Mit: Satelity nie pokazują ocieplania powierzchni Ziemi

Satelity nie pokazują ocieplenia troposfery.
„Pomiary satelitarne wykazują brak istotnego globalnego ocieplenia od roku 1979, czyli w okresie, w którym intensywnie rosły antropogeniczne emisje dwutlenku węgla. Dane satelitarne nie tylko sygnalizują brak znaczącego antropogenicznego ocieplenia, ale także stanowią empiryczny test dla hipotezy efektu cieplarnianego – test, którego ta hipoteza nie zdaje.” (Bob Carter)

Dane satelitarne pokazują wzrost temperatury atmosfery przy powierzchni Ziemi.

Satelita polarny NOAA prowadzący pomiary promieniowania ziemskiego. Ilustracja dzięki uprzejmości NOAA.

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.

Rysunek 1: Dane satelitarne UAH (kolor czerwony), dane satelitarne RSS (kolor zielony) oraz pomiary naziemne (kolor niebieski). Źródło.

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.