Ilmastomallien validointi perustuukin käyränpakotukseen?


Oletko koskaan ihmetellyt sitä, miten hyvin ilmastomallit seuraavat historiallista lämpötilakehitystä pitkälle menneisyyteen, mutta epäonnistuvat tulevaisuuden ennusteissaan enemmän?  Yleisölle vieläpä esitetään, että taaksepäin ennusteilla (hindcast) malli on validoitui. Tällöinhän virheen pitäisi olla samaa suuruusluokkaa molempiin suuntiin mallin julkistusvuodesta lähtien. Kuvassa 1 näkyy, miten ennusteiden harmaalla merkitty ”tarkkuus” paranee menneisyyteen päin. Hajonta on lähes kaksinkertainen jo alimittaisesti kymmenessä vuodessa tulevaisuuteen päin verrattuna 20 vuoteen menneisyyteen päin. Joihinkin matoihin systeemissä viittaa vielä se, ettei vaihteluväli laajene aloitusvuodesta 2000 taaksepäin vaan suppenee.

Käyränsovitus on menetelmä, jolla piirretään viiva havaintoaineiston ”varpusparven” kautta. Tähän liittyy mahdollisuus vääntää ylimääräisellä matematiikalla käyrä läheltä kaikkia mittauspisteitä, vaikkei käyrällä sitten olisikaan fysikaalista merkitystä. Esimerkkinä se, että kolmen hajallaan olevan pisteen kautta voi aina piirtää ympyräviivan, joka kulkee tarkalleen kaikkien pisteiden kautta. Ympyräviivan funktiolla tuskin on ekstrapolointikäyttöä aikasarjoissa. Tämä on käyränsovituksen se huonompi merkitys, eli sovitetaan käyrä tai malli monimutkaisesti havaintoihin mitatulta aikaväliltä ja kuvitellaan, että malli ennustaa tulevaisuuteenkin. Käyränpakotus olisi tälle parempi termi.

Nyt ilmastoasiantuntija Judith Curry on kirjoittanut blogissaan tutkimuksesta (Linkki), jossa raotetaan ilmastopapiston salaisuuksien verhoa mallien virittämisen (tuning) osalta. Aihe on laaja, joten takerrun vain yhteen kohtaan tekstissä:

Tuning consists of adjusting the values of these parameters to bring the solution as a whole into line with aspects of the observed climate.

Suomeksi: Virittäminen koostuu näiden parametriarvojen säätämisestä ratkaisun saamiseksi kokonaisuutena havaitun ilmaston piirteiden mukaiseksi.

Siinäpä se on sanottu, miksi epäkelvonkin ilmastomallin validointi eli kelpoistus onnistuu. Sehän perustuu mallin hindcast-tulosten vertaamiseen havaittuun mittaushistoriaan. Koska mittaushistoriaa on jo syötetty malliin ”tuunaamalla”, validointi näyttää hyväksyttyä. Tämä vastaa melko pitkälle sellaista käyränpakotusta, jossa hajallaan olevaan havaintopistejoukkoon sovelletaan monimutkaista trigonometriaa, jolloin voidaan tuottaa käyrä, joka ”kuvaa” tarkahkosti koko pistejoukkoa.  Laatukriteerinä tässä olisi käyrän ja havaintopisteiden etäisyyksien minimointi.

Curryn artikkelin heti ensimmäisessä kommentissa arvioidaan, että tämä tutkielma vaikuttaisi ilmastopolitiikkaan tai -keskusteluun. Mallien epätarkkuus onkin kuviteltua suurempi, jolloin niiden varaan rakentuvaa ilmastopolitiikkaakin on syytä varoa. Näin varmaan pitäisi olla, mutta miljardit ehtinevät vaihtaa taskuja, ennen kuin asiaan puututaan.

Kun ilmastotieteen lyhyin merkitsevä aikajakso on 30 vuotta, tulisi käyttää vain sellaisia ilmastomalleja, jotka ovat edes tämän ajan osoittaneet kelvollisuuttaan. Näin ei kuitenkaan ilmastotieteessä tehdä,  vaan mallia ”parannetaan” aika ajoin ja niin, ettei ehkä yksikään malli ole käytössä tuota vähimmäisaikaa. Voinee sanoa, että ilmastomallit falsifioidaan alle 30-vuotiaina. Samallahan koko ilmastotiede tulisi falsifioida, koska jäljelle ei ole jäänyt mitään aidosti validia.

Linkkejä

http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/BAMS-D-15-00135.1 (LinkkiPDF) Käsikirjoitusversio julkaistavasta tutkielmasta:

Hourdin, F., T. Mauritsen, A. Gettelman, J. Golaz, V. Balaji, Q. Duan, D. Folini, D. Ji, D. Klocke, Y. Qian, F. Rauser, C. Rio, L. Tomassini, M. Watanabe, and D. Williamson, 2016: The art and science of climate model tuning. Bull. Amer. Meteor. Soc. doi:10.1175/BAMS-D-15-00135.1

https://fi.wikipedia.org/wiki/Lineaarinen_regressioanalyysi (Linkki) Suoran sovitus on erikoistapaus käyrän sovittamisesta.

One response to “Ilmastomallien validointi perustuukin käyränpakotukseen?

  1. Oli jo vähän päässyt unohtumaankin, mutta tuossa näkyykin Hihavakio-kirjoitukseni samasta aiheesta. Uutuutta tässä on nyt ainakin se, että kyse on vertaisarvioidusta tutkimuksesta.

    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