www.lars-kamel.se

Urban uppvärmning?

Gissade du rätt på vilken av dessa fyra forskargrupper som inte försöker korrigera för den urbana uppvärmningen?

Gissade du kanske på GHCN eller Sankt Petersburg? De ligger ju trots allt högst de senaste årtiondena. Någon av dem borde väl ha kvar urban uppvärmning i sin mätserie? Nej, faktiskt inte. Det rätta svaret är CRU, alltså en av de två som ligger lägst de senaste årtiondena.

Varför ligger då CRU lågt och har relativt lite global uppvärmning? Är det en dålig idé att försöka korrigera för den urbana uppvärmning som borde ha ägt rum nära termometrarna? Är det bättre att välja ut data från ett antal väderstationer som förhoppningsvis inte har påverkats så mycket? Eller är det kanske så att ingen av dessa fyra grupper har lyckats få bort den urbana uppvärmningen från temperaturmätningarna? Ja, jag vet inte. Jag vet i alla fall att en stor andel av väderstationerna i CRU:s urval kommer från städer, och ofta städer som har växt kraftigt sedan 1800-talets slut.

Med tanke på hur viktiga dessa väderstationer är för beräkningarna av hur världens medeltemperatur förändras, vore det kanske naturligt att forskare, ansvariga myndigheter och/eller en internationell organisation som Världsmeteorologiorganisationer eller IPCC regelbundet skulle kontrollera dem och hur det ser ut i deras omgivningar. Sådana kontroller är dock mycket sällsynta, och tycks framför allt göras av dem som inte litar på mätningarna snarare än av dem som är beroende av att mätningarna är korrekta. Detta år (2007) har dock en systematisk kontroll startats på privat initiativ, även om den i skrivande stund bara har hunnit med en bråkdel av de väderstationer som finns.

Ett annat intressant faktum är att GHCN och GISS använder exakt samma temperaturdata och exakt samma urval av väderstationer. Det som skiljer är sättet att analysera dessa data. Tydligen spelar det roll. Skillnaden på 1-2 tiondels grader de senaste decennierna kan tyckas lite, men betänkt att den totala uppvärmningen under 1900-talet påstås vara ungefär sex tiondels grader.

Det är dessutom ett faktum att ett stort antal väderstationer har slutat rapportera data de senaste decennierna, och de flesta slutade omkring år 1990. Jag antar att det för det mesta beror på att dessa väderstationer har stängts, av olika anledningar, till exempel ekonomiska problem för de organisationer som sköter dem.

Dessa beräkningar använder alltså data som från början inte alls var avsedda att mäta några klimatförändringar. Temperturmätningarna startades för att människor var intresserade av hur varmt eller kallt det var där de bodde.

Temperaturindikatorer (marknivå)

Det finns andra sätt att beräkna hur världsmedeltemperaturen har ändrats i det förflutna. De lider av samma problem som den metod jag just har beskrivits. De använder data som inte är avsedda att mäta globala eller regionala klimatförändringar och som kanske inte ens är lämpliga för det. En sådan metod är att använda temperaturindikatorer från naturen. En temperaturindikator är en faktor som kan förändras och där förändringen helt eller delvis borde bero på temperaturen. Ett exempel är årsringar i träd. Trädets tillväxt under året borde till viss del bero på medeltemperaturen under året. Det är dock långtifrån säkert att trädringar är någon bra temperaturmätare. En kall vinter och en varm sommar kan ge samma årsmedeltemperatur som en mild vinter och en sval sommar, men för trädet kanske tillväxten ser helt olika ut. Nederbörd spelar också roll för trädet. Dessutom får en ökande mängd koldioxid i luften många träd att växa snabbare. Koldioxid är ju en av ingridienserna i fotosyntesen. Trots ökande koldioxidhalt och att temperaturen påstås öka, har trädringarna krympt på åtskilliga ställen på jordytan de senaste decennierna. Träden har alltså växt sämre i stället för bättre. Varför spekulerar forskarna om, utan att kunna enas om någon förklaring.

Väderballongdata (troposfären)

Under andra världskriget blev det vanligt att skicka upp meteorologiska mätinstrument, bland annat termometrar, under stora ballonger. Medan ballongerna steg upp genom atmosfären, skickade instrumenten, via radio, data ner till människorna nedanför. Dessa data användes sedan i krigföringen, bland annat för att göra väderleksprognoser för slagfälten. Efter kriget fortsatte meteorologer att skicka upp väderballonger, eftersom de insåg att dessa mätningar i höjdled i atmosfären var viktiga för att göra bättre förutsägelser. Mätningarna täckte dock bara en liten del av jordytan. Först med det internationella geofysiska året 1957-58 byggdes vad som kan kallas ett världomspännande nätverk upp. Alltså ett nätverk med platser varifrån väderballonger regelbundet skickas upp.

Ett problem med dessa observationer är att ballonger nästan alltid bara sänds upp två gånger per dygn från varje plats. För att data ska bli lättare att använda i väderprognoserna sker detta vi middagstid och vid midnatt enligt Greenwichtid, alltså inte enligt lokal tid. Med bara två mätningar per dygn på varje plats går det inte att säga så mycket om variationerna under dygnet.

Temperaturmätningar från väderballonger lider inte av problemet med urban uppvärmning. Även om ballongen skulle skickas upp mitt i en stor stad, så sträcker sig värmeön från staden bara några hundra meter upp i luften, medan väderballongen fungerar upp till tiotals kilometers höjd. En medeltemperatur genom hela atmosfären innehåller alltså ett nästan försumbart bidrag från stadens värmeö. En världsmedeltemperatur baserad på data från väderballonger borde inte innehålla någon märkbar urban uppvärmning.

Verkar inte detta vara en bättre metod än att använda data från väderstationer i städer och andra samhällen? Ytterligare en klar nackdel finns det dock. Världstäckande data finns bara sedan 1958 och femtio år är egentligen alldeles för kort tid för att få en bra bild av klimatförändringar. Beräkningar utifrån väderballongdata finns i alla fall. Atmosfären delas av naturliga orsaker in i troposfären, där allt liv finns, och stratosfären som väl mest är känd för att ha ett ozonskikt som skyddar oss mot ultravolett strålning från solen. Gränsen mellan de två skikten finns vanligen på 5-10 km:s höjd. Ovanför stratosfär finns faktiskt ytterligare skikt, men det är ointressant i detta sammanhang. Temperaturdata från väderballonger brukar användas för att beräkna medeltemperatur dels för troposfären och dels för stratosfären. Vad jag vet, görs sådana beräkningar av den globala medeltemperaturen på tre ställen i världen: Dels av amerikanen Angell, dels av ryssen Sterin, och dels av en grupp vid Hadley Centre for Climate Prediction and Research i England. Här nedan är ett diagram med deras resultat. Dessutom har jag, som en ytterligare jämförelse, lagt in beräkningen från CRU, baserad på väderstationdata.

Alla sådana här beräkningar ger avvikelser, i Celsiusgrader, från något sorts standardvärde, som vanligen är medeltemperaturen under en trettioårsperiod. Här har jag valt att visa alla värden som avvikelser från perioden 1961-1990. För den perioden har alltså alla fyra serierna samma medelvärde, nämligen noll. För åren efter 1980 tycker inte jag att de alls verkar ha samma medelvärde. Kanske tycker du likadant? Hadleys beräkning utifrån väderballongdata verkar ligga i nivå med CRU:s beräkning utifrån data från marknivån. Sterin och Angell har däremot fått resultat som ligger lägre. Det är delvis samma personer som är inblandade i Hadleys väderballongdata och CRU:s data, medan Sterin och Angell är två oberoende forskare.

Jag kan också vara lite mer övertygande än att påstå att jag tycker att det är si eller så. Det finns en matematisk metod som heter minstakvadratmetoden för att anpassa någon funktion, oftast en rät linje, till en samling punkter. De räta linjerna som kan anpassas till de fyra dataserierna i diagrammet har följande lutningskoefficienter: CRU: 1,2 grader per århundrade, Angell: 0,8 grader per århundrade, Sterin: 0,5 grader per århundrade, Hadley: 1,5 grader per århundrade.

Satellitdata (troposfären)

År 1978 sändes den första i en serie av satelliter upp av amerikanska National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA. Dessa satelliter gjorde, och gör, en rad mätningar av atmosfären. Bland annat mäter de styrkan hos spektrallinjer av syrgas. Cirka ett decennium efter att den första satelliten i serien hade sänts upp, kom de två amerikanska forskarna John Christy och Roy Spencer på att just styrkan av dessa spektrallinjer kan användas för att beräkna hur varmt det är i troposfären och stratosfären. Det är inte alls någon unik eller konstig metod. Spektrallinjer har länge använts för att beräkna temperaturer i stjärnors atmosfärer, inklusive solen. Det unika är att i fallet med jordens atmosfär finns andra metoder att jämföra spektrallinjemetoden med.

Christys och Spencers beräkningar fick omedelbart stor uppmärksamhet och bemöttes med skepsis från många håll. De visade nämligen att jordens troposfär inte alls blev varmare, utan snarare kallare, tvärtemot resultaten från andra beräkningar. Detta gäller dock inte längre. Även Christys och Spencers beräkningar visar numera en uppvärmning. Framför allt beror det på att trenden vände omkring år 1998. Det beror också på att andra forskarlag har upptäckt korrektioner som behöver göras och som ökar trenden något. Det är nämligen inte trivialt att räkna ut troposfärens medeltemperatur utifrån spektrallinjerna. Satelliterna tittar ju uppifrån och ner genom atmosfären och mäter då ett medelvärde som inkluderar alla luftlager i både stratosfären och troposfären. Satelliterna tittar dock inte riktigt rakt ner, utan i olika vinklar. Genom att jämföra mätningar i dessa vinklar går det att separera olika lager av atmosfären. Dessutom jämför Christy och Spencer sina beräkningar för ett stort antal platser med väderballongdata från dessa platser, så att de kan korrigera sin metod om något förefaller fel. Förutom Christy och Spencer, som nu verkar vid University of Alabama in Huntsville, UAH, gör en forskargrupp vid Remote Sensing Systems, RSS, numera också beräkningar utifrån satellitmätningarna. Dessa mätningar har en klar fördel jämfört med alla andra metoder: Satelliterna mäter regelbundet över varje plats på jordytan, sånär som ett litet område kring vardera polen. Alla andra metoder använder ju data från ett antal bestämda platser på jordytan, platser som inte alls behöver vara representativa. Den största nackdelen med just den här metoden är att det ännu inte finns data ens för trettio år tillbaka i tiden. Sedan har den samma nackdel som alla andra metoder: Det behövs en rad beräkningar och korrektioner för att få fram globala medeltemperaturer ur mätdata. Här är nu ett diagram med globala medeltemperaturer från UAH och RSS, samt CRU och väderballonger under samma period:

Det är väl inte svårt att se att dessa sex beräkningar kommer fram till helt olika resultat? Beräkningarna från Sterin och Angell visar ingen som helst uppvärmning under den här perioden, i alla fall ingen som är större än osäkerheten i bestämningen av trenden. Mest uppvärmning har beräkningen från RSS, 1,9 grader per århundrade, tätt följd av CRU som har 1,7 grader per århundrade. Hadley och UAH är nästan överens, med 1,3 respektive 1,4 grader per århundrade.

Går marknivå och troposfär att jämföra?

Kanske undrar du om det verkligen går att jämföra medeltemperaturer beräknade för markytan med medelvärden för hela troposfären? Jodå, det går. Atmosfären är ju en gas, som lätt rör på sig för att försöka utjämna temperturskillnader. En temperturändring på någon nivå i troposfären sprider sig snart till alla nivåer, inklusive vid markytan. Dessutom är ett av resultaten från klimatmodeller att troposfären i genomsnitt borde värmas upp snabbare än markytan. Närmare bestämt borde uppvärmningen gå en tredjedel snabbare för genomsnittet av troposfären än för markytan. Dessa modeller förutsätter ju att uppvärmningen orsakas av ökningen av halten växthusgaser, och då måste värmen komma uppifrån, där det mesta av växthusgaserna finns. Om verkligheten visar ett annat mönster för uppvärmningen än att troposfären värms upp en tredjedel snabbare än markytan, måste således orsaken till uppvärmningen vara en annan.

Nu har du fått alla väsentliga fakta presenterade. Kanske blev du överraskad över att det finns flera olika dataserier som ger olika resultat? Hur stor tror du att uppvärmningen är? Den globala alltså, inte den urbana. Du har många värden att välja på, alla beräknade utifrån mätningar som urprungligen inte var avsedda att mäta klimatvariationer. Bara för perioden sedan 1979 kan du välja på värden från noll till nästan två grader per århundrade. Såväl ursprungsdata som analysmetoder varierar, liksom resultaten. Och faktiskt kan exakt samma mätdata ge helt olika resultat beroende på hur analysen av dem görs.

Tillbaka till startsidan för min vetenskapsavdelning.