Ollilan ilmastomallin “lähdekoodi”

Varoitus: Tämä juttu sisältää matemaattisia yhtälöitä, mutta ei differentiaaliyhtälöitä.

Viimeisin juttuni globaalin lämpötilan putoamisesta aiheutti monenlaisia kommentteja. Näytti siltä, että Kuvan 1 esitys oli joillekin liikaa, joten aloitan siitä.

Kuva 1. Mitattu lämpötilakehitys ja Ollilan ilmastomallin tulos 2001-2021.

Hannu Sinivirralta tuli blogini loppuun tällainen kommentti: ”Vielä sellainen yksityiskohta, nimittäin ”Ollilan yksinkertaisen lämpötilamallin laskelma” muistuttaa todella erehdyttävästi UAH:n lämpötilamuutoksen 5kk:n juoksevaa keskiarvoa, se ei voi olla reaalinen. Kyseessä on todennäköisesti algoritmien kopiointi.”

Positiivista tässä on se, että Sinivirta tunnustaa mallini (musta käyrä) seuraavan liiankin hyvin mitattua satelliittilämpötilaa (UAH). Hänen mielestään se ei voi olla todellista, vaan olen tehnyt mallini jollakin tavalla huijaten. Viimeisen lauseen tulkitsen tarkoittavan, että olen vain kopioinut UAH-lämpötilan malliini ja laittanut siihen jonkin verran satunnaista virhettä mukaan. Muutamat muutkin vaativat, että kyllä Ollilan nyt pitää laittaa mallinsa lähdekoodi näkyviin, että kuka tahansa voi tehdä tarkistuslaskelmat.

Tämä vaatimus on helppo toteuttaa. Laitan heti alkuun sen tiedon, että minulla ei ole mitään ilmastomallissani tietokoneohjelmiston lähdekoodia. Ilmastomallini on niin pelkistetyn yksinkertainen, että se koostuu vain yksinkertaisista yhtälöistä, jotka kuka tahansa pystyy laskemaan lukiomatematiikalla.

Yksinkertaiset ilmastomallit

Lämpenemisarvot mille tahansa säteilypakotteelle (Radiative Forcing = RF) voidaan laskea seuraavalla IPCC:n kaavalla (jees, jees; voin olla samaa mieltä IPCC:n kanssa tai eri mieltä riippuen ihan asiasta)

dT = λ * RF                          (1)

missä dT on globaali pintalämpötilan muutos (K tai °C), λ on ilmastoherkkyysparametri K/(W/m2 tai
°C/(W/m2).  IPCC:n käyttämä ilmastoherkkyysparametri on 0.47 K/(Wm2) raportissa AR6, joka tarkoittaa positiivista veden takaisinkytkentää ja se on voimassa skenaariolle RCP8.5 saakka, jossa ekvivalenttihiilidioksidin pitoisuus on 1370 ppm CO2 vuonna 2100. Minun ilmastoherkkyysparametrini arvo, jossa ei ole positiivista veden takaisinkytkentää, vaan λ-arvo on 0,27 K/(W/m2).

Lyhytaaltoisen säteilyn muutos on kaikkein yksinkertaisin ja helpoin ottaa huomioon ja se tapahtuu kaavan (1) avulla laskemalla CERES-mittauksista kausitasoitetun säteilyn muutoksen.

Mallissani olen ottanut huomioon vain hiilidioksidin CO2-pitoisuuden muutoksen, koska muiden kasvihuonekaasujen vaikutus tällä lyhyellä aikavälillä 2001 2021 on mitätön.

Hiilidioksidin ja pilvisyyden muutoksen säteilypakote

RF = 3.12 * ln(C/280),                                     (2)

missä C on CO2-pitoisuus (ppm).

Sekä IPCC:n mallissa, että omassa mallissani ENSO-ilmiön (El Nino Southern Oscillation) lämpötilavaikutus on laskettu ONI-indeksin (the Oceanic Nino Index) avulla:

dT = 0.1 *ONI                                                    (3)

Yhtälössä (3) on sovellettu kuuden kuukauden viivettä.

Pilvisyyden vaikutus, joka kuvassa 1 näkyy harmaana käyränä, lasketaan yhtälön (4) avulla ja se perustuu omiin julkaistuihin tutkimuksiini

dT = 0,11* dCl                                                    (4)

jossa dCL on pilvisyyden muutos prosentteina.  

Odotan mielenkiinnolla, minkälaisia tuloksia opponentit saavat käyttäen näitä ilmastomallini ”lähdekoodeja”.

IPCC:n yksinkertainen ilmastomalli

Vertailukohta on aina hyvä esittää eli miltä näyttää IPCC:n yksinkertaisen ilmastomallin tulokset vastaavalla tavalla laskettuna. Tämä lause jo yleensä herättää vastalauseita, että IPCC:llä ei ole mitään ilmastomallia eikä ainakaan yksinkertaista ilmastomallia. Ymmärrän kyllä, että on varsin noloa, kun voin osoittaa, että IPCC:n yksinkertainen ilmastomalli antaa ihan saman tuloksen kuin jollakin tuntemattomalla tavalla valittujen tietokonemallien keskimääräiset tulokset.

Arvelen, että jälleen kerran tulee väitteitä siitä, että IPCC:llä ei ole yksinkertaista ilmastomallia tai ylipäänsä ilmastomallia, mutta kyllä se löytyy myös viimeisestä AR6:sta. IPCC:n tiede on mm. Pariisin ilmastosopimuksen pohjana.

Kuva 2.  IPCC:n yksinkertaisen ilmastomallin muuttujat raporteissa AR5 (2033) ja AR6 (2021). Viimesein sarakkeen CSP tarkoittaa ilmastoherkkyysparametria ja se on laskettu suoraan taulukossa osoittamista säteilypakotearvoista ja IPCC:n ilmoittamista lämmitysvaikutuksista.

Olen ryhmitellyt päämuuttujat neljään eri ryhmään IPCC:n tapaan ja graafinen esitys paljastaa tapahtuneet muutokset AR5:stä AR6:een. IPCC:n tiedekin kehittyy, mutta kuka osaa sanoa, millä tieteellisissä perusteilla?

Kuva 3. IPCC:n yksinkertaien ilmastomallin pääryhmät kuvista 7.6 ja 7.7 raportissa AR6.

IPCC:n mallissa CO2:n vaikutuksen olen laskenut Myhre et al.:n kaavalla

RF = 5,35 * ln(C/280)                      (5)

Korjattu terminologiaa klo 18:30. ENSO-ilmiön vaikutuksen olen laskenut ihan samalla tavalla, ja pilvisyyden vaikutuksen olen jättänyt pois ja olen ottanut mukaan lyhytaaltoisen säteilyn muutoksen, ja kutsun tätä mallia ”Modifioiduksi IPCC:n malliksi” erotukseksi Kuvan 2 AR6-tuloksista, joissa lyhytaaltoisen säteilyn muutos on jätetty kokonaan pois, vaikka IPCC tunnistaa kyseisen muutoksen kuvassa 7.3/AR6.  Kuvasta 3 näkyy, että IPCC:n jaottelun mukaan tämä muutos pitäisi näkyä kohdassa ”Aerosols and clouds”, mutta sen arvo on entisestään pienentynyt, kun sen oli pitänyt reilusti kasvaa eli n. 1,68 W/m2 vuodelle 2019. Modifioitu IPCC:n malli on esitetty Kuvassa 2. Nyt lämpötila on HadCRUT4.

Kuva 4. IPCC:n modifioidun mallin (Lyhytaaltoisen säteilyn muutos mukana) ja Ollila-mallin avulla lasketut lämpötilamuutokset vuosina 2001–2021 verrattuna HadCRUT4-lämpötilaan. Oleellinen ero on IPCC-mallissa oleva veden positiivinen takaisinkytkentä.

Loppukaneetti

  1. Millä tieteellisellä perusteella IPCC:n ilmastoherkkyysparametri on muuttunut arvosta 0,5 W/m2 arvoon 0,47 W/m2 raportissa AR6?
  2. Millä perusteella IPCC on valinnut ne tietokonemallit, joiden perusteella on laskettu kuvassa 2 esitetty säteilypakotearvot ja lämpötilamuutokset?

 

Taustatietoa: Olen koulutukseltani prosessi-insinööri Oulun yliopistosta, jossa opetus perustui yksikköprosesseihin, jotka esiintyvät kaikilla teollisuuden aloilla. Näitä ovat mekaaniset ja kemialliset prosessit sekä aineen- ja lämmönsiirto. Lisäksi opiskelin automaatiota ja prosessidynamiikka, josta tein DI- ja lisensiaattityöt ja se tieto on ollut kaikkein hyödyllisintä ilmastotutkimuksissani. Väittelin laatutekniikasta TKK:ssa 1995. Olen pystynyt hyödyntämään näitä asioita tutkiessani maapallon energiatasetta, hiilenkiertoa, kasvihuonekaasujen osuutta kasvihuoneilmiössä ja lämpenemisessä, dynaamisia viiveitä pilvisyyden, sekä ilmastonmuutoksen lämpötilavaikutuksia lyhyen ja pitkän ajan dynaamisissa simuloinneissa. Näistä aiheista olen julkaissut 20 tutkimusta vuoden 2011 jälkeen. Kasvihuonekaasujen vahvuustutkimus on julkaistu englantilaisessa Energy & Environment-lehdessä 2012 ja Pariisin ilmastosopimuksen perusteiden analysointi 2018 englantilaisen Emerald Publishing Limited – lehdessä ”International Journal of Climate Change and Management”. Tutkimustulokseni poikkeavat IPCC:n tuloksista mm. seuraavissa kohdissa, joilla on ratkaiseva vaikutus ihmisen osuuteen lämpenemisessä: kasvihuoneilmiön suuruus, veden takaisinkytkennän puuttuminen, hiilidioksidin, metaanin ja typpioksiduulin vahvuus kasvihuonekaasuna sekä fossiilisen hiilidioksidin määrä, kierto ja viipymäaika ilmakehässä. Tärkein tulos on ilmastoherkkyysarvoni 0,6 °C. En ole samaa mieltä IPCC:n kanssa ilmastonmuutoksen syistä ja sen vuoksi minut voidaan luokitella toisinajattelijaksi (contrarian). Kirjoitukseni Puheenvuorossa ovat tieteen popularisointia pyrkien osoittamaan IPCC:n ja valtamedian virheet sekä ilmastopaniikin perusteettomuuden. Pyrin välttämään matemaattisia esityksiä ja suosimaan graafisia kuvia. Laajoja esityksiä näistä aiheista on omalla nettisivustollani: https://www.climatexam.com/home

aveollila
Porvoo

TkT, dosentti emeritus (Aalto-yliopisto)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu