UHI tai jokin muu virhelähde?


Olin hakemassa päiväntasaajan alueen maksilämpötilojen muutoshistorian tietoa, kun sain KNMI:n palvelusta tulostettua kuvan 1 viivapiirroksen. Hyppäys sodan jälkeen tropiikin enimmäislämpötiloissa sattui silmiin. Mitä silloin tapahtui?

Kuva 2.

Kuva 2. Jos menet napsauttamaan kuvaa, se saattaa levitä näytöllesi, selaimesta riippuen.

Jonkin verran pitkään tai leveään kuvaan 2 sisältyy sitten oikeastaan vastaus kuvan 1 mysteeriinkin. Ennen sotia tropiikissa oli vähän  lämpömittareita, joiden tulokset on hyväksytty GHCND-aineistoon ja nekin vähät pääosin viihtyisemmän viileillä seuduilla, kuten kuvan 2 Hambantotassa. Vasta sotien jälkeen kelvollisia sääasemia on ollut enemmän kuumemmassakin tropiikissa. Kuvan 1 lämpötilahyppäys asemalukumäärän muutoksista johtuen on selvästi suurempi kuin mikään ilmastonmuutos. En väitä, että tämänkaltainen virhe olisi päässyt lopullisiin globaalien lämpötilamuutosten esityksiin, mutta äkkinäiselle tuossa on vaara virhetulkintoihin. Onhan ihan selvää, ettei sääasemien tai lämpömittareiden keskiarvo anna oikeaa arvoa maapallon pintalämpötilan keskiarvolle. Eikä edes lämpömittareiden vuosikausien aikana mittaamien lämpötilan muutosten keskiarvo anna tarkkaa tietoa globaalin lämpötilan muutoksesta, koska mittareiden lukumäärä vaihtelee ajan mukana. Lämpömittareiden ”painopisteen” siirtyminen kohti tropiikkia kumoaa jälkimmäisen uskomuksen.

Edellä kerrottu tilanne vaatii joko sääsatelliitteja tai ilmastotilastomaantieteellistä otetta aineistoon tahi sitten mittareita, jotka ovat olleet käytössä pitkään.  Paremman puutteessa pitkäaikaiset sääasematkin käyvät. Juurikin niihin yritin turvautua tekemällä haun yli 150 vuotta toiminnassa olleista sääasemista KNMI:n palvelusta. Asemia löytyi 11 kpl, joista yksi oli Torontossa, kolme Australiassa ja loput Euroopassa. Pieni määrä oli sikäli hyvä, etten manuaalisesti olisi kyennyt käsittelemään paljon isompaa lukumäärää, mutta huono siksi, ettei niistä voi kovin kummoista tilastoa tehdä.

Kuva 3.

Kuva 3. Lähteet GHCND/KNMI ja Gistemp

Ensiksikin on sanottava, että kun tarkastelu rajoitetaan tässä pitkään toimineiden asemien joukossa samalle välille kuin kuvassa 3 esitetty Gistemp-maa-aineisto, saadaan lämpötilan muutosnopeudeksi eli sovitetun suoran kulmakertoimeksi jokseenkin sama lukema, hieman alle yksi aste vuosisadassa. Eikä jäädä paitsi edes viime vuosina näkyvää loppukiihdytystä. Mikä myös on valitettavaa, niin pitkäaikaisista, yli 150 vuotta toimineista ja GHCN-kelpuutetuista sääasemista yhdeksän oli suurkaupunkiasemia ja vain kaksi enempi vähempi maaseutualueen asemia. Oikeastaan vain Australian Tasmanian vastaisen rannikon CAPE_OTWAY_LIGHTHOUSE-asema ansaitsee aidosti ruraaliluokituksen. Pohjois-Irlannin ARMAGH-asema on kuitenkin hitaasti kasvaneen pienkaupungin sääasema, joten luokittelin sen majakka-aseman seuraksi.

Kuvassa 3 sitten on näkyvissä, miten urbaanien asemien lämpötilakehitys on loppuosaltaan jyrkempää kuin Gistemp-aineistossa, mutta kulmakerroin jää pienemmäksi, koska aikavälillä 1750…1880 oli jopa laskeva trendi. Tämän voi toki nähdä niinkin, että Gistemp-aineistossa on aloituskohdasta johtuva vääristymä, koska aikasarja alkaa hetkellisestä lämpötilaminimistä. Ruraali aineisto taas antaa kulmakertoimeksi virherajojen puitteissa nollan. Tässä kuitenkin oudosti hyppivä majakka-aseman aineisto antanee liian pienen kulmakertoimen. Esimerkiksi lähes 150 vuotta mitatussa melko syrjäisessä Hambantotassa (kuva 2) lämpenemiskulmakerroin Armaghin arvon suuruusluokassa. Niinpäin voi ainakin sanoa, etteivät nämä harvat havainnot kumoa sitä tutkimustulosta, että puolet ilmaston lämpenemisestä on UHI-ilmiötä ja vastaavaa, pikemminkin sopivat siihen.

Kuva 4. Klein Tank, A.M.G. and Coauthors, 2002. Daily dataset of 20th-century surface air temperature and precipitation series for the European Climate Assessment.  Int. J. of Climatol., 22, 1441-1453

Kuva 4. Klein Tank, A.M.G. and Coauthors, 2002. Daily dataset of 20th-century surface air temperature and precipitation series for the European Climate Assessment. Int. J. of Climatol., 22, 1441-1453

Kuvaan 4 olen vielä koostanut ne neljä asemaa, jotka löytyivät myös eurooppalaisesta ECA-aineistosta. Pääsääntöisesti näiden aineistojen arvot samalle asemalle ovat riittävän yhtäpitäviä, paitsi Prahan sääaseman aineiston kulmakertoimet kertovat, että sadassa vuodessa eroa syntyisi n. 0,08 astetta. Tätä voinee pitää jonkinlaisena oikaisumenetelmien asemakohtaisen virheen suuruusluokkana. Sekä KNMI:n tarjoama GHCND- että ECA-aineistohan on oikaistua, mutta eri algoritmeilla mitä ilmeisemmin. Aitoa raaka-aineistoa ei tarjolla ole, vaikka linkissä lukisi raw data. Eikä tuo 0,08 astetta kerro mitään siitä, miten paljon oikaisualgoritmit ovat korjanneet aitoa mittausaineistoa. Se vain kertoo sen, miten paljon keskinäistä virhettä voi esiintyä eri oikaisualgoritmeilla.

Kuvassa 4 on kahdessa osakaaviossa myös UHI?-huomautukseni. Milanossa ja Bolognassa lämpötilojen kohoaminen on ollut luonnottoman nopeaa. Molemmissa kaupungeissa on tunnetusti voimakas UHI-ilmiö, mutta se tuskin yksin on saanut aikaan tuollaista piikkiä. Jos UHI-ilmiöön lasketaan laajemmin myös sääaseman lähistön lämmittävät muutokset, niin ehkä sitten.  Kumpikaan noista Italian pitkäaikaisista sääasemista ei ole enää käytössä, tai ei ainakaan mukana GHCND-aineistossa.

Varsin surullista on, että UHI-ilmiö on tuhonnut pitkäaikaiset asemakohtaiset lämpötilasarjat. Kun katsoo miten Torinonkin lämpösaastuneet arvot ovat jonkin aikaa kelvanneet mukaan aineistoon, niin jonkinlainen UHI-virhe piileskellee myös maalämpötilasarjoissa. Nehän ovat sääasema-, eikä satelliittipohjaisia.

Satelliittiaineistossa UHI-ilmiö tuskin korostuu, vaan kaupunkien lämpötilan kohoaminen saa sen painoarvon, mikä pinta-alaan suhteutettuna sille kuuluukin. Tähän nähden on vähän outoa, että juuri lämpötilamittauksissa satelliitit ovat edelleen heikosti edustettuina ilmastotieteessä. Olisiko syynä se, että mikäli tehtäisiin tämä iso oikaisu lämpötila-aineistoon ja menetettäisiin UHI-ilmiön antama lisälämpö, ilmastonlämpenemisen pelotevaikutus vähenisi liikaa? Samalla hienosti ja vaivalla rakennettu oikaisualgoritmijärjestelmä ja moni muu ilmastomatematiikka jäisi hyödyttömänä syrjään.

Selväähän toki on, että ei se ole UHI-ilmiö, joka Pohjoista jäämerta talvella lämmittää, eli että onhan sitä ilmastonlämpenemistä silti jäljellä, vaikka UHI:n vaikutus oikaistaisiin kokonaan pois lämpötila-aineistoista.

Linkkejä

http://adsabs.harvard.edu/abs/2010EGUGA..12.8353V (Linkki) UHI-tutkimus, jossa Bologna kohteena.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007JD008465/abstract (Linkki) Tutkielmatiivistelmä vuodelta 2007, josta käy ilmi, että ilmastoaineisto on saastunut niin, että noin puolet lämpenemisestä on sosioekonomisista tekijöistä johtuvaa, siis virheellistä.

http://icecap.us/images/uploads/MM.JGR07-background.pdf (LinkkiPDF) Edellä mainitun tutkielman taustoitusta.

https://www.skepticalscience.com/urban-heat-island-effect-intermediate.htm (Linkki) SS-sivuston pyrkimys kumota em. tieteellisesti julkaistu tulos, että puolet havaitusta ilmaston lämpenemisestä menee UHI-ilmiön tiliin.

http://www.tiede.fi/keskustelu/4002098/ketju/suomen_lampotilan_adjustointia_ghcnm_aikasarjassa (Linkki) Nettikeskustelua oikaisujen vaikutuksesta Suomen sääasema-aineistojen esityksiin.

https://climexp.knmi.nl/start.cgi?id=someone@somewhere (Linkki) KNMI:n Climate Explorerin aloitussivu.

10 responses to “UHI tai jokin muu virhelähde?

  1. Oletko sinä kirjoittanut pitemmin aiheesta ”miten kylmä CO2 lämmittää lämpimämpää maanpintaa”?

    Itse nielaisen sen, että CO2:lla on lämmittävä vaikutus, ts. että hypoteettinen 2xCO2-pitoisuus ceteris paribus lämmittää vähän toista celsiusastetta. Nielaisen myös sen, että negatiiviset palautekytkennät eivät syö tätä lämpenemisestä kokonaan.

    Minun on kuitenkin vaikea nielaista väitettä, että voimakas positiivinen takaisinkytkentä olisi todennäköinen tai edes mahdollinen. Niin ikään mittausten tulossa olemme tuskin ylittäneet tämän interglasiaalin klimaattista optimia puhumattamaan edellistä interglasiaalia.

    Olen siis skeptikko. Saan kuraa niskaani jos avaan suuni ruokapöydässä, jossa on uskossa olevia. Rehellisyyden nimessä myös toisensuuntaista tapahtuu, eli ns. skeptikot huutavat naama punaisena ekoviheridiooteille jotka eivät ole heidän kanssaan samaa mieltä.

    Jostain syystä tämän vastakkainasettelun lisäksi on vielä ulkokehä.

    James Hansen sai denialistikuraa niskaansa Naomi Oreskesilta modernissa vihervasemmistolehti Guardianissa.

    Skeptisiä henkilöitä puolestaan terrorisoi Doug Cottonin tapaiset tyypit, joille tieteellinen lämpenemispelottelun kritisointi mallia Judith Curry (Georgia Tech, professori, ”Atmospheric & Ocean Dynamics | Dynamics of Weather & Climate | Remote Sensing”) ja Roy Spencer (tohtori, ilmakehän lämpenemisen tutkija Alabaman Huntsvillen yliopistosta) ei kelpaa. Näiden tavanomainen argumentti on, että kylmän ilmakehän hiilidioksidi ei termodynamiikan lakien vuoksi voi lämmittää maanpintaa.

    Asiaan kuuluu, että argumentti heitetään kehään raivolla, sitä puolustetaan pitkillä jorinoilla, ad hominemilla ja ylemmyydentunnolla, joka johtaa täydelliseen keskustelukyvyttömyyteen.

    Näen Doug Cottonin itse asiassa hyvin samanlaisena kuin Naomi Oreskes – vaikka luulenkin, että Cotton ymmärtää termodynamiikasta enemmän kuin Oreskes. Silti ongelma on polttava. Miksi termodynamiikkaa väärinkäytetään denialismiin?

    Selitys lienee se, että GHE on selitetty julkisuudessa moniaita kertoja päin prinkkalaa. Syvällisempi selittäminen taas ei oikein onnistu, koska se on monimutkaista. Steve Carson on yrittänyt. Tulos on pitkä jaarittelu ilmakehän ominaisuuksista ja niiden epävarmuuksista.

    Yritän silti koostaa pari ydinkohtaa:
    – Lisähiilidioksidi päästää auringonvalon pääosin sisään, mutta hidastaa hieman energian virtaamista ulos.
    – Ulos virtaavan energian määrä ei pitkällä välillä vähene, mutta sitä säteilee vähemmän maan pinnalta ja enemmän ilmakehästä.
    – Ulos virtaavan energian keskimääräinen säteilykorkeus ERL nousee ilmakehässä ylöspäin.
    – Jos oletetaan, että ilmakehän lämpötilakäyrä pysyy samanmuotoisena, ylätroposfääri voi lämmetä vain jos myös pohjalla lämpenee.
    – Valitettavasti tai onnekkaasti (ei tiedetä vielä) asiat eivät pysy vakiona, vaan koko järjestelmä konvektion, haihtumisen, sadannan, pilvien, yläpilvien, kasvillisuuden, merijään, mannerjään ja merivirtojen muodossa osallistuu lopputulemaan.
    – Edellä mainitut seikat oskilloivat myös itsekseen hyvin paljon kaikissa aikaluokissa minuuteista vuosimiljardeihin, minkä kuka tahansa geologi vahvistaa.

    Valitettavasti päin vastoin kuin jääkiekkoasiantuntija Michael ”settled science” Mann väittää, tiede ei pysty vielä vastaamaan järkevällä tarkkuudella tärkeimpiin kysymyksiin: kuinka paljon 2xCO2 ilmakehää lämmittäisi, kuinka tuhoisaa tai hyödyllistä se olisi, miten 2xCO2 saavutettaisiin ja tärkeinpänä miten sinne joutuminen estettäisiin ilman vielä suurempia tuhoja. Se, että hiilidioksidi lämmittää, on jokseenkin kiistatonta (paitsi Doug Cottonin mielestä). Kaikesta muusta sitten kiistelläänkin aiheellisesti ja päin vastoin kun sosiologian ja journalistiikan opiskelijat uskovat, asiaa ei ole ratkaistu marxistien eduksi. Korostan vielä, että tässä asiassa varmimpia tuntuvat olevan ihmiset, joilla on pinnallinen laskutaito ja joiden pääaine on journalistiikka. Think about that.

    Lopuksi haluan vielä todeta, että Murray Salbyn tyyppiset heikot esitykset, joiden tarkoituksena on osoittaa ettei CO2:n lisääntyminen ole hiilenpolton seurausta, ovat pateettisia ja aiheuttavat oikealle skeptismille haittaa.

    Tykkää

    • Olihan tuo viestisi jäänyt hyväksyntää odottamaan, liekö pituus syynä?
      Ei varmaan täyttä vastausta, mutta aihetta sivuten tämä artikkelini:
      https://roskasaitti.wordpress.com/2014/08/25/paljastaako-olr-hiilidioksidin-merkityksen-lammoneristeena/

      Eli korrelaatiota on pikemminkin siihen suuntaan, että hiilidioksidilisäys lisää poistuvan säteilyn määrää (OLR). Selitys saattaisi piillä pilvissä tai kosteudessa? En tiedä.

      Tykkää

      • OLR:n kasvu sinänsä oikein ei todista oikein mitään. Sillä voi tietysti todistella, että jäähtyminen on tehostunut, jos mikään muu ei olisi muuttunut.

        Kaikki muukin on muuttunut.

        Mielenkiintoista siis, mutta mitä siitä voi päätellä. Ei ainakaan, että lämpötila on pudonnut, koska se ei ole pudonnut samalla aikavälillä. OLR:n kasvu on kumminkin sillä tavalla hauska, että jos siitä vihjaa AGW-uskossa oleville vihreille, he eivät ole kovin halukkaita sitä uskomaan. Vallitsevan uskottavan mutta väärän uskomuksen mukaanhan AGW perustuu yksinkertaisesti siihen että CO2 toimii eristeenä ja vähentää poistuvaa lämpösäteilyä. Kun sitten selittää, että AGW on ”vähän” monimutkaisempi ilmiö, niin saa moitteita siitä että yrittää monimutkaistaa ja luoda epävarmuuksia!

        Samalla katastrofin suuntaan luotu epävarmuus on heille täysin vapaata toimintaa.

        Tällä hetkellä ilmeisesti OHC-kasvu on jäämässä taas taka-alalle ja GISS on se mikä osoittaa katastrofin saapuvaksi. Tuleva El Niño / La Niña -kehitys ratkaisee paljon mihin keskustelu menee.

        Liked by 1 henkilö

      • Kuten jo totesin, en tiedä (ainakaan täysin). Mutta jos OLR kasvaa niin paljon, että saavutetaan säteilytasapainotila tulevan ja lähtevän säteilyn välillä, niin silloinhan varsinainen ilmastonlämpeneminen on loppunut? Eli kaiketi se OLR:n kasvu syö uhkakuvaa kuitenkin, kun sisään virtaava säteily ei ole lisääntynyt? Mistä sitten johtuu lämpeneminen, jos OLR kasvaa? Ettei vain tulisi merestäkin vähän lisälämpöä?

        Tykkää

    • Hyvä artikkeli. Minua ihmetyttää kaksi asiaa.

      – Kuka ymmärtää statistisia virheitä, joita homogenisointi voi tuottaa?
      – Poistaako homogenisointi vain ei-klimaattisia signaaleita? Millä siitä voi varmistua?

      Menneisyyden lämpötilojen fiddlaaminen tuottaa välillä aika hurjia muutoksia, esim. Tony Heller on esitellyt Reykjavikin käyriä joita GISS on homogenisoinut aika rajusti menneisyyttä jäähdyttäen. Tällä on pohjoisessa vaikutusta kun asemia on harvassa.

      Tykkää

      • Oma käsitykseni on, että nämä homogenisoinnit yms. tekevät aineistosta sellaista, että tarvitsee kuulua ilmastopapistoon, että pystyy tulkitsemaan niitä. Tähän ongelmaan satelliittiaineisto toisi helpotuksen, siis ison osan papistoa vapauttamisen viroistaan.
        Koska itseni kehuminen ei minusta tunnu synniltä edes näin pyhäpäivänä, niin tuohon statistiseen virheeseen oli tuossa artikkelissani pientä vastaustakin, se 0,08 astetta vuosisadassa kahden menetelmän välillä. Ei niin, että ymmärtäisin täysin koko juttua.

        Tykkää

    • Hyvä kysymys, joka osoittaa, että olet ollut kiinnittänyt huomiota epäilyttävältä vaikuttavaan lukuarvoon tai yksityiskohtaan artikkelissani.
      Jos suoraan sanotaan, olin kiinnostunut vain kulmakertoimista, koska niistä näkyy mielestäni olennainen asia. Vakiotermi taas kertoisi ekstrapoloidun lämpötilan vuonna nolla, joka ei minua kiinnosta. Eihän vuotta nolla edes ole ollut olemassa (-; Eikun ekstrapolaatio on turhan pitkälle, että sillä olisi merkitystä.

      Vastaus kysymykseesi on kuitenkin, ettei pitäisi, koska kuvaajassa Y-akselin leikkauskohta ei ole X-akselin nollakohdassa.

      Trendiyhtälö on muuten tuotettu AOO-toimisto-ohjelmiston Calc-taulukkolaskentasovelluksella, kuten koko kuvaajakin. Arvojen luotettavuutta yritän kontrolloida silmämääräisesti, mutta en varsinaisesti tarkista niitä matemaattisesti.
      Olen säätänyt tuohonkin näkyviä desimaaleja neljä, vaikkei se olekaan virheen suuruuden osalta ihan oikein. Tieteellinen esitystapa kymmenpotensseineen vaan on jotenkin risuaitamainen ja kulmakertoimethan näissä kaavioissa ovat joskus alle sadasosan, joten neljällä desimaalilla saadaan lukemat paremmin näkyviin.

      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