IPCC:n ilmastomallien virheitä ja ongelmien peittelyä IPCC:n AR6-raportissa

IPCC:n ilmastomallit eivät ota huomioon vuoden 2001 jälkeen tapahtunutta voimakasta auringon säteilyn lisääntymistä ja muita vakavia virheitä peitellään

Johdanto
Sain aikanaan käsiini kommentoitavan version AR6-raportista. Kommentoijien valinnan teki lopullisesti kunkin maan ”Focal point”, joka Suomessa oli Ilmatieteen laitos. Arvaatte varmaan, antoiko Ilmatieteen laitos minulle kommentointimahdollisuuden. Tiesin kuitenkin, mitä odottaa ja olen etsinyt nuo oleellisesti kohdat lopullisesta versiosta käsiini ja tässä on yhteenveto tärkeimmistä asioista. Ne romuttavat aika pitkälle AR6:n tieteellisen näytön valittujen mallien oikeellisuudesta ja toimivuudesta.

Mallit ja mitatut lämpötilat

IPCC:n viimeisimmän arviointiraportin 6 (AR6) julkaistiin 8. elokuuta. Osoituksena IPCC:n tieteen oikeellisuudesta mitattu lämpötilan nousu ja ilmastomallien mukaan laskettu lämpötilan nousu ovat olleet lähes samat eli n. 1,3 °C vuodesta 1750 vuoteen 2020 mennessä. Tämä on loistava uutinen IPCC:lle, jolla on ollut koko ajan ns. validointiongelma: mallien tulokset eivät vastaa mitattuja arvoja, kuten kuva 1 osoittaa. Huom! AR6:n lämpötilamittaus on kalibroitu eri tavalla alkamaan vuodesta 1750.

Kuva 1. Lämpötilojen GISS ja UAH (satelliittimittaus) trendit IPCC:n lämpenemisarvot 2. arviointiraportista lähtien. Lämpötilasarjat on kalibroitu samaan lukemaan vuodelle 1980 ja niiden ero on kasvanut noin 0,15…0,2 asteeseen vuoteen 2020 mennessä.

Lyhytaaltoisen säteilyn eli auringon nettosäteilyn muutos

Tässä voi kysyä kuin amerikkalainen tuomari, että oliko se koko totuus. Ei ollut. Raportissa on esitetty auringon lyhytaaltoisen säteilyn kasvutrendi 9/2000–6/2017 CERES-mittausten mukaan ihan samalla tavalla kuin herrat Loeb et al. ja Ollila (Ref. 1, 2, 3 ja 4), mutta sen vaikutus on jätetty pois vuoden 2000 jälkeisissä lämpenemislaskuissa, joka selittää El Nino – vuosien 2015–2016 jälkeisiä korkeita lämpötiloja.

Kuva 2. Maapallon saaman lyhytaaltoisen säteilyn muutokset 2001–2020 (Ref. 1, 2, 3 ja 4).

Auringon nettosäteilyn muutos näkyy havainnollisesti kuvassa 3.

Kuva 3. Auringon lyhytaaltoisen säteilyn muutos ja siitä aiheutuva lämpötilavaikutus IPCC:n ja Ollilan ilmastomallin mukaan.

Molemmat ilmastomallit ovat yhtälön (1) mukaisia.

dT = CSP * RF      (1),

jossa CSP on ilmastoherkkyysparametri ja RF on säteilypakote.

IPCC:n mallissa CSP-kerroin on 0,47 W/m2 ja Ollilan mallissa se on 0,27 W/m2 (ei veden takaisinkytkentää). ENSO-ilmiön vaikutukset on laskettu kaavalla

dT = 0,1 * ONI (2)

jossa ONI on Oceanic Nino Index ja kaavassa on sovellettu 6 kuukauden viivettä. IPCC:n mallissa on käytetty CO2:n säteilypakotteen laskemisessa Myhre et al:n kaavaa ja Ollilan mallissa Ollilan vastaavaa kaavaa, jonka muoto on RF = 3,12 * ln(CO2/280). Lyhytaaltoisen säteilyn muutoksen vaikutus on laskettu kaavan (1) avulla, joka on esitetty myöhemmin. Simulointitulokset osoittavat, että IPCC:n malli laskee liian korkeita lämpötila-arvoja, mutta Ollilan mallin keskimääräinen virhe on alle 0,1 °C.

Säteilypakotemuutokset AR6:n mukaan

Mitä näyttöä on siitä, että tämä voimakas ilmaston pakote ei ole mukana AR6:n lämpötilamalleissa? Ensiksi laskentaperusteet säteilypakotteen lämpötilavaikutukselle Taulukosta 1.

Taulukko 1. Säteilypakotteiden arvot ja lämpötilavaikutukset raportissa AR6 vuodesta 1750 vuoteen 2019.

Olen kopioinut Taulukkoon 1 kaikki IPCC:n esittämät säteilypakotteiden arvot ja lämpötilavaikutukset vuodesta 1750 vuoteen 2020, kuvat 7-6 ja 7-7 per AR6. Kokonaissäteilypakote on 2,70 W/m2, joka on aiheuttanut IPCC:n tieteen mukaan lämpötilavaikutuksen 1,27 °C. Nyt ilmastopakotteiden aiheuttama lämpötilamuutos on selvästi näkyvissä, kun taas raportista AR5 sitä ei ole kukaan löytänyt; syy oli ilmeisesti se, että virhettä oli 37 % (kuva1). AR5:n (aineistovuosi 2011) säteilypakote oli 2,34 W/m2.

Ilmastoherkkyysparametri – IPCC:n veden positiivisen takaisinkytkennän piilopaikka

Nyt meillä on kirjallinen näyttö, mikä on ilmastoherkkyysparametrin CSP arvo IPCC:n nykytiedon mukaan. Raportissa TAR (3. raportti) vuodelta 2000 IPCC ilmoitti sen arvoksi n. 0,5 K/(W/m2). Tämä arvo perustuu Ramanathan et al. tutkimukseen (Ref. 5) vuodelta 1985, jossa laskettiin 8 tutkimuksen CSP-keskiarvon olevan 0,5 K/(W/m2) vaihteluvälin ollessa (0,47 – 0,53). Raportissa AR5 sen arvo vaihteli suurissa rajoissa (veden takaisinkytkentä kaksin- tai kolminkertaistaa muiden pakotteiden vaikutuksen!), mutta nyt nähdään, että CSP:n arvo = 1,27/2,7 = 0,47 K/(W/m2), joka soveltuu kokonaispakotteesta laskettuun lämpötilavaikutukseen.
Näin IPCC-tiede on ottanut merkittävän askeleen eteenpäin 35 vuodessa. Tosin saan tietyltä taholta aina kommentteja tästä asiasta, että väärin, väärin; miksi Ollila ei usko, että noin ei voi laskea ja se ei ole IPCC-tiedettä. Nyt joudun antautumaan AR6:n edessä sen verran, että tulevaisuudessa käytän IPCC:n yksinkertaisen ilmastomallin yhteydessä CSP-arvoa 0,47 K/(W/m2). Lämpötila on siis IPCC:n tieteen mukaan olisi pitänyt nousta vuodesta 2011 vuoteen 2019 mennessä 0,47 * (2,70 – 2,34) = 0,17 °C mukaan lukien kaikki mahdolliset ilmastoon vaikuttavat tekijät.

Hiilidioksidin säteilypakote ja lämpötilavaikutus

Entä sitten jos mukaan otettaisiin vain hiilidioksidin (CO2) lämpötilavaikutus? Tämä säteilypakote on noussut AR5:n arvosta 1,68 W/m2 AR6:n arvoon 2,12 W/m2 ja tämän kasvun vaikutus = 0,47 * (2,12-1,68) = 0,23 °C. Yksinkertainen johtopäätös on, että muut tekijät ovat vetäneet hiilidioksidin lämmittämisvaikutusta alaspäin kokonaisvaikutuksessa ja tähänkään mukaan ei mahdu lyhytaaltoisen säteilyn voimakasta lisäystä.

IPCC on käyttänyt Myhre et al.:n kaavaa CO2:n säteilypakotteen lämpenemisessä vuodesta 2000 lähtien eli kolmessa arviointiraportissa TAR, AR4 ja AR5. NASA:n Gavin Schmidt on kutsunut sitä ”kanoniseksi kaavaksi” eli oikeaoppiseksi katolisen kirkon terminologian mukaisesti. Nyt AR6:ssa tämä kaava on hylätty ja tilalle on otettu Meinshausen et al.:n kaava (Ref. 6), joka antaa CO2-konsentraatiolle 560 ppm arvon 3,93±0,47 W/m2 eli lisäystä Myhren kaavaan arvoon 3,71 Wm-2 on noin 6 % – ei aivan vähän. Tämä arvo on lähellä Hansenin kaavan lukua 3,98 W/m2; 1990-luvulla tiedettiin paremmin?

Meinshausen et al. on käyttänyt tai saanut samat arvot kuin Etminan et al. (mukana myös Gunnar Myhre), mutta he ovat päätyneet erilaiseen yhtälöön datan sovituksen kautta, joka heidän mukaansa toimii paremmin CO2-pitoisuuksissa yli 2000 ppm. Siinä pitoisuudessa rupeaa hupenemaan jo tunnetut kivihiilivarastot. Ehkä siksi ihmiskunnalla on kiire Marsiin, josko sieltä löytyisi lisää hiiltä. Nämä asiat sisältyvät AR6:n lukuun 7, jossa Meinshausen on eräs ”Contributing author”, mutta Gunnar Myhren nimeä ei löydy. Sen sijaan vuoden 2000 IPCC:n 3. raportista, jolloin Myhre et al.:n kaava otettiin käyttöön, yksi ”Leading author”-nimistä on Gunnar Myhre. Ehkä tässä ei ole savua ilman tulta. Asiaa on nimittäin selvitetty vuonna 2015 ja tulos oli, että AR5:n 20 eniten referoidun tutkijan joukossa on 19 nimeä, jotka ovat olleet itse tekemässä AR5-raporttia. Vain yksi sama nimi tällä listalla löytyy ilmastoalan 20 eniten siteeratun tutkijan listalta. Käyttääkö IPCC alan parhaita tutkimuksia? Ei tämän tiedon valossa, mutta IPCC on aina niin oikeassa.

Aerosolit, pilvet ja säteily

IPCC-jaottelun mukaan auringon säteilymuutos pitäisi näkyä joko kohdassa Aerosoli-pilvet tai Aerosoli-säteily, mutta ei näy, koska nyt pakotearvo on – 1,06 W/m2, ja AR5:ssä se oli suurempi eli -0,82 W/m2.
Entä sitten, jos mukaan otetaan myös albedo-vaikutukset? AR5:n albedon, aerosolien, pilvien ja säteilyn arvo oli -0,97 W/m2 ja AR6:n arvo -1,12 W/m2 eli se on vähentynyt 0,15 W/m2. Sekään arvo ei voi sisältää lyhytaaltoisen säteilyn voimakasta muutosta ylöspäin.

Auringon kokonaissäteilyteho on kääntynyt hienoiseen laskuun. AR5:n mukaan sen vaikutus vuodesta 1750 vuoteen 2011 oli +0,05 W/m2 ja nyt AR6:n mukaan se on -0,02 W/m2 eli muutosta -0,07 W/m2. CERES-mittausten mukaan muutos on ollut -0,09 Wm-2 minun EXCEL-laskelman perusteella. Minun ja IPCC:n laskimet toimivat joskus muulloinkin eri tavalla. Yksi syy voi olla, että IPCC:llä vertailuvuodet menevät eri laskelmissa eri tavalla. Useimmat tutkijat ovat sitä mieltä, että auringon aktiivisuus on noussut vuodesta 1750 huomattavasti enemmän kuin 0,05 Wm-2 vuoteen 2011 mennessä kuten Lean ja Froelich, joiden arvio on n. +1,0 W/m2 vastaten IPCC:n tieteen mukaan lämpötilavaikutusta 0,47 °C ja Ollilan tieteen mukaan 0,27 °C.

Lopputulos lyhytaaltoisen säteilyn muutoksesta

Lyhytaaltoisen säteilyn muutoksen lämpötilavaikutus vuodesta 2001 vuoteen 2019 mennessä on ollut 1,61 W/m2 (vuonna 2011 se ei ollut myöskään mukana) ja yhtälön (1) mukaan sen lämpötilavaikutus on 0,47*1,61 = 0,76 °C. Todellisuudessa IPCC:n mallit antavat vuoden 2019 lämpötilan nousuksi siis 1,27 °C + 0,76 °C = 2,03 °C (pyöristäen 2 °C), jossa virhettä mitattuun lämpötilaan peräti 54 %. Siinä katosi savuna ilmaan IPCC:n tieteellisten mallien – yksinkertaisten ja monimutkaisten tietokonemallien – validointi. IPCC:n mallit käyvät edelleen tulikuumina.

Tämä 54 prosentin virhe johtuu ilmastomalleissa käytettävästä veden positiivisesta takaisinkytkennästä, joka lähes tuplaa muiden ilmastopakotteiden vaikutuksen ja jota tämän luonnon ilmastokokeen mukaan ei ole. Nykyisen energiataseen mukaan CSP-arvo on 0,265 K/(W/m2), joka on ilman veden positiivista takaisinkytkentää, koska energiataseesta ei löydy tätä takaisinkytkentää.

Muut kasvihuonekaasut

Muiden kasvihuonekaasujen kuin hiilidioksidin yhteinen säteilypakote on 1,68 W/m2, joka on 44 % kasvihuonekaasujen kokonaispakotteesta 3,84 W/m2. Tälle luvulle voi tehdä karkean järkevyystarkastelun kuvan 4 perusteella.

Kuva 4. Kasvihuonekaasujen absorptiopinta-alat keskimääräisissä ilmakehän olosuhteissa.

Omissa tutkimuksissani olen päätynyt seuraaviin lukuarvoihin eri tekijöiden osuudesta kasvihuoneilmiössä, kuva 5.

Kuva 5. Ilmastotekijöiden vaikutus kasvihuoneilmiöön.

Muiden kasvihuonekaasujen osuus kasvihuonekaasujen absorptiossa on n. 30 %. Tämä tarkoittaa, että IPCC:n mukaan muiden kasvihuonekaasujen pitoisuus ja vaikutus olisikin kasvanut nopeammin kuin hiilidioksidin vaikutus. Epäilen tätä tulosta.

Ilmakehän hiilidioksidin alkuperä ja koostumus

Ilmakehän hiilidioksidimäärä on kasvanut 32 % vuoden 1750 arvosta 598 GtC (gigatonnia hiiltä) arvoon 877 GtC vuonna 2019. AR6:n mukaan tämä johtuu pelkästään ihmisen aiheuttamista antropogeenisista emissioista, joita sinne on jäänyt yhteensä 279 GtC (stay, remain, accumalate). Keskimäärin kertymä on 44 % vuodessa ja loput imeytyvät meriin ja kasvillisuuteen.

IPCC vaikenee permille-arvoista, sillä AR6:sta ei löydy permille-sanaa, jolla mitataan hiilen isotooppien suhdetta, jota käytetään analysoitaessa hiilidioksidin alkuperää, ja joka soveltuu hiilenkiertomallien validointiin. Kuvassa 6 on esitys permille-arvosta NASA:n mittausten mukaan ja omien tutkimuksien mukainen laskettu arvo ja siitä seuraava antropogeenisen CO2:n määrä ilmakehässä.

Kuva 6. Antropogeenisen hiilidioksidin osuus ilmakehässä ja permille-arvon trendi.

IPCC esittää permille-käyrän vain kuvassa 5-6, jossa on permille-arvon trendi nimellä, joka tarkoittaa kuitenkin samaa asiaa. Permille-arvon laskentaa ja sen kehitystä ei ole kommentoitu. Sitä voi verrata siihen, jos AR6:ssa olisi vain yhdessä kuvassa CO2-pitoisuus ja asiaa ei kommentoitaisi mitenkään. Tämä siis haisee ja syystäkin.

Ilmakehän hiilidioksidista vaihtuu vuosittain n. 25 % merestä ja kasvillisuudesta tulevista hiilivarastoista. Tästä johtuen ilmakehän alkuperäisestä hiilidioksidimäärästä on jäljellä 10 vuoden jälkeen alle 6 % ja sen vuoksi ilmakehän kasvanut hiilidioksidimäärä ei voi olla kokonaan antropogeenista, jonka permille-arvo on -28 ‰. Kasvillisuuden permille-arvo on -26 ‰. Merien permille-arvo vaihtelee, mutta sieltä tulevan CO2:n arvo ilmoitetaan välille -8,0 …-9,0 ‰. Näiden arvojen perusteella on mahdotonta saada ilmakehän permille-arvoksi nykyinen n. -8,6 ‰, jos ilmakehässä olisi 32 % antropogeenista hiilidioksidia.

Antropogeenisen hiilidioksidin poistumisaika ilmakehästä

Tämän asian peittely jatkuu antropogeenisen hiilidioksidin ilmakehästä poistumisaikaa koskien, joka nyt on epämääräisesti sadoista vuosista tuhansiin vuosiin. IPCC on laittanut tässä kohtaa sordiinon päälle. Saas nähdä, vieläkö Petteri Taalas puhuu kymmenistä tuhansista vuosista. Ydinpommikokeiden radioaktiivisen hiilen poistumisaika ilmakehästä (täydellinen merkkiainekoe antropogeeniselle hiilidioksidille) vuoden 1964 jälkeen on vain 64 vuotta eli se nyt lähes poistunut ilmakehästä. Ilmakehän kokonaishiilidioksidimäärän palautuminen emissioiden lopettamisen jälkeen vuoden 1750 tasolle voidaan arvioida olevan samaa luokkaa kuin sen kertymisajan eli hieman alle 300 vuotta.

Kasvihuoneilmiön määritelmä

Toinen todellinen vaikenemisen ja peittelyn paikka on kasvihuoneilmiön määritelmä. Aikaisemmissa raporteissa se löytyi itse tekstissä, mutta nyt ei ole löytynyt tilaa 4000-sivuisessa esityksessä. Kasvihuoneilmiön kasvu on IPCC:n käsityksen mukaan käytännössä ainut syy ilmaston lämpenemiseen, joten median ja muidenkin pitäisi ihmetellä, miksi siitä halutaan vaieta ja piilottaa. Se on nimittäin piilotettuna sanastoon.
Määritelmän ydinkohdat ovat: ”Greenhouse effect; The infrared radiative effect of all infrared-absorbing constituents in the atmosphere. Greenhouse gases (GHGs), clouds, and some aerosols absorb terrestrial radiation emitted by the Earth’s surface and elsewhere in the atmosphere. Surface temperature and troposphere warm in response to this forcing, gradually restoring the radiative balance at the top of the atmosphere.”

“Kasvihuoneilmiö; Kaikkien ilmakehässä olevien infrapunaa absorboivien aineosien infrapunasäteilyvaikutus. Kasvihuonekaasut, pilvet ja jotkin aerosolit absorboivat maanpinnan emittoimaa ja muun ilmakehän emittoimaa säteilyä. Pintalämpötila ja troposfääri lämpenevät tämän pakotteen seurauksena palauttaen vähitellen säteilytasapainon ilmakehän yläosassa”.

Kuva 7. Maapallon energiatase (Ollila). Kuvassa ei ole esitetty auringon säteilyn heijastumisia ilmakehästä, pilvistä ja maanpinnasta.

Tämä teksti on tieteellisesti oikein. Siitä puuttuu vain se oleellinen kuvaus, miten maanpinta saa lisäenergiaa, joka aiheuttaa kasvihuoneilmiön, kuva 7. Siihen on selvä syy. Määrittelyssä ei enää näy selitystä, miten kasvihuoneilmiön aiheuttava kasvihuonekaasujen absorptio 158 W/m2 aikaansaa ilmakehästä alaspäin suuntautuvan infrapunasäteilyn maanpinnalle 342 W/m2, kuva 6 (luvut poikkeavat hieman IPCC:n luvuista ollen kuitenkin virhemarginaalin sisällä). Tämä on fysiikan lakien vastaista, koska energiaa ei synny tyhjästä.

Maanpinnalle tuleva säteily muodostuukin yhteensä neljästä energiavirrasta, jotka ovat IPCC:n energiataseen mukaan kasvihuonekaasujen absorptio 158 W/m2, vesihöyryn latenttilämpö 82 W/m2, kuuman ilman kumpuaminen 21 W/m2 ja auringon säteilyn absorptio ilmakehässä 80 W/m2. Auringon säteilyn 240 W/m2 lisäksi kolme ensin mainittua energiavirtaa yhteensä 261 W/m2 on sitä energiaa, jota tulee ilmakehästä maanpinnalle ja joka ylläpitää kasvihuoneilmiötä. Maanpinta saa auringon nettoenergian 240 W/m2 sekä suoraan maanpinnalle 160 W/m2 että ilmakehän absorboiman osuuden 80 W/m2 ilmakehän säteilemän infrapunasäteilyn osana. Maapallon energiataseet eivät esitä kasvihuonekaasujen pilvien aiheuttamaa absorptiovuota, vaikka se on tärkein energia vuo ilmastonmuutoksessa.

Vääristämällä kasvihuoneilmiön suuruuden pelkästään kasvihuonekaasujen absorptioksi, IPCC saa hiilidioksidin osuuden kasvihuoneilmiössä nostettua noin 7,5 prosentista ja lämpötilavaikutuksesta 2,5 °C arvoihin 19 % ja 6,3 °C. Tämä tarkoittaa myös sitä, että kaavat, joita IPCC käyttää hiilidioksidin säteilypakotearvon ja lämmitysvaikutuksen laskemiseen muuttuville hiilidioksidipitoisuuksille eivät ole yhtäpitäviä hiilidioksidin kasvihuoneilmiön osuuden kanssa. IPCC:n tiede Pariisin ilmastosopimuksen perustana antaa vahvasti liioitellun kyvyn hiilidioksidin lämmitysvaikutukselle. Vuonna 2019 meni jo 2 asteen raja rikki IPCC:n ilmastomallien mukaan.

Historiallinen lämpötilakehitys

AR6 esittää historiallisesta lämpötilakehityksestä graafin, jossa Michel Mannin kuuluisa lätkämailakuvaaja kalpenee, kuva 8.

Kuva 8. AR6:n lämpötilagraafi ja kolmen muun tutkijan käyrät.

Huhu kertoo, että monet tämän alan tutkijat jättivät työryhmän, kun tämä näkemys runnottiin läpi. Ne, jotka uskovat tähän AR6:n graafin, voisivat tehdä tutkimusmatkan Alaskaan ja omin silmin todeta, kuinka sulavan Mendenhall-jäätikön alta paljastuu järeän havupuumetsän kannot, jotka kasvoivat vuosina 700-1000. Miksi sinne tuli jäätikkö? Kuinka kauan kestää, että siellä kasvaa samanlainen metsä? Ei kai vain lämpötila ole vaihdellut ja tuntuvasti.

Referenssit
1. Ollila A. Global Circulation Models (GCMs) Simulate the Current Temperature Only If the Shortwave Radiation Anomaly of the 2000s Has Been Omitted, 2021. Current Journal of Applied Science and Technology, 45-52. DOI: 10.9734/cjast/2021/v40i1731433.

2. Loeb NG, Thorsen TJ, Norris JR, Wang, Su W, 2018. Changes in earth’s energy budget during and after the “pause” in global warming: An observational perspective. Climate, 6:62. https://www.mdpi.com/2225-1154/6/3/62.

3. Loeb, NG, Johnson GC, Thorsen TJ, Lyman JM, Rose FG, Kato S, 2021. Satellite and ocean data reveal marked increase in Earth’s heating rate. Geophys. Res. Lett., 48, e2021GL093047. https://doi.org/10.1029/2021GL093047.

4. NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) net pages, CERES EBAF-TOA Data;2021. Available https://ceres-tool.larc.nasa.gov/ord-tool/jsp/EBAFTOA41Selection.jsp.<

5. Ramanathan V, Cicerone R, Singh H, and Kiehl J, 1985. Trace gas and their potential role in climate change. J Geophys Res 90, 5547-5566.

6. Meinshausen, M. et al. The shared socio-economic pathway (SSP) greenhouse gas concentrations and their extensions to 2500, Geosci. Model Dev., 13, 3571–3605, 2020, https://doi.org/10.5194/gmd-13-3571-2020