Mit: Satelity nie pokazują ocieplania powierzchni Ziemi

Od 1978 roku krążące wokół Ziemi satelity mierzą temperaturę atmosfery w troposferze i stratosferze. Poczynając od roku 1990, dwaj naukowcy z Uniwersytetu Alabamy w Huntsville (UAH) – John Christy i Roy Spencer, opublikowali serię artykułów, w których sugerowali, że troposfera ogrzewa się w zacznie mniejszym tempie, niż wskazują na to obserwacje temperatury przy powierzchni Ziemi i modele klimatu (Spencer i Christy 1992). Początkowe rezultaty pokazywały trend wzrostu temperatury w troposferze na poziomie zaledwie 0,09°C na dekadę, znacznie poniżej wyniku pomiarów wykonywanych przy powierzchni Ziemi, wskazujących na trend wzrostu rzędu 0,17°C na dekadę. Modele klimatu przewidywały, że troposfera powinna ogrzewać się bardziej, niż powierzchnia Ziemi. W jednym ze swoich wczesnych opracowań Christy i Spencer dopatrzyli się nawet spadkowego trendu temperatury (Christy i in. 1995). Ponieważ wiele dowodów wskazuje, że globalne ocieplenie jednak zachodzi, kilka grup naukowców postanowiło bliżej przyjrzeć się danym wykorzystanych w pracach Christiego i Spencera.

W 2005 roku Carl Mears i Frank Wentz z RSS (Remote Sensing Systems) przeprowadzili niezależną analizę pomiarów satelitarnych. Opracowując dane, znaleźli błąd obliczeniowy w analizie UAH. Po skorygowaniu błędu okazało się, że dane UAH pokazują trend ocieplenia 0,12°C na dekadę – więcej niż w analizie Spencera i Christiego, lecz wciąż mniej, niż trend ocieplenia przy powierzchni. Kolejna nowa analiza danych RSS wykazała trend ocieplenia 0,19°C w ciągu dekady.

Co było nie tak? Aby wyznaczyć średnią temperaturę, satelity powinny przelatywać nad poszczególnymi miejscami na Ziemi codziennie o tej samej porze. W rzeczywistości jednak pora ta stopniowo ulega zmianie, w miarę jak satelita powoli obniża swoją orbitę – jest to jego naturalnym losem, wynikającym z powolnego hamowania w termosferze (warstwie atmosfery leżącej na wysokości 85-500 km). Zmiana orbity satelity powoduje, że zmienia się czas lokalnego czasu przelotu nad danym miejscem. Nieuwzględnienie tego efektu – cyklu dobowego przebiegu temperatur – powoduje błędne oszacowanie trendu (Christy i in. 2000). Uwzględnienie efektu wymaga wprowadzenia do danych serii poprawek.

Temperatury atmosfery mierzone są za pomocą zamontowanych na satelitach czujników mikrofal (microwave sensing units – MSU): natężenie emisji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie częstotliwości od 50,3 do 57,95 GHz zależy od temperatury powietrza. Pomiary tego typu prowadzone są przez satelity poruszające się po orbitach biegunowych. W ciągu doby pomiary pokrywają około 80% obszaru naszej planety. Dzięki temu, że każdego dnia orbity lekko się przesuwają, w ciągu 3-4 dni temperatura każdego miejsca na Ziemi zostaje zmierzona przynajmniej raz.

Radiometry zamontowane na pokładach poszczególnych satelitów różnią się pomiędzy sobą. Połączenie danych w spójną serię pomiarową nie jest więc proste i może być obarczone błędami. Błędy w poprawkach stosowanych przez Christiego i Spencera odkryto dopiero po upływie 13 lat (Mears 2003, Mears 2005).

Prawidłowo skorygowane dane z radiometrów wykazują trendy zgodne z wynikami symulacji opartych o modele klimatu. Są również zgodne z historycznymi pomiarami temperatur w troposferze, prowadzonymi za pomocą balonów meteorologicznych. W miarę rozwoju metod korekcji danych satelitarnych, rozbieżności pomiędzy pomiarami satelitarnymi i in-situ (naziemnymi) stale maleją.

Regularnym śledzeniem temperatur troposfery z wykorzystaniem satelitów zajmują się obecnie, poza UAH, przynajmniej dwa zespoły naukowców. Obydwa donoszą o wzroście temperatur w dolnej troposferze, pozostającym w zgodzie ze wzrostem temperatur przy powierzchni Ziemi. Co więcej, obserwacje wskazują także na ochłodzenie wyższej warstwy atmosfery – stratosfery, co jest zgodne z prawami fizyki.

W roku 2006 amerykański Program Naukowy ds. Zmian Klimatu (U.S. Climate Change Science Program) wydał na temat satelitarnych pomiarów temperatury opracowanie, którego autorami byli między innymi John Christy z UAH i Ben Santer z Narodowego Laboratorium Lawrence’a Livermore’a. Już na pierwszej stronie czytamy:

„Zgłaszane wcześniej rozbieżności pomiędzy tempem wzrostu temperatur przy powierzchni Ziemi i dolnych warstw atmosfery wykorzystywano do podważania wiarygodności modeli klimatu i prawdziwości tezy o powodowanym przez człowieka globalnym ociepleniu. Ta rozbieżność już nie istnieje, ponieważ błędy w analizach danych satelitarnych i danych z radiosond zostały zidentyfikowane i poprawione. Pojawiły się także nowe zestawy danych, w których taka niezgodność nie występuje.”

Wciąż obserwuje się pewne rozbieżności pomiędzy temperaturami mierzonymi w tropikach przez satelity i radiosondy. Większość naukowców zgadza się, że ich prawdopodobnym źródłem są błędy instrumentalne.

Pierwotna niezgodność danych, której poświęciliśmy niniejszy tekst, jest świetnym przykładem tego, jak działa nauka. W zestawieniu z licznymi dowodami postępującego ocieplania się klimatu, pomysł, że troposfera się ochładza, nie miał sensu. Rozbieżność danych została jednak poważnie potraktowana przez środowisko naukowe. W efekcie, gruntownie przebadano dokładność i spójność danych, dzięki czemu źródło rozbieżności zostało znalezione, a niezgodności wyeliminowane.

Materiały dodatkowe:

• Scott Church przedstawił szczegółową (137 – stronicową) techniczną analizę metodyki pozyskiwania danych za pośrednictwem satelitów i radiosond (Climate Change & Tropospheric Temperature Trends).
• Bardziej przystępne podsumowanie kwestii pomiarów satelitarnych znajdziemy u Granta Fostera.

Aleksandra Kardaś podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski.