne punkty – z linią trendu (czarna prosta) policzoną dla okresu przed 1998r. Prognoza 1 – utrzymywanie się stałej temperatury – ciągła niebieska linia. Prognoza 2 – wzrost temperatury w stałym tempie – ciągła czerwona linia. Linie przerywane wyznaczają zakres dwóch odchyleń standardowych dla linii w odpowiednich kolorach.

Ponownie, 12 z 16 lat znalazło się powyżej trendu kontynuacji ocieplenia, wszystkie zaś leżą powyżej niebieskiej linii prognozy braku ocieplenia.

A jak z pomiarami NASA GISS?

Rysunek 4: Pomiary temperatury powierzchni Ziemi z serii NASA GISS – czarne punkty – z linią trendu (czarna prosta) policzoną dla okresu przed 1998r. Prognoza 1 – utrzymywanie się stałej temperatury – ciągła niebieska linia. Prognoza 2 – wzrost temperatury w stałym tempie – ciągła czerwona linia. Linie przerywane wyznaczają zakres dwóch odchyleń standardowych dla linii w odpowiednich kolorach.

Według tej serii pomiarowej 13 z 16 lat było cieplejsze niż wynikałoby to z prognozy kontynuacji ocieplenia, wszystkie też leżą powyżej niebieskiej linii prognozy braku ocieplenia.

Sięgnijmy teraz po najnowszy zestaw danych Cowtan & Way, wykorzystującej najnowsze metody szacowania temperatury na obszarach bez stacji meteorologicznych:

Rysunek 5: Pomiary temperatury powierzchni Ziemi z serii Cowtan & Way – czarne punkty – z linią trendu (czarna prosta) policzoną dla okresu przed 1998r. Prognoza 1 – utrzymywanie się stałej temperatury – ciągła niebieska linia. Prognoza 2 – wzrost temperatury w stałym tempie – ciągła czerwona linia. Linie przerywane wyznaczają zakres dwóch odchyleń standardowych dla linii w odpowiednich kolorach.

Tutaj aż 14 z 16 lat było cieplejsze niż wynikałoby to z prognozy kontynuacji ocieplenia, przy czym oba punkty leżące poniżej, są tylko tuż pod czerwoną linią. Wszystkie punkty pomiarowe leżą powyżej niebieskiej linii prognozy braku ocieplenia.

Czy dane z pomiarów satelitarnych dadzą inne rezultaty? Korzystając z danych TLT RSS (Remote Sensing Systems) uzyskujemy:

Rysunek 6: Pomiary temperatury powierzchni Ziemi z serii RSS TLT – czarne punkty – z linią trendu (czarna prosta) policzoną dla okresu przed 1998r. Prognoza 1 – utrzymywanie się stałej temperatury – ciągła niebieska linia. Prognoza 2 – wzrost temperatury w stałym tempie – ciągła czerwona linia. Linie przerywane wyznaczają zakres dwóch odchyleń standardowych dla linii w odpowiednich kolorach.

Ponownie aż 14 z 16 lat było cieplejsze niż wynikałoby to z prognozy kontynuacji ocieplenia. Wszystkie punkty pomiarowe leżą powyżej niebieskiej linii prognozy braku ocieplenia (choć jeden tylko „o włos”).

Na koniec skorzystajmy z ulubionej przez „sceptyków” serii TLT UAH (Univ. of Alabama, Huntsville):

Rysunek 7: Pomiary temperatury powierzchni Ziemi z serii UAH TLT – czarne punkty – z linią trendu (czarna prosta) policzoną dla okresu przed 1998r. Prognoza 1 – utrzymywanie się stałej temperatury – ciągła niebieska linia. Prognoza 2 – wzrost temperatury w stałym tempie – ciągła czerwona linia. Linie przerywane wyznaczają zakres dwóch odchyleń standardowych dla linii w odpowiednich kolorach.

Wszystkie 16 lat było cieplejszych, niż wynikałoby to z prognozy kontynuacji ocieplenia. Oczywiście leżą też powyżej prognozy stagnacji temperatury.

Biorąc pod uwagę, jak szybko globalne ocieplenie postępowało przed 1998 rokiem, prawdziwą niespodzianką nie jest to, że wzrost temperatury spowolnił lub w ogóle się zatrzymał… Prawdziwą niespodzianką jest to, że temperatury rosły szybciej, niż spodziewalibyśmy się tego w 1998 roku.

Mówienie o „pauzie”, „końcu ocieplenia” czy konieczności dalszych badań mających wyjaśnić brak ocieplenia nie mają racji bytu.

Marcin Popkiewicz, na podst. Grant Foster, Global Temperature: the Post-1998 Surprise, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2014-03-12 17:37
Tagi

projekcje klimatu

Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.