Tieteenfilosofiasta ja ilmastomallien testattavuudesta


Tämä juttu alkoi oikeastaan ajatuksestani siivota linkkilistaltani kirjoittajia, joiden painopiste on siirtynyt ilmastosta jonnekin muualle. Siinä tuli sitten katseltua Donna Laframboisen Big Picture News -sivustoa (BPN) kriittisellä silmällä. Niinpä havaitsinkin varsin olennaisesti ilmastonmuutosteemaa koskettavan Christopher Essexin vieraskynäartikkelin (Linkki). Kyse on ilmastomallien testattavuudesta, niiden ennustekyvystä ja periaatteellisesta falsifiointimahdollisuudesta, siis kumottavuudesta. Otan vähän vauhtia tieteenfilosofiasta.

Falsifikaatiokriteeri

Mullahan on sellainen akateeminen titteli kuin filosofian kandidaatti, mutta kemistinä en yleisestä filosofiasta oikeastaan ymmärrä paljon pakkaakaan. Jos jotain olen lueskellut, niin vähän tieteenfilosofiaa ja Popperia. Käytän nimitystä falsifikaatiokriteeri tieteellisen teorian periaatteelliselle kumottavuudelle, falsifioinnille (Linkki). Tarkoittaa sitä, että teorialla pitäisi olla julkilausuttu tai helposti pääteltävä havaintomahdollisuus, joka havainto sitten kumoaisi teorian. Jos nyt otetaan vaikka E=mc2, niin toistettava koe, jossa saadaan tulokseksi selvästi yli mittaustarkkuuden joku muu eksponentti kuin 2, kumoaa tuon Einsteinin energialausekkeen ja oletettavasti kumoaisi paljon muutakin. Kauniimmassa tapauksessa E=mc2 jäisi voimaan, mutta sovellettavaksi uudelleen rajatulle alueelle. Mutta että on periaatteessa havainto, joka voi kumota teorian, se tässä on olennaista ja yleensä näin asia onkin, jos teoria tuottaa täsmällisiä lausekkeita. Sen sijaan ”voivottelu” ei juuri koskaan ole kumottavissa. Esimerkiksi ”maapallon ulkopuolella avaruudessa voi olla elämää” ei kumoudu sillä, että Marsista ei löydetä elämää. Eikä se kumoudu miljoonilla muillakaan vastaavilla havainnoilla. Siksi on nyt tieteellisempää väittää, että maapallo on ainoa elämän sijaintipaikka. Se kumoutuu heti, kun sellaista elämää löydetään jostain muualta, joka ei ole maapallolta kotoisin.

Otsikossa käytin testattavuus-sanaa, koska se on paremmin ymmärrettävä ja tässä ilmastomallienkin tapauksessa falsifikaatiokriteeri mahdollistaa testattavuuden mallin hylkäyksen osalta.

Popperilainen falsifikaatiokriteeri sopii kokeelliseen tieteeseen käsittääkseni varsin hyvin ja laajasti, mutta historiaan ei niinkään. Itse asiassa Popper meni mainitsemaan, ettei eräs hyvin suosittu luonnonhistorian teoria täytä falsifikaatiokriteeriä. Tästä aiheesta saa vieläkin älähdyksiä aikaiseksi, jos haluaa. Mutta kun historiaa ei voi toistaa, niin ei siihen ainakaan mitään koetta voi kehittää, minkä tuloksilla sitten kumoaisi teorian. Eikä falsifikaatiokriteeriä voi yleistää koskemaan hypoteesia tai teoriaa laajempaan kohteeseen. Se laajempi yleistäminenhän tarkoittaisi, että koko nykyluonnontiede kumoutuisi, jos yksi teoria kumottaisiin.

Sivumennen sanottuna ennustekykyisyys on mielestäni hyvä kriteeri teorialle, joskin se on melko paljon naimisissa falsifikaatiokriteerin kanssa. Tiukasti tulkiten yksi väärä ennuste riittäisi hylkäyskriteerin täyttymiseen, mutta sään suhteen mennään tilastollisesti, ettei meteorologiaa ja klimatologiaa ihan heti heitettäisi roskakoriin. Venyttämällä ennusteensa toteutumisajankohtaa kauaksi tulevaisuuteen voi ennustella miltei mitä tahansa, ilman että sitä voi havainnoilla nyt kumota. Ainakin voi ennustaa maailmanloppua yli tuhannen vuoden päähän. Näin siis ennustekykyisyyden testauksen voi välttää.

Christopher Essexin artikkelista

Nyt sitten päästään varsinaiseen jutun keskiöön. Christopher Essex näyttää olevan matematiikan ja fysiikan emeritusprofessori. Tämä jos mikä on hyvä pohja ilmastomallien tarkastelulle ja emeritusproffa voi sen tehdä vieläpä vaarantamatta apurahoitustaan. PBN:n artikkelissa hän alkuunsa antaa esimerkin sääilmiöstä, jota ilmastomallien on ollut vaikea hanskata, sitten mennään tieteenfilosofiaan ja kysellään mallien ennustekykyisyyttä.

Essex kertoo mallien historiasta jotain. Käsitän, että kasautuvan virheen ongelma on vaarana pyöristysten ja päättymättömien lausekkeiden katkaisun takia varsinkin eksponentiaalisissa laskelmissa. Vaikka mallinnuksen ensimmäinen askel olisi lähes virheetön, miljoonas askel on sitten jo vähän virheellinen. Oletan, että tässä harakka on tervatulla sillalla: jos mallinnuksen askellustiheyttä kiristetään, eli lasketaan uudestaan lyhyemmille aikaväleille, tämä parantaisi mallin antamaa tulosta, jos kasautuvaa virhettä ei olisi, mutta sen kera tilanne paheneekin.

Uusimmat ilmastomallit ovat kaiketi ratkaisseet tuon kasautuvien virheiden ongelman, kun Essex moittii niitä liiasta stabiilisuudesta: ilman ulkoista vaihtelua tulee vaakaviivaa, malleissa ei ole sisäistä vaihtelua, jota Essex kuitenkin näkee ilmastossa.

Yhteenvedossaan Essex keskittyy sulkemisen sulkeuman (closure) ongelmaan malleissa. Turbulenssi on jätetty huomiotta.

Artikkelissa on paljon kirjallisuusviitteitä, nostan yhden esille:

Model falsifiability and climate slow modes (Linkki).

Minikatsaukseksi luokitellussa Essexin ja Tsonisin tiedeartikkelissa vuodelta 2018 on esillä samat teemat kuin tuossa edellä kuvatussa artikkelissakin, mutta vähän täsmällisemmin. En puutu tähän sisältöön sen enempää, mutta sana unfalsifiable kääntyy Googlella väärentämättömäksi, vaikka se tässä asiayhteydessä mitä ilmeisemmin tarkoittaa epäfalsifioitavaa, kumousehtoa vailla olevaa. Sellaisiksi siis ilmastomallit on rakennettu. Virheen löytyminen ei johda kumoamiseen vaan säätämiseen.

Loppuun vielä artikkelikuvaksi eri ilmastomallien ennusteita ilman kommenttia.

Kuva 1. Tekijäviite: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=694325
Advertisement

One response to “Tieteenfilosofiasta ja ilmastomallien testattavuudesta

  1. Tieteentekijöiden suuri ongelma on käyttää tilastotiedettä oikein. Tilastotiede on matematiikkaa, matematiikkana eksaktia. Tilastotieteessä ja sen käyttöä milloin mihinkin, on rajoittanut mitattujen tapausten lukumäärä.

    Nimenomaan pienet lukumäärät herättävät ristiriitaisia tulkintoja. Mitä niistä oikeasti voi tieteellisesti sanoa? Laaduttoman median ja aktivistien huolipuheet on toinen asia.

    Ilmastotieteessäkin, kuin monessa ’ihmistieteessä’ on joku päättänyt, että vähimmäismäärä on 30 tapausta eli tässä 30 vuotta. Yksi tapaus vuodessa. Siis mitätön määrä kaiken fysikaaliseen muun tutkimukseen vaatimuksiin nähden.

    Tosiallisesti:
    – Voi sanoa, että on lämmennyt
    – Mutta ei voi sanoa miksi, kuten että ’ihmisen tuottama hiilidioksidi on aiheuttanut vaarallisen lämpenemisen’. Jopa onko ollenkaan tai vain hiukkasen.

    Hauskinta on, että on keksitty ’äärisäät’. Tapahtui mitä vain, niin se todistaa, että ’vaarallinen ihmisen hiilidioksidituotanto on vaarallista.’

    Vesa Tanskanen

    Liked by 1 henkilö

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 )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.