maanantaina, maaliskuuta 13, 2006

Omenapiirakka

Ilmastonmuutosasian tiimoilta on vaihteeksi jotain aidosti uutta kerrottavaa. Nimittäin pikkupojankin seuraamassa Mannin lätkämailadebatissa tapahtui viime viikolla merkittävä käänne. Tai oikeastaan kyseessä ei ole käänne vaan pikemminkin viimeinen naula lätkämailan arkkuun. Tämän kunniaksi pikkupoika kirjoitti lyhyehkön johdannon koko aiheeseen lähinnä niille jotka eivät ole tätä blogia seuranneet eivätkä jaksa esim. yo linkkejä käydä läpi.

Ensin kuitenkin pieni "varoituksen" sana. Vaikka pikkupoika pitääkin Wikipediaa monesti varsin luotettana lähteenä ja sieltä löytyy myös ilmastonmuutoksesta ihan kohtuulliset sivut, niin kannattaa olla tietoinen että Wikipedian ilmastosivuja kirjoittelee muutama erittäin aktiivinen asiaan vihkiytynyt "katastrofiteorian kannattaja" (mm. William M. Connolley). Tämä ei tarkoita että sivuilla olisi varsinaisesti mitään virheellistä, mutta, ainakin pikkupojan mielestä, sivuilla on olemassa tietynlainen bias tavassa käsitellä asioita. Varmaa on myös että mikään "skeptinen" tieto ei sivuilla kauaa pysy, jos se suinkin vain jotenkin voidaan estää. Joka tapauksessa pikkupoika linkittää tämän lyhyehkön selvityksensä lähinnä Wikipediaan.

Viimeisen 150 vuoden aikana, suorien lämpötilamittausten mukaan maapallon keskilämpötila on noussut n. 0.4-0.8 C (näitä mittauskontruktioita on oikeastaan kolme: CRU, NCDC ja GISS). Tätä pidemmältä ajalta suoria lämpötilamittauksia ei ole riittävästi, jotta niiden avulla pystyttäisiin sanomaan mitään oleellista maapallon lämpötilan muutoksista. Tuo epävarmuus paljonko lämpötila on tarkkaanottaen noussut, johtuu mm. siitä että 1800-luvulla mittausverkosta oli varsin harva ja että myös myöhemmissä lämpötilakontruktioissa on epävarmuutta, mm. urbaani lämpenemis-efekti lienee jossain määrin korruptoinut dataa. Tätä tukee esim. se, että tarkat, mutta valitettavasti vasta 30-vuotisen historian omaavat, sateliittimittaukset eroavat yhä merkittävästi näistä instrumentaalikonstruktioista (erot: CRU, NCDC ja GISS). Joka tapauksessa lämpötila on mitä ilmeisimmin noussut, ja kysymys kuuluukin mikä sen on aiheuttanut.

Ns. antropogeenisen globaalin lämpenemisteorian (anthropogenic global warming, AGW), eli yleensä arkikielessä "kasivihuoneilmiön" tai "ilmastonmuutoksen", mukaan tämän lämpenemisen taustalla on siis pääsääntöisesti ns. kasvihuonekaasujen, erityisesti hiilidioksidin, ihmisen toiminnasta johtuva lisääntyminen ilmakehässä. Tämä näkemys on ns. virallinen tieteellinen konsensus, jolla tarkoitetaan lähinnä IPCC:n 2001 julkaisemaa raporttia (sen voi ladata mm. IPCC:n kotisivuilta) Ottamatta kantaa sen enempää IPCC:n raportin syntyyn liittyviin asioihin (esim. siihen kuinka moni asioista ymmärtävä oikeasti allekirjoittaisi raportin yms.), kysymys kuuluu että miten voidaan päätellä suurimman osan lämpenemisestä olevan "melko varmasti" AGW:n mukainen. Ts. eikö tämä havaittu lämpeneminen voisi olla pääsääntöisesti "luonnollisen" variaation tulosta, esimerkiksi kun tiedetään että aurinko on aktiivisimmillaan useaan sataan vuoteen. Edelleen lisämäärät esim. CO2:ta vaikuttavat fysikaalisesti lämpötilaan logaritmisesti, eli kysymys on myös siitä mikä on nykyisen CO2 suhde lämpötilaan. Efekti on samantapainen kuin lannoitteiden vaikutus kasvien kasvamiseen: pieni lisämäärä vähäiseen pitoisuuteen parantaa huomattavasti kasvua kun taas sama määrä suureen pitoisuuteen ei enää lisää kasvua lähes lainkaan.

AGW:n mukaan ihmisen osuus on pääteltävissä lähinnä kahdesta asiasta. Ensinnäkin, ilmastoa kuvaavat tietokonemallit (general circulation model, GCM) kuvaavat (tai ainakin kuvasivat IPCC:n mukaan 2001) muutaman vuosikymmenen lämpötilan hyvin (paremmin) kun malleissa on muuttujana lisä-CO2 vs. kun sitä ei ole. GCM:ien ongelmana on mm. etteivät ne pysty mallintamaan esim pilviä kovinkaan hyvin. Näiden GCM:ien kyvystä mallintaa lämpötilaa on ollut puhettä täälläkin aiemmin, eikä niistä enempää tällä kertaa. Toinen, AGW:n mukainen selittävä seikka on lämpötilan nykyisen muutoksen nopeus ja jyrkkyys. Tämä on se missä nämä proxy-perusteiset lämpötilakonstruktiot tulevat kuvaan. Proxylla tarkoitetaan tässä yhteydessä jotain mitattavaa asiaa, esim. lustojen paksuus, joka kertoo epäsuorasti, ainakin osittain, lämpötilasta. AGW:n kannattajien mukaan nämä lämpötilakonstruktiot, erityisesti IPCC:n raportissa merkittävässä roolissa ollut tekijöidensä mukaan MBH98:ksi ristitty konstruktio (tuttavallisemmin Mannin lätkämaila), osoittavat että maapallon lämpötila on viimeisen parin tuhannen vuoden aikana ollut suhteellisen stabiili kunnes se nousi erityisen jyrkästi viimeisen 150 vuoden aikana. Koska mitään muuta poikkeavaa ei ole lisäkasvihuonekaasujen lisäksi tapahtunut, täytyy siis tämän lämpötilanousun taustalla olla juuri nuo lisäkaasut. Lisäksi nämä konstruktiot, ainakin Mannin lätkämaila, näyttää että viime vuosikymmen oli ennätyslämmin, ts. elämme erityisen poikkeuksellisia aikoja.

Nyt kuitenkin kolmen viime vuoden aikana erityisesti Steve McIntyre on osoittanut että Mannin lätkämaila on perustunut useisiin kyseenalaisiin asioihin, esim. epästandardit ja perustelemattomat tilastolliset metodit (mm. kummallinen "normalisointi" PCA:n laskennassa) ja selektiivinen proxyjen valinta (mm. ns. Graybill & Idso:n vihnemäntyluustojen käyttö kun on tunnettua että nämä eivät ole lämpötilaproxyjä (eivät vastaa lokaaleja lämpötilamittauksia, ts. kasvulisäys johtuu jostain muusta kuin lämpötilasta). McIntyry on osoittanut että kun nämä asiat korjataan, konstruktion karakterinen "lätkämailamuoto" katoaa. Tämä ei kuitenkaan todista, etteikö, jostain kummasta luonnon oikusta, tämä Mannin "virheellinen" konstruktiometodi tuottaisi oikeaa lämpötilahistoriaa. Mistä päästäänkin sitten vihdoinkin viime viikon uutiseen: lätkäjoukkueen piakkoin ilmestyvästä paperista, jonka ironisesti on tarkoitus pelastaa lätkämaila, käy ilmi että MBH98:n r2-tunnusluvut, joita Mann on aiemmin kieltäytynyt julkistamasta, ovat katastrofaaliset kuten McIntyre on epäillytkin. Lubos selittää varsin hyvin r2-lukujen merkityksen tässä yhteydessä (ainakin paremmin mihin pikkupoika pystyisi). Tämä tarkoittaa käytännössä sitä että Mannin konstruktio ei yksinkertaisesti voi olla oikea: viimeinen naula arkkuun.

Nyt kun Mannin lätkämaila on kuopattu, lätkätiimin vakioargumentti on kutakuinkin seuraava: "Vaikka Mannin konstruktiossa olikin ehkä metodologisia virheitä, niin muut riippumattomat tutkimukset tukevat sen johtopäätöksiä". Nämä tutkimukset on koottu Steve McIntyren osuvasti spagetti diagrammiksi kutsumaan Wikipedian kuvaan (huomatkaa että musta on keinotekoisesti muiden päälle piirretty instrumentaalikonstruktio):
Ensinnäkin nuo käyrät eivät ole riippumattomia: niissä on paljon samoja kirjoittajia ja erityisesti samoja (huonojakin) proxyja. Lisäksi ainakin pikkupojan silmiin noilla käyrillä ei oikeastaan ole mitään yhteistä, jolloin luonnollinen kysymys lienee miksi mikään niistä edustaisi "oikeaa" maapallon lämpötilahistoriaa? Konkreettisen esityksen millaisiin konstruktioihin voidaan päätyä selektiivisellä proxyjen valinnalla tarjoaa McIntyre: omenapiirakka. David Stockwell taas demonstroi miten Mannin metodeilla saadaan lätkämaila satunnaisesta datasta. Kannattaa tutustua.

[Lisäys 14.3.: ClimateAuditin kommenttiosaston kautta löytyi linkki Richard S. Lindzenin uudehkoon kirjoitukseen: Understanding Common Climate Claims. Erinomainen kirjoitus, jossa prof. Lindzen käsittelee hieman laajemmin samoja asioita kuin aiemmin linkittämässäni lausunnossaan Brittien ylähuoneelle.]

10 kommenttia:

  1. Itsekin olen hieman tutustunut asiaan, mutta olen jo unohtanut suuren osan.

    1) Vaikuttaako ilmakehän hiilidioksidin määrä noihin lustojen kokoon - ja jos vaikuttaa, niin millä tavalla?

    2) Voisitko selventää vielä, että millä perusteella tuohon diagrammiin on piirretty toi musta viiva?

    VastaaPoista
  2. Sanotaan nyt ensin varmuudeksi että en ole varsinaisesti tieteentekijä juuri tällä alalla, ehkä jollain sinnepäin olevalla. Ts. en ole mikään "auktoriteetti", mutta taustani puolesta minun on varsin helppoa ymmärtää näitä asioita.

    1) CO2 on lannoite, joten eiköhän se lisää kasvua (lustojen leveyttä). Tästä on käsittääkseni olemassa joitakin tutkimustuloksiakin, eli lisääntynyt CO2 näkyy jo "maapallon vihertymisessä". En osaa tarkkaan sanoa kuinka oleellinen tämä asia on konstruktioiden kannalta, sillä ainoa missä se nousee esille on kalibrointiperiodissa (kts. 2), mutta siitäkin (yleensä 1900-1980 tms.) suurin osa on ennen merkittävää CO2 lisäystä. Uskoisin kuitenkin että tämä ei ole yleisesti varsinainen ongelma, sillä uskoisin että muut epävarmuustekijät (esim. muiden lokaalien olosuhteiden, kuivuus yms, osuus lienee paljon painavampi). Mm. noista Graybill & Idso:sta tiedetään etteivät ne ole lämpötilaproxyja, koska niiden erikoinen kasvupyrähdys ei vastaa lokaaleja lämpötilamittauksia, mutta tarkkaan ei tiedetä mistä kasvupyrähdys on aiheutunut (mutta epäilyksiä on että CO2 lisäys on ollut ainakin osatekijä).

    2) Jokainen proxyperusteinen konstruktio on jotenkin yhdistettävä instrumentaaliaikasarjaan, jotta konstruktio heijastelisi absoluuttisia lämpötiloja(-muutoksia). Eli toi musta (luullakseni CRU instrumentaalisarja) on (osittain) "sisäänrakennettuna" ("samassa skaalassa") jokaiseen proxykonstruktioon. Miten se on tarkkaanottaen tehty, riippuu konstruktiosta. Esim. Mannin lätkämailassa se tapahtuu yksinkertaisesti siten että konstruktio skaalataan niin, että pakotetaan sen 1902(!)-1980 keskiarvo ja varianssi saman ajan instrumentaalisarjan keskiarvoon ja varianssiin. Kuinka "robusti" tällainen metodi (ja erityisesti Mannin PC laskenta yleensäkin) on, näkyy hyvin tuosta McIntyren "omenapiirakasta". Oleellista on myös huomata että se musta on "sisäänrakennettuna" noihin käyriin vain osittain, ts. loppuosaa, n. post 1980, (ja yleensä alkuosaa) siitä ei ole huomioitu noita käyriä skaalattaessa (monet proxyt loppuvat n.1980). Tällä lienee jonkinmoinen merkitys käyriin, ja tästä syystä Steve onkin vaatinut että noi proxyt pitäisi saattaa ajantasalle (jolloin mm. näkyisi kuinka hyvä tuo nykyinen skaalaus on ollut...).

    Jos muuten haluaa leikkiä itse noilla (erityisesti Mannin lätkämailalla), niin ClimateAuditin kautta löytyy dataa ja (R)-koodia. Matlab muotoista koodia ja dataa (Mannin PC:t) Mannin lätkämailaan löytyy tästä.

    VastaaPoista
  3. Ok, kiitos paljon vastauksista.

    Itsekin olen lukenut McIntyren juttuja, joissa hän on vaatinut näiden proxyjen päivittämistä. Ne "alarmistit" on keksiny vaikka mitä naurettavia argumentteja siihen miksi proxyja ei päivitetä.

    Tuo instrumentaaliaikasarja on siis se, jonka lukemat perustuu maan pinnalta mitattuihin lämpötiloihin(?) Nehän ovat kaiketi huuhaata. Suuri osa niin sanotusta lämpenemisestä perustuu lämpösaarekeilmiöön ja huonosti tehtyihin mittaustoimenpiteisiin. Muistaakseni esim. USA:ssa ne eivät ole havainneet juuri minkäänlaista lämpenemistä viime vuosisadan aikana?


    Täytyypä kokeilla sitä Matlab-koodia, jos vaikka ymmärtäisin jotain.
    En tosin edes muista kunnolla mikä on varianssi, joten heikkoa saattaa olla ;)

    Olen kyllä käynyt ammattikorkeakoulussa tilastotieteen peruskurssin, mutta asiat ovat hieman unohtuneet, kun pääpaino on tietojenkäsittelyn opiskelussa.

    VastaaPoista
  4. En nyt sanoisi että ne ihan huuhaata on, no Hansenin GISS nyt näyttää mitä näyttää. Erityisesti tuo yleisemmin käytetty CRU on mielestäni ihan kohtuullinen. Uskoisin että siinä on sisällä jonkin verran "lämpösaarekeilmiötä", mutta uskoisin myös että toi lämpeneminen osuu tuonne IPCC:n haarukkaan (tosin alapäähän), sanotaan luokkaan 0.4-0.5C. Oleellisempaa on mielestäni se totaalinen perspektiivin katoaminen mikä tässä on tapahtunut Mannin & co "kontruktioiden" sekä näiden GCM:ien myötä:
    On olemassa evidenssiä (esim) että täälläkin on ollut n. 1000 vuotta sitten ainakin 3 astettä nykyistä lämpimämpää. Vastaavasti pienen jääkauden aikana, n. 300 vuotta sitten, on ollut ehkä pari-kolme astetta kylmempää. Näihin lukuihin verrattuna tuo 0.5 asteen lämpeneminen alkaa asettumaan oikeisiin mittasuhteisiin. Vielä kun muistetaan että pienen jääkauden loppu ajoittuu juuri n. 150 vuotta taaksepäin ja otetaan huomioon esim. Lindzenin erittäin perustellusti esittämä arvio että CO2 tuplaantuminen (tällä hetkellä kai CO2 lisäys on n. 35%) aiheuttaisi 0.5 asteen nousun, niin tajuaa kuinka älytön tämä hysteria on. Yksinkertaisesti tuo CO2:n aiheuttama lämpölisäys on niin pieni luonnolliseen variaatioon, ettei sitä pysty tilastollisesti edes kaivamaan esiin tai että sillä olisi mitään käytännön merkitystä. Muistuttaisin tässä yhteydessä lukijoita että Helsingin ja Sodankylän lämpötilaero on n. 6 astetta.

    Alan pikkuhiljaa kallistumaan sille kannalle, että näistä puulustomittauksista ei yksinkertaisesti pystytä kaivamaan millään yksinkertaisella tempulla esille luotettavaa lämpötilakäyrää. Tämä tarkoittaa valitettavasti reilun 10 vuoden hukkaan heitettyä aikaa tämän asian tutkimuksessa, ja mielestäni luotettavin käsitys ilmaston kehityksetä viimeisen tuhannen vuoden ajalta on edelleen IPCC:n 1990 esittämä (thanks RealClimate ;).

    Tuolla tilastollisella ymmärryksellä anon voisi oikealla asenteella mennä vaikka Mannin kollegaksi ;)

    VastaaPoista
  5. Joo =)
    Tosin en tekisi yhtä hätiköityjä johtopäätöksiä tilastoista kuin Mann.

    Tuli vielä mieleen yksi juttu tästä ilmaston muutoksesta. Luin jostain, että suurin osa viime vuosisadan lämpenemisestä olisi tapahtunut ennen 40-lukua. Tiedätkö pitääkö tuo paikkansa?

    Suomen talvet (ainakin etelässä) ovat kyllä selkeästi muuttuneet siitä mitä ne oli reilu vuosikymmen sitten. Tiedä sitten johtuuko pienestä ilmaston lämpenemisestä vai jostain normaalista kausivaihtelusta.

    VastaaPoista
  6. Kyllä pitää (ainakin Suomen osalta), selviää niistä käyristä jotka laitan kun kerkeän...

    Suomessa ilmasto lämpeni 1900-luvun alussa, siten että 1930-luvulla oli kutakuinkin yhtä lämmintä (pohjoisessa lämpimämpää). 30/40-lukjen taitteesta ilmasto alkoi kylmetä niin, että pohjat saavutettiin joskus 70/80-lukujen vaihteessa, Sen jälkeen lämpeni nopeasti (vaikka 80-luvulla olikin 2 erittäin kylmää talvea) 90-luvun alkuun. Tämän jälkeen on ollut aika tasaista, ehkä hieman alaspäin. Tämä näkyy siten että 70-luvun loppupuolelta piirretty lineaarinen trendi on selkeästi positiivinen, mutta 80-luvun lopusta piirretty trendi menee negatiiviseksi... Tietenkin nämä tarkastelut riippuvat siitä millä aikavälillä käyriä suodattelee, yo. selitys perustuu 11-vuoden (keskitettyyn) juoksevaan keskiarvoon.

    VastaaPoista
  7. Ok

    Joillakin alueilla näyttäis tilanne hieman poikkeavan yleisestä trendistä. Tosin lämpötiloista en tiedä, mutta järvet jäätyvät ainakin Pirkanmaalla selkeästi myöhemmin kuin 80-luvun lopussa. Usein myös talvella on alkanut olemaan loskakelejä. Jopa lumet sulaa välillä kesken talven. Niitä ei aikaisemmin juuri ollut.

    Tosin nämä seikat nyt ei sinällään ilmaston lämpenemistä todista, mutta jonkinlaisen muutoksen kylläkin.

    VastaaPoista
  8. ..Ja kiitos muuten hyvistä ilmastoselvityksistä. Suomen kielellä ei oikein löydä juttua aiheesta. Englanniks kyllä löytyy, mutta ne ovat turhan tieteellisiä. Ymmärtäminen tuottaa vaikeuksia.

    Englanninkielisissä jutuissa käytetään paljon akronyymejä, eikä niitä oo aina selitetty.

    Jutuissasi on riittävästi tieteellistä faktaa ja vieläpä sopivan yksinkertaisessa muodossa =)

    VastaaPoista
  9. Olisikohan ne ilmastonmuutoslumiukkokisat voinut järjestää näin maaliskuun lopussa tai huhtikuun alussa, kun tälläkin hetkellä täällä Etelä-Suomessa on 7 astetta pakkasta... :)

    VastaaPoista
  10. Kiitos kommenteista. En osaa sanoa järvien jääpeitteistä, mutta Itämeren jäätilannetta pystyy seuraamaan hyvin täältä. Tänä vuonna jäät tulivat "tavallista" myöhempään, mutta laajuudeltaan jääpeite muodostui (ja on erityisesti nyt) tavallista laajemmaksi. Ei tarvi olla suuri Einstein veikatakseen että tänä vuonna jäät lähtevät ainakin parisen viikkoa myöhässä :) Noita subjektiivisia vertailuja tehdessä kannattaa muistaa että (n. 100 vuoden juoksussa) 60-luvun talvet olivat erityisen kylmiä ja 90-luvun talvet vastaavasti suhteellisen lämpimiä (kuten tuolta alhaalta näkyy). Tämä aiheuttaa monelle 40-60 vuotiaalle pienoista harkaa, kun "nuoruuden" kelit muistetaan yleensä varsin hyvin. Lumien sulamiset, vesi jne. taas kuuluvat "normaaliin" Etelä-Suomen talviin, media vaan tuntuu jotenkin unohtaneen tämänkin asian.

    Maaliskuusta on muuten tulossa sinne Pirkanmaallekin erityisen kylmä: koko maaliskuun ajan Tampere-Pirkkalan vuorokausikeskilämpö on pysytellyt keskiarvon alapuolella. Viime vuoden maaliskuukin oli kylmä (esim. Helsinki -5.0, 71-00 ka -1.5), ja tästä saattaa tulla vielä kylmempi. Tämä on varsin "kiusallista" ilmatieteenlaitoksen propagandisteille, sille maaliskuulla on ollut kaikista kuukausista ehkä vahvin trendi ylöspäin...

    Tätä kirjoittaessa täällä Helsingissä muuten sataa heikkoa pakkaslunta. Ei kovin yleistä 22. maaliskuuta... kyllä ne lumiukot olisi kerennyt vielä aprillipäiväkin väsäämään ;)

    VastaaPoista

Valitse itsellesi jokin nimimerkki, jotta keskustelujen seuraamisesta tulisi helpompaa. "Nimetön" ei ole nimi!