Ilmastomalli antaa tarkkoja tuloksia lyhyellä aikavälillä, jos se on oikein rakennettu

Näillä palstoilla on esitetty väitteitä, että ilmastomallit eivät sovellu ilmaston mallintamiseen lyhyellä aikavälillä, vaan pitäisi tarkastetulla vähintään 30 vuoden ajanjaksoa. Tämä väite syntyi ilmastoeliitin keskuudessa 2010-luvulla, kun lämpötilapaussi oli todellisuutta ja lämpötila ei vain noussut. Kuten olen usein kirjoittanut, paussista on julkaistu yli 200 tieteellistä artikkelia, joiden johtopäätökset ovat keskenään hyvin ristiriitaisia. Esimerkiksi hiilidioksidin ilmastopakotteesta on kirjoitettu luokkaa 20 varteenotettavaa julkaisua.

Tunnetut ilmastoeliittiin kuuluvat kolme NCAR:n (National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, USA)  tutkijaa Trenberth, Zhang ja Fasullo julkaisivat myös oman tutkimuksensa paussin aikana tapahtuneesta lämpötilakehityksestä lehdessä nimeltä Journal of Geophysical Research, Atmosphere (Viite 1) vuonna 2015. He käyttivät ilmastomallia nimeltä CESM (Community Earth System Model), jossa on mallitettu yhteys erilaisten muuttujien kesken kuten säteilymäärät ilmakehän ylärajalla, vesihöyry ja sademäärät. Kuvassa 1 on heidän simulointiajojensa yhteenveto graafisesti.

Kuva 1. Kopio artikkelista Trenberth, Zhang, Fasullo.

Tekstiosassa tekijät toteavat, että CESM-simuloinnit laskivat lämpötilan aikavälillä 2000-2014 nousuksi 0,4 °C, mutta mitattu lämpötilan nousu oli vain 0,12 °C. Lämpötilan sarjan nimeä en ole onnistunut löytämään artikkelista, joten tällainenkin juttu onnistuu ilmastoeliitin edustajalta, mutta todennäköisesti se on GISS/Gistemp, koska UAH-satelliittimittauksen trendimuutos olisi lähes nolla.

Johtopäätökset? Ilmastomallit soveltuvat lyhyen aikavälin ilmastosimulointiin ja niitä on myös käytetty ilmastoeliitin tutkijoiden toimesta. Tuloksen ratkaisee vain mallin hyvyys. Tässä tapauksessa artikkelin kirjoittajat toteavat, että lämpötilapaussi on todellisuutta ja CESM-malli ei osaa simuloida tätä tilannetta.

Olen tehnyt oman tutkimustulokseni, miten oma ilmastomallini käyttäytyy paussin aikana, kuva 2.

Kuva 2. Ollilan yksinkertainen ilmastomalli ja toteutunut lämpötila.

Kuvasta 1 voi silmälläkin päätellä, että mallini laskema lämpötila on keskimäärin alle 0,1 asteen tarkkuudella sama kuin mitattu. Laskettu tilastollinen keskimääräinen virhe on 0,075 astetta. Kuvassa 3 on IPCC:n yksinkertaisen mallin mukaan laskettu lämpötila.

Kuva 3. IPCC:n yksinkertainen ilmastomalli ja mitattu lämpötila Gistemp.

Keskimääräinen virhe on 0,19 astetta. Merkille pantavaa on jakson lopussa tapahtuva suuri virhe, joka johtuu IPCC:n mallissa käytettävästä positiivisesta veden takaisinkytkennästä, kun malli antaa aivan liian lämpötila-arvon lyhytaalttoisen säteilyn muutokselle. Kun minun mallissani jakson lopussa on noin 0,1 asteen virhe, niin IPCC:n mallissa se on n. 0,5 astetta. Ilmastoeliitillä on syytäkin vaieta asiasta kahdestakin syystä: 1) Heidän mallinsa laskee lämpötilat pahasti yläkanttiin, ja 2) Ilmastossa toimii muitakin voimakkaita muuttujia kuin kasvihuonekaasut.

Jos ilmastomallilla ei pystytä simuloimaan lyhyen aikavälin eli noin yhden aurinkosyklin pituutta riittävän tarkasti, niin malli ei sovellu pitkän aikavälin ennustuksiin. IPCC:n mallissa on kaksi perusvikaa: 1) ilmastossa ei ole veden positiivista takaisinkytkentää, joka kaksinkertaistaa muiden ilmastopakotteiden vaikutuksen.  2) Hiilidioksidin ilmastopakote on selvästi liian suuri. Näiden yhteisvaikutuksena syntyvä ilmastoherkkyys on IPCC:n mukaan keskimäärin 1,8 astetta ja minun tutkimusteni mukaan se on 0,6 astetta.

On sumutusta puhua ns. luonnollisista tekijöistä, kun ilmastomalli epäonnistuu laskemaan mitattujen lämpötilojen mukaisia muutoksia, tai kun tapahtuu suuria muutoksia lämpötilassa kuten vuoden vaihteen jälkeen on tapahtunut.

Kuva 4. Lämpötilanmuutokset eri mittaussarjojen mukaan.

Lämpötilamuutokset ovat hieman eri tahdissa eri mittaussarjoilla. Muutos on ollut erisuuruinen lokakuusta 2010 toukokuuhun 2021: Gistemp n. 0,3 astetta, HadCRUT4 n. 0,2 astetta, ja UAH n. 0,4 astetta.

Liite.

Yksinkertainen ilmastomalli on muotoa dT = λ * RF,

jossa dT on lämpötilan muutos, λ on ilmastoherkkyysparametri (IPCC:llä 0,5, minulla 0,27), ja RF on ilmastopakote.

RF = k * ln(C/280), jossa C on hiilidioksidin pitoisuus (ppm), ja k on kerroin (IPCC 5,35, minun mallissani 3,12).  ENSO vaikutus lasketaan samalla kaavalla molemmissa malleissa

dT = 0,1 * ONI, jossa ONI on Oceanic Nino Index.

Viitteet:

  1. Trenberth KE, Zhang Y, Fasullo JT. Relationships among top‐of‐atmosphere radiation and atmospheric state variables in observations and CESM. J. Geophys. Res. Atmos. 2015;120:10074–10090. https://doiorg/101002/2015JD023381.
  2. Ollila A. The Pause End and Major Temperature Impacts During Super El Niños are Due to Shortwave Radiation Anomalies. Phys. Sc. Int. Jl., 24(2), 1-20, 2020.

 

 

+6
aveollila
Porvoo

TkT, dosentti emeritus (Aalto-yliopisto)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu