Onko ilmastotiede selityksen velkaa? – Osa 1


Kuva 1. Korrelaatioesimerkki

Kuva 1. Korrelaatioesimerkki

Täksi lauantaiksi olin aikonut laatia artikkelin Kiinan hiilipäästöistä, mutta asiat kehittyivätkin toiseen suuntaan. Ilmastotieteen haastaminen vaikutti haastavammalta aiheelta.

Frenologiasta

Otetaanpas vauhtia 1800-luvun muotitieteestä, kallonmittausopista eli frenologiasta (Linkki). Frenologian mukaan kallon muodoista voitiin päätellä ihmisen henkisten kykyjen profiili. Kallon muodot olivat tarkan mittaustoiminnan kohteena, ja myös automatisoituja kallonmittaulaitteita rakennettiin. Frenologiaan sisältyi nykytieteenkin hyväksymiä ajatuksia, mutta missään ei näy tuloksia sen ennustekykyisyydestä. Vaikkei luonnontiedettä voinekaan olla ilman kvantitatiivisia mittauksia, tämä ei yksin riitä. Eikäpä frenologiastakaan olisi tullut sen ennustekykyisempää tiedettä, vaikka mittaushilaa olisi tihennetty miten paljon tahansa. Artikkelisarjan lopussa palannen frenologiaan.

Aineiston laaduttomuudesta

Tietotekniikassa, tilastotieteessä ja milteipä missä tahansa on voimassa nyrkkisääntö: roskaa sisään, roskaa ulos. Satunnaiskohinassa ei ole korrelaatioita ja niiden löytyminen kohinasta on vain todiste siitä, että menetelmään on rakennettu ja piilotettu lopputulos. Mitä kertookaan Berkeley Earth aineistonsa laadusta (Linkki):

In many cases raw temperature data contains a number of artifacts caused by issues such as
typographical errors
instrumentation changes
station moves
and urban or agricultural development near the station.

Suomeksi:

Monissa tapauksissa raaka lämpötila-aineisto sisältää useita teennöksiä, joiden syynä on sellaisia seikkoja kuten:
kirjoitusvirheet
instrumentoinkin muutokset 
aseman siirrot
ja aseman läheinen kaupungistumis- tai maatalouskehitys.

Paljon roskaa sisään, sehän tuossa sanotaan. Ei sentään kaikki ole roskaa. Kun aineistoa on liikaa, ei roskien poimintaakaan ole järjestetty käsin, vaan ohjelmallisesti (Linkki). Edellä kuvattujen virheiden poistamiseen on lähinnä käytössä asemakohtaisen aineiston poikkeuksellisten arvojen ja muutoskohtien (breakpoints) hakeminen, verrattuna lähialueen asemiin. Käytännössä oikaisumenetelmä ainakin keskiarvoistaa asemien ilmastomalleissakin käytettäviä arvoja, mutta tekeekö se myös jotain muuta?

Korrelaatioista

Tuttu virhepäätelmä on väittää, että jäätelön syönti aiheuttaa hukkumistapauksia, koska näiden kahden muuttujan välillä on korrelaatiota (Linkki). Vaan toisin päin ajatellen, jos kahden muuttujan välillä on korrelaatiota, sattuma on huonoin selitys. Jäätelön ja hukkumisten yhteinen nimittäjä on hellesää, ei sattuma.

Lämpötila-aineiston oikaisun korrelaatio hiilidioksidipitoisuuteen

Jos lämpötila-aineiston oikaisut olisivat satunnaisesti jakautuneita, ne eivät aiheuttaisi mitään trendimuutosta. Tällöin voisi olla kyseenalaista tehdä oikaisuja globaaleja muutostarkasteluja varten, koska virheethän kumoaisivat keskimäärin toisensa trendin osalta. Jäljelle voisi jäädä oikaisujen lämpötilaa kautta linjan alentava tai kohottava vaikutus.  Näin onnellisesti eivät asiat näyttäisi olevan, vaan oikaisuilla on ollut keskimäärin aikasarjan kulmakerrointa kohottava vaikutus, siis ilman oikaisuja lämpötila olisi kohonnut hitaammin, jos ollenkaan. Koska myös hiilidioksidipitoisuus kohoaa ilmakehässä, jonkinlainen korrelaatio olisi odotettavaa ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja oikaisumuutoksen välillä. Ehkä olennainen kysymys onkin, mikä olisi kohtuullinen korrelaatio ja mikä epäilyttävää?

Jopa asemakohtaisia lämpötilamuutoksen kulmakertoimia muuttava oikaisutoiminta on saanut mm. stevengoddardin esittämään lukuisia esimerkkejä hassunnäköisistä lopputuloksista. Stevengoddardin saamassa kritiikissä on vedottu mm. siihen, että hän on käyttänyt asemakohtaisten mittausten summia, jolloin tasajakoisuus koko mantereelle ei ole toteutunut ilmastotieteen normien mukaisesti (Linkki).

Olen jo kertaalleen uudelleenblogannut stevengoddardin CO2-oikaisu-korrelaatioartikkelin (Linkki) ja kirjoittanut yhden oman artikkelin aiheesta, mutta tämä ei nyt vain jätä rauhaan. Olenkin saanut viitteitä,  että korrelaatio tai pikemminkin selitysaste on vähintäänkin 0,5 luokkaa, mutta yritän edelleen löytää yksinkertaista tapaa toisintaa stevengoddardin esitystä. Hänen saamansa selitysaste, 0,987 tarkoittaisi, että selvästi yli 97% USA:ssa tapahtuneista lämpötilaoikaisuista, tai niiden vaikutuksesti menneisiin tuloksiin, olisi tahdistettu hiilidioksidipitoisuuden kanssa. Tätähän ei usko kukaan, että se olisi sattumaa. Moni toki uskoo, että siinä on virhe ja se on stevengoddardin tekemä. Ja että itsekin voisin uskoa, että virhe on stevengoddardin omaisuutta, jatkan tätä vielä ensiviikollakin.Vaihtoehtoisena tuloksena on perätä ilmastotieteeltä selitystä outoon oikaisukorrelaatioon.

Lukijoilleni jää tälläerää vain odotuksen jännitys ja mahdollisuus ihmetellä, että mikä korrelaatio se tuossa kuvassa 1 oikein onkaan.

 

Linkkejä

http://rankexploits.com/musings/2014/how-not-to-calculate-temperature/ (Linkki) Osa 1 Zeken kritiikistä stevengoddardille.

http://berkeleyearth.org/ (Linkki) Luotettavan pidetty koostetun aineistolähteen tarjoaja.

https://www.ncdc.noaa.gov/ (Linkki) NOAA:n kotisivu.

Advertisements

One response to “Onko ilmastotiede selityksen velkaa? – Osa 1

  1. Zeke aiheellisesti väittää, että Goddard laskee trendin väärin. OK, mutta korrelaatio vaatii silti selityksen, enkä nyt ihan järkyttyisi jos takaa paljastuisi tuloksien parantelua huolellisella datan valikoinnilla. Onko niin, että sääasema ’rikkoutuu’ jos tulee vääriä tuloksia? Säätääkö joku havainnointiverkkoa testaamalla sopivatko tulokset oletettuun trendiin ja poistamalla ’väärää’ dataa?

    Teoriani on siis, että sarjaa manipuloidaan syöttämällä data algoritmille, joka laskee trendin, ja testaamalla mitä asemia poistamalla infilling ’parantaisi’ trendiä.

    Motiivi olisi, tilaisuuskin varmaan löytyy. Asia pitäisi penkoa, mutta siihen tarvitaan henkilöitä, jotka ymmärtävät alan peruskäsitteet. R pitäisi hallita. Ja hyvä olisi olla ilmastoalalta julkaissut tiedemies vähintään taustatukena.

    Mikään iso salaliitto ei tule kyseeseen, jos temppu on tehty, se on pienimuotoista hölmöilyä.

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s