Onko maapallon lisääntynyt auringon säteilyn absorptio albedon muutoksen takia todellista vai ei?

Johdanto

Jos oikein muistan, niin eilen Sinivirta julkaisi blogikirjoituksen yhden tieteellisen artikkelin tuloksista (Viite 1), että maapallon albedo ei ole muuttunut lainkaan 2000-luvulla, vaan kyse on CERES-satelliittimittausten virheestä. Tämä tarkoittaisi, että maapallo ei ole saanut lisää auringon säteilyn absorptiota ja sen vuoksi tällä seikalla ei ole ollut maapallon lämpötilaa nostavaa vaikutusta. En ehtinyt edes kommentoida, kun koko kirjoitus hävisi. Todennäköisesti Sinivirta poisti se itse, koska en usko, että ylläpito olisi tehnyt sitä. Kun Sinivirta oli kerrankin osunut aiheeseen, jolla on merkitystä, niin ajattelin sitten julkaista kommenttini omana juttunaan. Jotta tämän artikkelin voisi kunnolla ymmärtää, pitää tietää pari mittausteknistä käsitettä.

Mittausepävarmuus on mittaustulokseen liittyvä parametri, joka kuvaa mittaussuureen arvojen oletettua vaihtelua.

Mittausalan ammattilaiset sanovat leikillään, että mittalaite on laite, joka näyttää mittaustuloksen väärin eli siinä on virhettä. Oleellista on tietää, mikä on tuon virheen suuruus. Yleensä se ilmoitetaan prosentteina koko mittausasteikon luvusta. Jos lämpötilamittarin mittausasteikko on vaikkapa 100 astetta, niin sille voidaan ilmoittaa tarkkuudeksi 0,5 %. Silloin mittaustulos 30 astetta on todellisuudessa tarkkuudeltaan lämpötilojen 29,5 ja 30,5 astetta välissä.

On vielä hyvä tietää sellainen mittaustekninen käsite kuin toistettavuus. Vaikka yllä olevan lämpömittarin absoluuttinen tarkkuus olisi tuo ±0,5 astetta, niin jos sen laitteiston laatu on hyvä, niin se voi mitata toistettaessa lämpötiloja käytännössä lähes samalla tavalla eli sen virhe pysyy samana – sanotaan vaikkapa virheen suuruus olisi +0,1 astetta liian suuri. Tällöin mittaussarjoissa lämpötilamittausten erojen voidaan arvioida olevan paljon tarkempia kuin tuo absoluuttinen virhe ±0,5 astetta.

Mittauslaitteen kalibrointi

Kalibrointi käsittää toimenpiteet, joiden avulla määritetyissä olosuhteissa saadaan tietoon mittauslaitteen tai mittausjärjestelmän näyttämien arvojen ja vastaavien mittanormaaleilla eli standardeilla toteutettujen arvojen välinen yhteys. Vaikka mittauslaite ostettaessa tiedetään olevan tarkkuudeltaan vaikkapa 0,5 %, niin käytännön mittauksissa käytetylle laitteelle pitää tehdä aika-ajoin kalibrointia eli varmistaa mittaustarkkuuden pysyminen ilmoitetuissa rajoissa.

Mittauslaitteen tarkkuus voi muuttua useista syistä, joista yleisin on ns. ryömiminen eli mittaustulos muuttuu ajan myötä yleisemmin elektroniikkakomponenttien sähköisten ominaisuuksien muuttumisen vuoksi tai mittausanturi likaantuu. Tähän ovat insinöörit (ja ehkä joskus fyysikotkin) keksineet erilaisia ratkaisuja, jotta kalibrointi voisi olla lähes jatkuvaa eikä laitetta tarvitsisi irrottaa prosessista tai hakea satelliitista maanpinnalle kalibrointia varten (tätä ei liene tehty koskaan ymmärrettävistä syistä).

CERES-satelliittien säteilymittauslaitteiden jatkuva kalibrointi

Maapallolle auringosta tulevan säteilyn (TSI), maapallon heijastaman lyhytaaltoisen säteilyn (SWup) ja maapallon emittoiman pitkäaaltoisen säteilyn (LWup) mittaukset perustuvat NASA:n kahden satelliitin nimittäin Terra ja Aqua suorittamiin jatkuviin mittauksiin vuoden 2000 maaliskuusta lähtien. Mittausjärjestelmää kutsutaan nimellä CERES  (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) ja perusmittauksista julkaistaan useita erilaisia tuloksia, joita ovat mm. maapallon albedo eli heijastavuus (albedo = SWup/ TSI), maapallon saama auringonsäteilyn kokonaisabsorptio (ASR=TSI-SWup) ja maapallon energiabudjetti (ASR versus LWup). Lyhytaaltoisen säteilyn mittausalue on 0,3 – 5 mikrometriä ja pitkäaaltoisen säteilyn alue on 0,3  – 100 mikrometriä.

Satelliitit Terra ja Aqua ovat matalalla kiertoradalla, jotka ylittävät pohjois- ja etelänavat. Maapallon kattavat mittausarvot valmistuvat kahdesti päivässä. Terra-satelliitissa on mittauslaite nimeltä CFM1 (CERES Flight Model 1) ja Aqua-satelliitissa on mittauslaite CFM3. Molemmat mittauslaitteet CFM1 ja CFM3 sisältävät optiikkaa ja tunnistimia, joiden tiedot lähetetään sähköisesti jatkuvasti maanpinnalle. NASA on ilmoittanut, että mittaustarkkuus näillä mittausinstrumenteilla on 0,3 % eli 0,3 W/m2 /sr.

En ole tarkemmin perehtynyt näiden mittauslaitteiden jatkuvaan kalibrointitekniikkaan, mutta viitteessä 1 kirjoitetaan, että se tehdään volframilampun avulla eli se voi olla periaatteessa tavallinen Edison-tyyppinen hehkulamppu. Oletan, että aika-ajoin (esimerkiksi kerran kuukaudessa) valolähde ohjataan mittauslaitteen eteen ja mitataan tulos. Tällöin kalibrointi kattaa koko laitteen mukaan lukien optiikan mahdollinen likaantuminen ja elektroniikan ryömiminen.

Tuloksia voidaan verrata maa päällä tehtyihin tuloksiin ja laskea mahdollinen syntynyt ryömiminen (drift) ja korjata mittaustulokset maan päällä tietoteknisesti mahdollisimman oikeiksi.

CERES-mittausten tarkkuus on kyseenalaistettu

Zedika Solutions LCC:n presidentti Grant Matthews on kyseenalaistanut CERES-mittausten tarkkuuden ja kirjoittanut asiasta useamman artikkelin, joista viimeisin (Viite 1) on nimeltään ”NASA CERES spurious calibration drifts corrected by lunar scans to show the Sun is not increasing global warming and allow immediate CRF detection” eli suomeksi ”NASA CERESin väärät kalibrointipoikkeamat, jotka on korjattu kuun skannauksilla osoittamaan, että aurinko ei lisää ilmaston lämpenemistä ja mahdollistaa välittömän CRF-havaitsemisen”. CRF tarkoittaa clould radiative forcing/feedback eli pilvien takaisinkytkentä. CRF tarkoittaa käytännössä pilvisyyden aiheuttamia muutoksia maapallon saamassa auringon säteilyn määrässä.

Artikkelin ydin on siinä, että on olemassa parempi kalibrointikeino kuin NASA:n käyttämä, ja se on mitata näillä kahdella perusinstrumentilla kuun heijastamaa auringonsäteilyä eli albedoa. Maapallon albedo on noin 0,30 ja kuun noin 0,12 eli kuu heijastaa vain noin kolmasosan siitä mitä maapallo. Tutkimuksilla on todettu, että kuun albedo on erittäin stabiili, koska siellä ei ole pilviä. Peruslähtökohta on siis kunnossa.

Tässä vaiheessa teen jutusta lyhyen eli menen suoraan asian ytimeen. Matthews osoittaa, että molemmat CERES-instrumentit CFM1 ja CFM2 ovat mitanneet kuun albedoa ja se on ollut hyvin stabiili eli välillä 0,104 …0,147 W/m2 vuosikymmenessä; artikkelin kuva 2. En kopioi kuvaa varmistaakseni, että ylläpito ei poista juttuani. Tämähän tarkoittaa, että kuun albedon mittaukset on suoritettu instrumenteilla CFM1 ja CFM2 kääntämällä ne mittaamaan aika-ajoittain kuusta tulevaa säteilyä.

Nyt tulee se kysymys ja suuri ihmetyksen aihe: Jos kerta CFM1 ja CFM2 mittaavat näin tarkasti ilman ryömintää kuun säteilyä (albedoa), niin sehän osoittaa, että NASA:n kalibrointimenetelmä on kunnossa ja toimii. Tunnustan, että olen ”ihan äimän käkenä”. Matthewsin väitteeltähän meni pohja kertalaakista ja kokonaan. Miten tämä juttu on läpäissyt Geophysical Research Letters’n vertaisarvioinnin? Juuri tänään törmäsin aivan toiseen tapaukseen, joka asettaa tämän lehden vertaisarvioinnin todella outoon valoon ja kirjoitan siitä oman blogin vielä tällä viikolla. Ehkä joku lukijoista osoittaa, missä olen tehnyt ajatusvirheen. Tietääkseni NASA ei ole reagoinut Matthewsin juttuun millään tavalla.

Maapallon saama auringonsäteilyn lisäys 2000-luvun lämpenemisen selittäjänä

Jotta ydinasia ei unohtuisi, mistä oikeasti on kysymys, niin laitan alle kuvan 1, joka osoittaa CERES-mittauksiin perustuen maapallon saaman absorboituneen auringonsäteilyn lisäyksen ja mitatun lämpötilan.

Kuva 1. Maapallon saama lisääntynyt auringon säteilyn määrä ASR) (violetti)  2000-luvulla ja lämpötilatrendi (punainen).

Niin, meinasi unohtua, että Matthews osoittaa, että aikavälillä 2000-2015 maapallon saama auringon säteilyn määrä ASR ei ole todellisuudessa lisääntynyt, vaikka CERES-mittaukset osoittavat sellaista. Kuvassa 1 on nimenomaan CERES-mittausten mukainen tilanne ja olen samaa mieltä, että vuoden 2015 alkuun mennessä ASR ei ole lisääntynyt, vaan merkittävä lisääntyminen on tapahtunut vuoden 2014 eli lämpötilapaussin jälkeen.

Kysymys tietysti herää, miksiköhän Matthews lopetti analyysin vuoteen 2015, kun artikkeli on kirjoitettu vuonna 2021. Minulla on omat vahvat epäilyni.

Pari mielenkiintoista havaintoa Matthewsin artikkelista

Lukiessani artikkelin silmiini osui kaksi lausetta, joita en malta olla referoimatta. Jo Matthewsin artikkeli ja muut ilmaisut osittavat, että kirjoittaja on lujasti vakuuttunut siitä, että luonnollisilla tekijöillä ei ole osaa eikä arpaa nykyisessä lämpenemisessä, vaikka CERES-mittaukset tällaista osoittavatkin.

Lainaus nro 1:Albedo changes have the potential to be a primary driver of climate change, as they would alter the energy entering Earth from the currently stable Sun” eli suomeksi ”Albedon muutoksilla on potentiaalia (mahdollisuus) olla ilmastonmuutoksen ensisijainen ajuri, koska ne muuttaisivat maapallolle tulevaa energia  auringosta, joka on tällä hetkellä stabiili.” Matthews tunnustaa siis ihan oikein, että albedon muutokset voivat olla ensisijainen ajuri, joka muuttaa maapallon lämpötilaa. Onhan kyse siitä energian lähteestä eli auringosta, joka määrittää 99,97-prosenttisesti maapallon saaman energiamäärän. Aurinko rulettaa. Eräs itäsuomalainen ilmastotutkija on esittänyt, että se ei mene ihan näin, mutta perustelut ovat olleet erikoiset.

Lainaus nro 2: The rapid response to the Pinatubo albedo increase suggests that the lag of Earth’s temperature change beyond a solar impulse can be very short on decadal scales” eli suomeksi ”Nopea reagointi Pinatubon albedon kasvuun viittaa siihen, että maapallon lämpötilan muutoksen viive aurinkoimpulssin jälkeen voi olla hyvin lyhyt kymmenvuotisessa mittakaavassa.”  Matthews viittaa tässä Pinatubo-tulivuoren aiheuttamaan maapallon jäähtymiseen, joka levisi koko maapallon kattavaksi noin 0,5 asteen jäähtymisellä ja oikeni stratosfäärin pölykerroksen vähitellen häipyessä noin 5 vuodessa olemattomaksi. Olen kirjoittanut tästä(kin) asiasta artikkelin, jossa todistan, että käyttäen maapallolle kahta aikavakiota – meret 2,74 kk ja maa 1,04 kk – lämpötilasimulointi antaa todellisia mittaustuloksia vastaavasti lämpötilapoikkeaman kulun ja oikenemisen (Viite 3). Kun viittaan näihin lyhyisiin aikavakioihin, niin yleensä saan välittömän palautteen, että maapallon lämpötilamuutokset ovat tosi hitaasti tapahtuvia ja ne vievät vuosia ja vuosikymmeniä ellei peräti satoja vuosia. Nämä sadan vuoden viipeet liittyvät tietysti ns. takaisinkytkentöihin, jotka muuttavat mm. maapallon albedoa lumen ja jään määrän kautta.

Viitteet.

  1. Matthews, G. (2021). NASA CERES spurious calibration drifts corrected by lunar scans to show the Sun is not increasing global warming and allow immediate CRF detection. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL092994. https://doi.org/10.1029/2021GL092994
  2. https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/aveollila1-2/hiilidioksidin-sateilypakote-ja-ilmastoherkkyys-osa-5-verifiointi-ja-validointi/
  3. Ollila, Pinatubo: https://www.climatexam.com/single-post/2016/03/07/positive-water-feedback-not-found-in-the-mt-pinatubo-eruption
aveollila1
Porvoo

TkT, dosentti emeritus (Aalto-yliopisto). Uskon demokratiaan ja markkinatalouteen (en kapitalismiin) ja kansallisvaltioon. Olen tutkinut 12 vuotta ilmastonmuutosta, josta julkaisuja on kertynyt 23. Tutkimukseni keskittyvät ilmastonmuutoksen ytimeen eli kasvihuoneilmiöön, hiilidioksidin osuuteen ilmastonmuutoksessa ja hiilen kiertoon. Tulokseni osoittavat oleellisia virheitä IPCC:n tieteessä. Olen kutsuttu norjalaisen järjestön Klimarealistine (Climate realister) tieteelliseen neuvostoon.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu