Mit: Między temperaturą a koncentracjami CO2 nie ma korelacji

Globalne ocieplenie w XX wieku zaczęło się nie wcześniej niż w 1910 roku. Do tego czasu emisje CO2 już wzrosły przez wzmożone zużycie węgla, który zasilał rewolucję przemysłową. (...) Powojenne uprzemysłowienie spowodowało szybki wzrost globalnych emisji, ale w 1945 roku, gdy się zaczęło, Ziemia weszła w fazę ochładzania. W obliczu wcześniejszych 32 lat szybko rosnących globalnych temperatur i tylko niewielkiego wzrostu globalnych emisji, po których przyszły 33 lata powolnego ochładzania przy szybkim wzroście globalnych emisji CO2, twierdzenia IPCC, że emisje CO2 są główną przyczyną ocieplenia w XX w, są zwykłym oszustwem. Obecnie Ziemia ochładza się od 2002 roku, pomimo dalszego szybkiego wzrostu globalnych emisji CO2. (Norm Kalmanovitch).

Z powodu tzw. „krótkookresowej zmienności klimatu” nawet w czasie globalnego ocieplenia mogą wystąpić przejściowe okresy spadku czy braku wzrostu temperatury Ziemi. Obserwowane w ostatnich kilku latach spowolnienie tempa wzrostu temperatur jest w przeważającym stopniu efektem przedłużającej się chłodnej fazy cykli prądów oceanicznych El Niño La Niña, a także efektem ostatniego głębokiego minimum aktywności słonecznej.

Zdjęcie przedstawia zabudowania i urządzenia na zboczu pokrytej częściowo śniegiem góry.

Obserwatorium na Mauna Loa na Hawajach - najstarsza stacja, w której prowadzone są stałe pomiary koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze. Zdjęcie: Mary Miller, Exploratorium, dzięki uprzejmości NOAA.

To, że wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze powoduje ocieplenie powierzchni planety, jest zgodne z prawami fizyki i udokumentowane licznymi pomiarami laboratoryjnymi. Potwierdzają to także pomiary satelitarne i tysiące obserwacji naziemnych.

Jak jednak wyjaśnić okresy, w których obok wzrostu koncentracji CO2 w atmosferze obserwowano spadek temperatur? Najczyściej ostatnio wspominany przykład to okres od 2002 roku. W tym czasie zmiany średniej temperatury globu wykazują trend bliski zera, podczas gdy koncentracja CO2 szybko rośnie. Jeśli ilość CO2 w powietrzu odpowiada za ocieplenie, to czy temperatura nie powinna stale rosnąć?

Wykres koncentracji CO2 i temperatur w atmosferze dla lat 2002-2012.

Rysunek 1: Średnioroczne wartości stężenia dwutlenku węgla w powietrzu (NOAA) i odchylenie globalnej temperatury powierzchni Ziemi od średniej z lat 1951-1980 (GISS). Okres 2002-2012.

Żeby zrozumieć, że tak być nie musi, zauważmy, że 10 lat to bardzo krótki okres. Standardowo statystyki klimatyczne obliczamy w okresie 30 lat, dopiero tak długi interwał pozwala na uzyskanie istotnych statystycznie wyników. Porównując poziom dwutlenku węgla i temperatury globalne w latach 1964-2012, widzimy, że na długoterminowy trend wzrostu temperatury, zgodny z wymuszeniem wywołanym przez rosnącą ilość gazów cieplarnianych w atmosferze, nakładają się krótsze okresy ochłodzenia.

Wykres z dość jednostajnie wznoszącą się linią niebieską (CO2) i fluktuującą linią temperatury (czerwoną).

Rysunek 2: Średnioroczne wartości stężenia dwutlenku węgla w powietrzu (NOAA) i odchylenie globalnej temperatury powierzchni Ziemi od średniej z lat 1951-1980 (GISS). Okres 1964-2012.

W związku z tym, z rozważanego okresu można wybrać krótsze odcinki czasu, w których obserwuje się spadek temperatur. Na przykład w latach 1977-1985 czy 1981-1989 praktycznie nie widać ocieplenia, podczas gdy koncentracja CO2 stale rośnie. Cofając się o kilka lat, począwszy od roku 1985 czy 1989 można by wnioskować, że globalne ocieplenie się zatrzymało (Rysunek 3).

Dwa wykresy, na obu widać stały wzrost koncentracji CO2 i fluktuacje temperatury

Rysunek 3: Średnioroczne wartości stężenia dwutlenku węgla w powietrzu (NOAA) i odchylenie globalnej temperatury powierzchni Ziemi od średniej z lat 1951-1980 (GISS). Okresy 1977-1985 oraz 1981-1989.

Jakie zjawiska są za to odpowiedzialne? Do najważniejszych należą cykle prądów oceanicznych, które są przejawem przepływów energii pomiędzy oceanami a atmosferą, mogących mieć silny krótkotrwały wpływ na temperaturę powietrza przy powierzchni Ziemi. W skali globu najważniejszym takim cyklem jest oscylacja pacyficzna, czyli El Niño/La Niña (ENSO).

Podczas występowania zjawiska El Niño średnia temperatura powierzchni Ziemi podnosi się, a podczas La Niña – spada. Przyczyną jest to, że w trakcie El Niño znaczne obszary Pacyfiku mają podwyższoną temperaturę powierzchni, a podczas zjawiska La Niña średnia temperatura Pacyfiku obniża się (Rysunek 4).

Mapy pokazujące raz ciepłe raz zimne wody u wybrzeży Ameryki Południowej.

Rysunek 4. Temperatura Pacyfiku w oscylacjach El Niño - La Niña. W górnej części z lewej strony rekordowo silne zjawisko El Niño w 1998 roku, z prawej La Niña z 1989 roku. W dolnej części pokazane jest odchylenie temperatury od średniej dla obu przypadków.

Indeks ENSO - wykres

Rysunek 5. Indeks ENSO określający stan zjawiska El Niño/Southern Oscillation (ENSO). Im jest większy, tym bardziej dominuje zjawisko El Niño (kolor czerwony), im mniejszy, tym bardziej oscylacja jest zdominowana przez La Niña (kolor niebieski). Uwagę zwraca silne zjawisko El Niño w 1998 roku. Źródło: NOAA

W ostatniej dekadzie na Pacyfiku przeważało zjawisko La Niña, tak że temperatura powierzchni tropikalnego Pacyfiku jest niska. Ponieważ Pacyfik zajmuje znaczącą część powierzchni Ziemi, ochłodzenie na tym obszarze przekłada się na zauważalny spadek średniej globalnej temperatury atmosfery przy powierzchni Ziemi. Więcej na ten temat przeczytasz w naszych artykule La Nina i "zatrzymane" ocieplenie.

W ostatnich latach rozumiemy coraz lepiej wymianę energii między atmosferą i oceanem, Wiemy, że ok. 93% energii gromadzonej w systemie klimatycznym wskutek narastającego efektu cieplarnianego ogrzewa ocean, 6% roztapia lód i ogrzewa glebę, a tylko ok 2%, powoduje wzrost temperatury powietrza. ENSO jest mechanizmem wymiany ciepła między atmosfera i oceanem, nic dziwnego ze ma taki wpływ na temperaturę powietrza przy powierzchni planety

Dodatkowo, do niedawna trwało głębokie minimum słoneczne, w którym Słońce świeciło najsłabiej od stulecia. Aktywnością Słońca rządzi cykl 11-letni. Według wielu oszacowań i obliczeń, zmiany temperatury globu w okresie od maksimum do minimum mogą sięgać 0,1°C (White i inni, 1997, Scafetta i West, 2005). Połączenie wpływu minimum słonecznego i zjawiska La Niña wyjaśnia aktualnie obserwowany przebieg temperatur.

Podany wyżej przykład pokazuje, że nie należy wyciągać pochopnych wniosków z małej części wykresu, bez spojrzenia na szerszy kontekst. Jeśli skupiamy się na zbyt krótkim okresie, możemy błędnie uznać, że globalne ocieplenie się zatrzymało. Jednakże patrząc na kilkadziesiąt lat danych, rozumiemy, że to zbyt krótki okres, bo przebieg zmian charakteryzuje się dużą zmiennością krótkookresową. Dzięki zrozumieniu mechanizmów powodujących tę zmienność wiemy, że obecne ochłodzenie jest krótkotrwałą fluktuacją, nałożoną na długi trend ocieplenia.

A co z dłuższymi seriami danych? Czy w ubiegłym stuleciu były okresy ochłodzenia, a jeśli tak, to jak długie i jak znaczące?

Wykres pokazujący rosnące bardzo w ostatnich latach koncentracje CO2 i anomalie temperatury.

Rysunek 6: Jasnoniebieska linia to poziom dwutlenku węgla w powietrzu na podstawie danych z rdzeni lodowych (Law Dome w Antarktydzie Wschodniej, CDIAC). Niebieska linia to poziom dwutlenku węgla mierzony na Mauna Loa (Hawaje) (NOAA). Czerwona linia to roczne odchylenie globalnej temperatury powierzchni Ziemi od średniej z lat 1951-1980 (GISS).

Na rysunku 6 porównano koncentrację CO2 w atmosferze z globalną anomalią temperatury na przestrzeni ubiegłego wieku. Ciekawe są lata 1940-1970. Koncentracja CO2 wzrasta, temperatura wykazuje trend spadkowy. Okres spadku wynosi 30 lat, jest za długi aby wyjaśnić go zmiennością związaną z procesami wewnętrznymi, takimi jak cykle ENSO i słoneczny. Jeśli CO2 powoduje ocieplenie, dlaczego globalna temperatura w tym czasie nie rosła? Żeby odpowiedzieć na to pytanie, należy zauważyć (z czym sceptycy bez wątpienia by się zgodzili), że nie tylko CO2 steruje klimatem. Jest wiele innych czynników, które wpływają na przepływ energii w systemie klimatycznym. Na przykład aerozole w stratosferze (najczęściej z erupcji wulkanów) odbijają światło słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Podobnie powierzchnię Ziemi chłodzą pyły i aerozole siarczanowe pochodzące z kominów fabryk i elektrowni. W okresie po II wojnie światowej zanieczyszczenie atmosfery gwałtownie rosło, prowadząc do ochłodzenia powierzchni Ziemi, kompensującego wzrost temperatury powodowany przez wzrost ilości gazów cieplarnianych w atmosferze.

Wykres pokazujący liczne krzywe wymuszeń - jedne rosnące, inne malejące.

Rysunek 7: Różne wymuszenia radiacyjne w odniesieniu do wartości z 1880 roku (GISS).

Kiedy złożymy wszystkie wymuszenia z rysunku 7, zauważymy dobrą korelację ze zmianami temperatury powierzchni Ziemi.

wykres

Rysunek 8: niebieska linia to wypadkowe wymuszenie radiacyjne (GISS). Czerwona to globalna anomalia temperatury (GISS).

Główna rozbieżność pomiędzy przebiegami wymuszeń i temperatury występuje w pierwszej połowie lat 40. Uważa się obecnie, że przyczyną była zmiana sposobu pomiaru temperatury oceanów (stanowiących ¾ powierzchni Ziemi) w czasie II wojny światowej (Thompson i inni, 2008). Wyniki pomiarów wskazywały, że średnia globalna temperatura powierzchni (lądów i oceanów łącznie) na początku lat 40. XX wieku szybko wzrosła, a kilka lat później zaczęła spadać. Pomimo uwzględnienia najważniejszych wymuszeń i zmienności wpływających na temperaturę (aktywność słoneczna, oscylacja El Niño - La Niña, wybuchy wulkanów), badacze nie umieli wytłumaczyć odnotowanego po 1940 r. spadku temperatur. Kiedy dokładniej przyjrzeli się danym, okazało się, że krótkotrwały wzrost temperatur z początku lat 40. dotyczył wyłącznie oceanów, a lądów już nie.

Co jest rozwiązaniem tej zagadki? Przed II wojną światową pomiary temperatury wód prowadziły USA i Wielka Brytania, z czego większość statki brytyjskie. W czasie wojny zmieniła się proporcja obserwacji: 80% z nich wykonały statki amerykańskie, a brytyjskie jedynie 5%. Na statkach brytyjskich pomiar temperatury wody był wykonywany przez wyrzucenie wiadra za burtę, wyciągnięcie go i zmierzenia temperatury wody w wiadrze. Na statkach amerykańskich mierzona była temperatura wody pobieranej do maszynowni. Woda wyciągana w wiadrze parowała i wychładzała się, więc temperatura była zaniżona. Z kolei maszynownia była nagrzana, podnosząc temperaturę wody. Kiedy po wojnie Brytyjczycy podjęli ponownie prowadzenie pomiarów i ich udział wzrósł do 50% światowych obserwacji, a udział pomiarów wykonywanych przez Amerykanów spadł do 30%, odnotowano sztuczny spadkowy trend temperatury.

Klimatu nie kontroluje pojedynczy czynnik – ważne są wymuszenia, które mogą zmieniać równowagę radiacyjną planety, a wpływ wymuszeń w krótkim czasie przesłonięty jest fluktuacjami wynikającymi z naturalnej zmienności. Jednak od ponad 35 lat głównym czynnikiem zmieniającym bilans radiacyjny naszej planety jest wzrost koncentracji CO2.

Marcin Popkiewicz na podstawie: Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2013-08-22 14:19
Tagi

globalne ocieplenie dwutlenek węgla mit o klimacie

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