Mit: Rekonstrukcjom temperatury na podstawie słojów drzew nie można wierzyć

Rzeczywiste rekonstrukcje „rozchodzą się” z seriami pomiarów temperatury w ostatniej części XX wieku. Na przykład, w oryginalnym ‘kiju hokejowym’ (kończącym się w 1980 roku) ostatnie 30-40 lat danych pokazuje trend opadający. Aby wygładzić te szeregi czasowe trzeba je „uzupełnić” poza punkty końcowe, co niezależnie od przyjętej metody prowadzi to do tego, że wygładzona krzywa opada, podczas gdy wygładzona krzywa instrumentalnych pomiarów temperatury wznosi się – mamy rozbieżność. (Climate Audit)

Rekonstrukcje temperatury oparte o słoje drzew do lat 60. XX wieku dobrze pasują do historycznych pomiarów temperatury i nie tylko. W ostatnich dekadach wzrost słojów drzew zwolnił, szczególnie na wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej. Jest to zjawisko zupełnie bez precedensu we wcześniejszej historii, występujące jedynie w ostatnich dekadach, co wskazuje na jego antropogeniczne korzenie (częstsze występowanie susz, zaburzenie cyklu azotowego, kwaśne deszcze, przytłumienie światła słonecznego przez zanieczyszczenia atmosferyczne).

Rysunek 1: Pomiary słojów drzew są jednym ze sposobów określania dawnego klimatu. Zdjęcie: Phildaint, Dreamstime.com.

Wzrost drzew zależy od temperatury. Wraz z nią zmienia się szerokość słojów drzew i ich gęstość. Pozwala to na wykorzystanie ich jako tak zwanych „proxy” temperatury, czyli wielkości, na podstawie której można wyznaczać średnie temperatury powietrza. Mierząc wzrost słojów w starych drzewach, naukowcy mogą rekonstruować temperatury na 1000 lat wstecz. Porównania z bezpośrednimi pomiarami temperatury prowadzonymi od 1880 roku, pokazują, że metoda jest bardzo dobra. Jednak w wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej, po roku 1960 sytuacja uległa zmianie – o ile temperatura szybko rośnie, to szerokość słojów drzew spada. Ta rozbieżność pomiędzy temperaturą a wzrostem drzew jest nazywana „problemem rozbieżności”.

Problem rozbieżności jest dyskutowany w literaturze naukowej już od połowy lat 90. XX wieku, gdy badacze spostrzegli, że drzewa na Alasce nie reagują na zmiany temperatury tak jak wcześniej (Jacoby 1995). Analiza ta została poszerzona w 1998 roku o ponad 300 zapisów słojów drzew z wielu lokalizacji z wysokich szerokości geograficznych na półkuli północnej. Od 1880 do 1960 roku korelacja pomiędzy instrumentalnymi pomiarami temperatury, a wzrostem drzew jest bardzo wysoka – w tym okresie drzewa są bardzo dobrym proxy dla klimatu (Briffa i inni, 1998). Jednak, w latach 60. XX w. korelacja się psuje. Wyraźnie widać, że nastąpiła znacząca, masowa zmiana w środowisku i wzroście drzew.

Rysunek 2: Wygładzony wykres szerokości słojów drzew (linia przerywana) i ich gęstości (gruba linia ciągła), uśredniony po sieci stanowisk z tajgi i zestawiony ze średnimi zmianami temperatury na tym obszarze w okresie od kwietnia do września (cienka linia ciągła). Źródło Briffa i inni, 1998.

Czy coś takiego mogło mieć miejsce wcześniej? Innymi słowy, czy możemy polegać na wzroście słojów drzew jako na wiarygodnym proxy dla temperatury w historii? Aby zbadać, co działo się przed rozpoczęciem instrumentalnych pomiarów temperatury, przeanalizowano osobno zachowanie słojów drzew z półkuli północnej i południowej (Cook i inni 2004). Okazało się, że chociaż w drugiej połowie XX wieku próbki z północy wykazywały znaczną rozbieżność z temperaturą, próbki z południa pozostawały z nią skorelowane. W ramach tej samej pracy sięgnięto także dalej wstecz – aż do okresu Średniowiecznego Optimum Klimatycznego. Okazało się, że na przestrzeni ostatniego tysiąca lat drzewa na obu półkulach zachowywały się tak samo. Sugeruje to, że zachowanie drzew na półkuli północnej w drugiej połowie XX wieku jest czymś wyjątkowym i jest bardzo możliwe, że to nasze działania są tego przyczyną. Szczegółowy przegląd recenzowanej literatury naukowej analizującej tę kwestię można znaleźć w artykule „Problem rozbieżności w lasach Północy: przegląd dowodów zachowania słojów drzew i możliwe przyczyny” (D’Arrigo 2008), stwierdzającym m.in.:

• Różnorodne badania stwierdziły, że spadek wzrostu słojów drzew na Alasce nastąpił w okresie spowodowanej ociepleniem suszy. Analiza zapisów temperatur i opadów pokazuje, że spadek wzrostu słojów był wyraźniejsze w cieplejszych, suchszych miejscach.
• Analizy z Japonii i Bawarii sugerują, że odpowiedzialne są emisje tlenków siarki.
• Ponieważ „problem rozbieżności” występuje powszechnie na wysokich szerokościach półkuli północnej, Briffa i inni, 1998 sugeruje się, że może istnieć wspólne wyjaśnienie dla wszystkich lokalizacji, prawdopodobnie związane z zanieczyszczeniami. Późniejsza analiza (Briffa i inni, 2004) jako możliwą przyczynę proponuje spadek koncentracji ozonu w stratosferze, ponieważ jest on powiązany ze wzrostem natężenia docierającego do powierzchni promieniowania ultrafioletowego (UV-B).
• „Problem rozbieżności” jest powiązany z globalnym zaciemnieniem (spowodowanym zanieczyszczeniami powietrza spadkiem ilości docierającego do powierzchni światła słonecznego). Średnia ilość docierającego do powierzchni Ziemi promieniowania w okresie 1961-1990 spadła o 4-6%.

Istnieją dowody przyczyn rozbieżności zarówno w skali lokalnej i regionalnej (np. susze, emisja powodujących kwaśne deszcze tlenków siarki), jak i globalnej (np. globalne zaciemnienie). Jest bardzo możliwe, że „problem rozbieżności” jest splotem kilku różnych czynników, których wpływ jest zróżnicowany regionalne, a nawet lokalnie.

Temat „problemu rozbieżności” jest intensywnie dyskutowany w literaturze naukowej już od lat 90. XX wieku. Można o nim powiedzieć wiele rzeczy, ale na pewno nie to, że zajmujący się klimatem naukowcy próbowali go ukrywać (żeby przytoczyć choćby sławne oskarżenia o „ukrywaniu spadku” kierowane w stronę klimatologów przez sceptyków rozdmuchujących aferę Climategate).

Artykuł przeglądowy D’Arrigo 2008 i inni podsumowuje:

• „Problem rozbieżności” ma podstawy fizyczne – wzrost słojów drzew w ostatnich dekadach jest mniejszy, szczególnie na wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej.
• „Problem rozbieżności” jest zjawiskiem bezprecedensowym i dotyczy tylko kilku ostatnich dekad, co sugeruje, że jego przyczyny mają korzenie antropogeniczne.
• Przyczyną jest prawdopodobnie splot lokalnych i globalnych czynników, takich jak spowodowane ociepleniem susze i globalne zaciemnienie.
• Oparte o proxy słojów drzew rekonstrukcje temperatury są wiarygodne (do roku 1960), dobrze korelując się z instrumentalnymi pomiarami temperatury i innymi niezależnymi proxy.

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