Ilmastoherkkyyden näkyminen pintalämpötiloissa, osa 2

Tämä on toinen ja toivottavasti viimeinen osa artikkelisarjasta, jossa pyrin esittämään, paljonko ilmastoherkkyys 2 °C näkyisi RSS-lämpötila-aineistossa.

Kuva 1. Havaittu CO2-pitoisuus ja yliekstrapolaatio

Kuva 2. RSS-aineisto ja yliekstrapolaatio.

Käyttämäni mittausaineisto näkynee jotenkin kuvista 1 ja 2. Pitempi aikajänne on valittu alapäästään siten, että teollistumisen vaikutus olisi alussa vähäinen ja loppupäästään siten, että nykyhetki olisi lähellä keskikohtaa ja lisäksi huomioitu jossain määrin hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistumismahdollisuuttakin. Varsinainen mitattujen arvojen aikajänne on rajautunut woodfortrees-palvelun kautta saatavissa olevien yhteisten vuosien mukaan.  Yliekstrapolaatiolla kuvatekstissä tarkoitan sitä, että tulos tunnetun menneisyyden osalta ei vaikuta uskottavalta enää 1800-luvun kohdalla ainakaan. Ja onhan myös mitatun aikajänteen suhde ekstrapoloituun aikaväliin varsin vaatimaton.

OpenOffice Calcilla laskemani taulukko on todennäköisesti sen verran vaikeaselkoinen (ennen muuta dokumentoimaton), että en linkitä tässä siihen ollenkaan, vaan ehkä jonkun toisen kerran laadin pyydetyn selkeän laskintaulukon. Esitänkin suoraan saamani tulokset kuvassa 3:

Kuva 3. Laskennallisia lämpötilatrendejä ilman CO2-vaikutusta.

Ensimmäisenä on todettava, että kuvassa 3 oletetut ilmastoherkkyysarvot ovat hetkellisiä herkkyysarvoja, eivät tasapainoarvoja. Sinisellä on piirretty myös kuvassa 2 näkyvä lämpötilapoikkeamasarja. Punaisella on piirretty lämpötilasarja, josta on poistettu CO2-ilmastoherkkyys 1 °C ja jossa alkupiste on 337 ppm, keltaisella on piirretty vastaava ilmastoherkkyydellä 2 °C ja alkaen CO2-pitoisuudesta 280 ppm. Vihreä käyrä on muuten keltaisen kaltainen, mutta ilmastoherkkyys on 4 °C. Trendiviivojen kulmakertoimet ovat mielestäni sekä keskenään vertailukelpoisia, että mielenkiintoisia. Kulmakerroin on lämpötilamuutos vuodessa. Helposti päässä laskien saa sadan vuoden muutoksen celsiusasteissa. Vastaavasti voisi sanoa, ettei minkään käyrän trendiviivan vakiotermi ole fysikaalisesti merkittävä. Ehkä on vielä hyvä huomauttaa, ettei nollaa lähellä oleva selitysaste tässä tarkoita erityisen satunnaista tulosta muuten, mutta kulmakertoimen ollessa lähes nolla, tuokin tunnusluku menee herkemmin olemattomiin.

Sanallisesti tätä laskennallista tulosta voisi kuvailla niin, että jos hetkellinen ilmastoherkkyys olisi 1 °C, lämpenemiskehityksestä vuodesta 1979 alkaen karkeasti puolet olisi hiilidioksidilisäyksen vaikutusta. Hetkellisellä ilmastoherkkyydellä 2 °C lämpötila olisi muuttunut vuodesta 1979 vain hiilidioksidilisän voimin. Kun tässä hiilidioksidin kaksinkertaistumisväli on 280…560ppm, olisi aiempina vuosina ollut CO2-lisän vaikutusta puolisen astetta, alkaen noin vuodesta 1800. Mikäli hetkellinen ilmastoherkkyys olisikin 4 °C, olisimmekin pelottavasti jääpalloistumassa, ellei meillä olisi hiilidioksidilisäyksemme tuomaan lisälämmöneristystä.  Toisinpäin sanottuna ihmistekoinen hiilidioksidilisäys olisi jo ehkä vaikuttanut luonnollista lämpötilaa kohottavasti sen maagisen 2 °C. Tässä siis oletuksena, että kaikki hiilidioksidilisäys yli 280 ppm:n on ihmistekoista.

Emme oikein voi laskea tasapainotilan arvoilla, koska mittaussarja ei ole mitattu tasapainotilaisesta ilmakehästä, mutta kertomalla käytetyt herkkyysarvot 1,5 saamme karkean arvion, mitä tasapainotilaiset ilmastoherkkyysarvot olisivat, eli ne olisivat olleet 1,5 °C, 3 °C ja 6 °C.  Tässä mielessä tilauspuvusta ei ihan pukua tullut, mutta liivit kumminkin. Koska käyttämäni hetkellinen herkkyys  2 °C vastaa karkeasti ”oikeaa” herkkyyttä 3 °C, niin tasapainoisella herkkyysarvolla 2 °C RSS-lämpötilasarja vuodesta 1979 jäisi  loivasti kohoavaksi vielä hiilidioksidilisän poistamisen jälkeenkin.

Eräs erikoinen ajatus tuli mieleeni juuri tuosta mielestäni epävarmimmasta herkkyysarvosta 4 °C  (tasapainossa ≈6 °C). Nimittäin, että mitä suuremmaksi hiilidioksidin ilmastoherkkyysarvo arvioidaan, sitä vähäisemmillä hiildioksidipäästöjen vähennyksillä tulisi päästä vakioiseen lämpötilaan. Jos kuvittelisimme herkkyydeksi hypoteettisen 0 °C, sininen käyrä olisi se, mikä jatkuisi, vaikkemme päästäisi ollenkaan hiilidioksidia, tai päästäisimme miten paljon vain.  Vihreän kuvaajan ollessa oikea veikkaus, päästöjen puolittaminen riittäisi tässä vaiheessa lämpötilan vakiointiin, koska jääkausi on tulossa. Osa CO2-päästöistämme olisikin hyötypäästöjä, jos tasapainotilan ilmastoherkkyys olisi yli 3 °C.  Sitä pienemmät herkkyysarvot taas tarkoittaisivat, ettei ilmastonvakiointimme tulisi koskaan onnistumaan nykyisten olosuhteiden vallitessa.

Linkkejä

http://fi.wikipedia.org/wiki/Ilmastoherkkyys (Linkki1) Wikipedian artikkeli. Lisää tietoa aiheesta saa englanninkielisessä Wikipediassa.

http://www.grida.no/publications/other/ipcc_tar/?src=/climate/ipcc_tar/wg1/345.htm (Linkki2) IPCC:n  html-artikkeli ilmastoherkkyydestä vuodelta 2001.

http://judithcurry.com/2013/05/16/docmartyns-estimate-of-climate-sensitivity-and-forecast-of-future-global-temperatures/ (Linkki3) Osassa 1 viitattu artikkeli, jossa on puolilogaritminen CO2:n ja lämpötilan riippuvuus esitetty. Verrattuna omaan esitykseeni on käytetty 10-kantaista logaritmia, kun itse käytän luonnollista. Suhde on n. 2,3.

http://www.ecd.bnl.gov/steve/pubs/ObsDetClimSensy.pdf (Linkki4PDF) Stephen E. Schwartzin tutkielma, jos on päädytty varsin alhaisiin herkkyysarvoihin.

http://scienceofdoom.com/2011/09/22/measuring-climate-sensitivity-part-one/ (Linkki5) Tämä linkki on esimerkkinä siitä, miten monimutkaista voi yksinkertaisestikin mallintaen olla ilmastoherkkyyden määrittäminen.

http://scied.ucar.edu/climate-sensitivity-calculator (Linkki6) Ilmastoherkkyslaskin, algoritmi tuntematon, skaala alkaa 2 °C:esta. Lämpötila 13,7 °C, kun CO2 on 280 ppm. Pieni ero käyttämääni 14 °C.

http://bartonpaullevenson.com/ClimateSensitivity.html (Linkki7) Kokoelma tieteellisistä ilmastoherkkyysmäärityksiä ja -mallinnuksia vuoteen 2006 mennessä.