3 juli 2013

Koldioxidökningen en runda till

Se uppdatering 130712  längst ned.

Den här bilden visar hur koldioxidhalten i atmosfären har förändrats sedan 1958, enligt mätningar vid Manua Loa-vulkanen på Hawaii (svart kurva). Vi ser en uppgång från 315 miljondelar (ppm) till 400 miljondelar. Vi ser också en årstidscykel på en så där 5 miljondelar.
Här finns också en röd linje som motsvarar 57% av de ackumulerade mänskliga  koldioxidutsläppen (fossila bränslen + cementtillverkning) sedan 1958, lagt ovanpå den genomsnittliga halten för 1958. Som ni kan se så följer kurvorna varandra väldigt bra. Det här är en tydlig indikation på att ökningen av CO2-halten beror på mänskliga aktiviteter.

De resterade 43% av de mänskliga utsläppen tas upp av andra kolreservoarer: haven, växtligheten och marken. När koldioxidhalten i atmosfären stiger så uppstår en obalans gentemot de andra reservoarerna som får dessa att ta upp en del av den extra koldioxiden. Haven har egentligen potential att ta emot väldiga mängder koldioxid, men deras upptagningsförmåga är begränsad, vilket Roger Revelle med flera upptäckte för så där ett halvt sekel sedan. Hur som helst, vad som händer med koldioxiden och hur den flyttas runt mellan de olika reservoarerna (även i andra former, som kolsyra) är väl studerat och förklarat i enlighet med fysikaliska lagar. Slutsatsen att det är mänskliga utsläpp som ligger bakom koldioxidökningen bygger alltså inte bara på en jämförelse av två kurvor utan också på ett stort antal andra observationer och på väl etablerad fysik och kemi.

Vi vet också att det finns andra faktorer som påverkar koldioxidhalten. Det mest uppenbara är årstidscykeln: på våren och sommaren tar växtligheten på norra halvklotet upp koldioxid,och halten sjunker. Under hösten och vintern så stiger den sedan igen. Men även variationer i temperaturen från år till år kan påverka. Kalla år kan haven ta upp relativt mer koldioxid, och varma år kan de ta upp mindre. Nästa bild visar den månadsvisa förändringstakten (derivatan) för koldioxidhalten, med 12-månaders medelvärden för att få bort årstidsvariationerna.


Den påminner en del om derivatan för temperaturen (här HadCRUT4). Toppar och dalar sammanfaller ganska väl. Det är tydligt att koldioxidhalten är känslig för förändringar i temperaturen.

Men medan temperaturen ibland ökar (derivatan är > 0) och ibland minskar (derivatan är < 0) så ökar koldioxidhalten praktiskt taget hela tiden. Dessutom ökar koldioxidhalten i allt högre takt. Detta kan inte förklaras med kortsiktiga temperaturvariationer, utan beror på tillförseln av koldioxid från fossila bränslen.

Men det finns vissa personer som inte tycker om denna slutsats, eftersom den lägger ansvaret på oss människor. På en viss annan blogg hittar vi t ex den här kurvan*.
Kurvan är baserad på en opublicerad "teori" av den australiska professorn Murry Salby om att koldioxidhalten bestäms linjärt av integralen över temperaturen, eller likvärdigt att koldioxidhaltens förändringstakt beror på temperaturen. Den blå kurvan är den beräknade koldioxidhalten enligt denna teori, och den röda kurvan är den observerade koldioxidhalten. Kan detta verkligen vara en ren tillfällighet? Denna likhet har inom vissa kretsar tagits emot som en viktig upptäckt som omkullkastar den etablerade vetenskapen. Men det finns egentligen ingen vetenskap bakom det här: det finns ingen fysikalisk anledning att tro att koldioxidhalten skulle bestämmas av någon integral över temperaturen. Det fysikaliskt rimliga är snarare att koldioxidhalten bestäms (i viss mån) av temperaturen, ointegrerad. I bästa fall kan detta med integralen fysikaliskt motiveras som en approximation under vissa övergångsperioder då temperatur och koldioxidhalt befinner sig i obalans gentemot varandra, men det kan knappast gälla generellt. Det har under långa perioder (tusentals eller miljontals år) varit betydligt varmare eller betydligt kallare än den valda baslinjen, men koldioxidhalten har inte varit 0 eller enormt hög under dessa perioder. Och så har vi frågan om vart all vår fossila koldioxid i så fall tar vägen: våra utsläpp är rent av större än den observerade ökningen. Fysikaliskt är denna "teori" alltså mycket tveksam och mycket ofullständig, och kan knappast ens bevärdigas med benämningen "teori".

Hela argumentet hänger således på likheten hos kurvorna här ovan. Men är det egentligen så konstigt att vi kan få en integral som ser ut som koldioxidhaltkurvan? Det första vi bör notera att det här är integralen av temperaturen relativt en viss baslinje, som i det här fallet är vald till -0,415 grader Celsius relativt HadCRUT4s baslinje för att beräkna anomalier. Det är alltså inte frågan om Kelvin från absoluta nollpunkten, utan ett mer eller mindre godtyckligt val. Eftersom den globala temperaturen nästan hela tiden befinner sig över den valda baslinjen, så är vi garanterade en integral som går uppåt (röd linje i bilden nedan). På samma sätt kunde man valt en annan baslinje som ger en negativ integral (blå linje), eller rent av en som först går ner och sedan upp (grön linje).

 Vi kan leka samma lek med en kurva som består av rent brus på (mellan -0,5 och 0,5), som den här:
Då kan vi få de här olika integralerna genom att välja olika baslinjer:
Om vi vill ha den där svängen uppåt i integralen, så bör vi dessutom välja en kurva med positiv trend, som den här (brus + positiv linjär trend):

Genom att välja lämplig baslinje (t ex  0) får vi då en integral som den här:

Så allt som vi behöver för att få en integral med en form som liknar koldioxidhaltkurvan är att (1) välja en kurva med positiv trend (inklusive för inledningen på kurvan) samt (2) välja en baslinje som ligger i nederkanten av kurvan. Det är alltså inte någon större tillfällighet att integralen över temperaturen med den valda baslinjen (bilden med "Murry Salbys teori och observationer")  ger ett sådant resultat. Man kan få det samma med många andra kurvor.

För att sammanfatta så vi har att välja mellan:
  • Den etablerade vetenskapliga förklaringen att ökningen av CO2-halten i atmosfären beror på fossila bränslen, som bygger på likheten mellan CO2-kurvan och våra ackumulerade utsläpp (56%), vilka är två storheter som har en uppenbar fysikalisk relation, men även på en hel del andra observationer och på en sammanhängande teori för kolcykeln.
  • Salbys opublicerade "teori" som bygger på den ganska triviala likheten mellan koldioxidhalten och integralen av temperaturen med en särskilt vald baslinje för att få rätt form på kurvan, men som fysikaliskt är både problematisk och ofullständig.
Vilken förklaring väljer du?

*Vi kan tyvärr inte nämna kurvans upphovsman vid namn, eftersom denne person i så fall sannolikt skulle anklaga oss för personangrepp och smutskastningskampanjer. Detta är tyvärr en vanlig taktik inom vissa kretsar för att avleda uppmärksamhet från sakfrågan och för att framställa meningsmotståndare som illasinnade förtryckare.

Uppdatering 130712
Det här inlägget har fått ett förment bemötande på den där andra bloggen. Som väntat så bemöts inte de argument som vi faktiskt framför. Huvudpoängen med mitt inlägg var att med integreringsmetoden, dvs
skulle man kunna:

  • anpassa temperaturkurvan (T) även till flera andra hypotetiska koldioxidkurvor (y), och 
  • anpassa många andra hypotetiska temperaturkurvor (med positiv trend) till den aktuella koldoixidkurvan. 

Att man använder minsta kvadrat-metoden för att göra anpassningen förändrar inte detta. Så att man lyckas anpassa den faktiska temperaturkurvan till den faktiska koldioxidkurvan är ingen överraskning, och behöver inte betyda något. (Nu finns det i och för sig ett väletablerat fysikaliskt samband mellan de två kurvorna: ökningen i koldioxid orsakar en temperaturökning.)

Det påstås att vi har ifrågasatt Salbys hederlighet utifrån denna kurvanpassningsövning, men detta är en fabrikation. Vi har istället riktat saklig kritik mot Salby för andra, missledande, påståenden i hans presentationer.  Dessa missledande påståenden har man på den andra bloggen endast gjort mycket svaga och misslyckade (och man skulle nog kunna sägs missledande) försök att försvara. Vår sakliga kritik mot Salby utmålas dessutom på den andra bloggen som "smutskastning". Som så ofta förr tycker man inte om när ens egna hjältar blir granskade och ifrågasatta.

Till sist så vill vi påpeka att analogier inte är det samma som fysikaliska förklaringar.

26 kommentarer:

  1. Det var ett utmärkt klargörande inlägg!
    Det mest problematiska med hugskottsteorier som Salbys är att de kräver mycken tid av den som vill försöka förstå var felen ligger. Även om det ibland kan vara stimulerande att försöka bringa klarhet i saken, som ett alternativ till sudoko och korsord, är det i allmänhet inte mödan värt att fördjupa sig i problemet. Det är lätt att inse att det är fel, mycket svårare att klarlägga felen.

    SvaraRadera
  2. Ja, inte blir det mindre frustrerande av att det ofta är välldigt liknande fel med bara små förändringar och omskrivningar som läggs fram...

    SvaraRadera
    Svar
    1. Det som kunde göras som en möjlig intressant uppgift är att skapa en kategorisering av de felaktiga argumenten på mer matematisk eller klimatologisk nivå: T.ex. "derivat-tricket", "kortatrend-tricket","outlier-tricket", "ENSO-tricket" och kanske det nya(?) "integral-tricket" som Lars beskriver i bloggposten.

      Sedan tidigare finns som bekant långa listor med bemötande av specifika argument och de mer allmänna argumentationsfelen så det skulle kunna innebära något mer mittemellan.

      Rasmus Benestad och några till har publicerat något liknande nyligen. (rekommenderar också reviewdiskussionen kring artikeln som torde ge ännu mer material!)

      Radera
  3. Eftersom omsättningshastigheten på havsvattnet ligger i storleksordningen 1000 år kan det väl inta vara relevant att bara jämföra absorbtion/outgassing med temperaturen i atmosfären nu?

    Det är rimligt att anta att hur temperaturen verkar på vattnet i denna tidsskala är ett mått på hur mycket absorbtion/outgassing det blir. en integral kommer då närmare sanningen än den momentana temperaturen.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Jovisst, men inte en integral baserad på skillnaden mot en statisk baslinje, som här. Det borde snarare vara en integral baserat på skillnaden mellan den nuvarande CO2-halten och det nya jämviktsläget för CO2 som bestäms av den nya temperaturen. Och båda de termerna varierar över tiden.

      Tittar man på övergången från senaste istiden, med kanske 6 graders och 100 ppm förändring, så får man en så där 15-20 ppm per grad på lång sikt dvs flera hundratals eller tusentals år. Inte 100 ppm på ett drygt sekel.

      Radera
  4. Tack för ett klarläggande inlägg.
    Det kan kännas frustrerande att de som inte bara borde utan faktiskt rimligtvis vet lånar sig till dessa konstruktioner vars enda syfte är att sprida tvivel men man måste försöka förstå att människan är som hon är.

    SvaraRadera
  5. Det har just framkommit att Murry Salby under sin tid vid Colorado U var föremål för en utredning från NSF. De kom bl a fram till det här:

    We conclude that the Subject has engaged in a long-running course of deceptive conduct involving both his University and NSF. His conduct reflects a consistent willingness to violate rules and regulations, whether federal or local, for his personal benefit. This supports a finding that the Subject is not presently responsible, and we recommend that he be debarred for five years. The debarment regulation allows a Federal agency to impute the behavior of an individual to an organization.82 Accordingly, NSF may also choose to debar Company 1 and Company 2, based on their identity with the Subject, their extensive non-compliance with NSF regulations, and their imputed inability to properly administer an award or a subcontract involving NSF funds.

    Mer info finns på DeSmogBlog.

    SvaraRadera
    Svar
    1. På "Klimatupplysningen", där Salby-kulten har många hängivna och okritiska anhängare, gör man sitt bästa för att ignorera NSF-utredningen, trots att en kritisk röst har tagit upp den. Och detta i diskussionen under ett inlägg ("Om Murry Salby - frågor och svar") där Salby beskrivs som "hederlig, sanningsenlig och noggrann". NSF (National Science Foundation) gjorde tydligen en annan bedömning Salby.

      Radera
    2. Nu var det ju faktiskt jag som uppmärksammade Thomas Palm och övriga läsare på detta för att få en diskussion om huruvida det kan finnas några relevanta skäl till universitetets agerande. Det är första gången jag har blivit kallad "en kritisk röst" av en klimatalarmist, det känns mycket märkligt.

      I väntan på Thomas Palms genomgång avstår jag från synpunkter i den frågan. Istället koncentrerar jag mig på de vetenskapliga frågorna.

      Radera
    3. Perfekt,
      Du nämnde bara skillsmässan, vilket jag ärligt talat inte tycker är så relevant. Det har inget med Salbys jobb som forskare att göra.

      Titta gärna på NSF-rapproten, vars existens ännu inte har accepterats av dina vänner på "Klimatupplysningen". Kan man avfärda NSF som ryktesspridare och smutskastare?

      Här är ett citat till:

      "The Subject's fifteen-year-long pattern of deceptive statements to his University and to NSF disguised his participation in entities and activities that existed for the purpose of maximizing his personal financial compensation and shielding the extent of his compensation from discovery or accountability."

      Radera
    4. Och ett citat till:

      'We recommend that NSF debar the Subject for a period of five years. NSF has the authority to debar an individual for "violation of the terms of a public agreement or transaction so serious as to affect the integrity of an agency program." Such a violation occurs when the individual commits a "willful violation of a statutory or regulatory provision or requirement applicable to a public agreement or transaction." Furthermore NSF has the authority to debar
      an individual for other causes, including when a cause is "of so serious or compelling a nature that it affects [the subject of the debarment action's] present responsibility." '

      Radera
    5. Nu har man lagt märket till NSF-rapporten. Slutsatsen? Det måste vara NSF som är ute efter Salby!

      Haveriet är därmed fullständigt. Det är verkligen tragiskt att se.

      Frågan är om det är så att moraliskt dysfunktionella individer särskilt dras till "klimatskeptisismen", eller om man blir moraliskt dysfunktionell av att vara "klimatskeptiker"? Kanske båda delarna?

      Radera
    6. Det är märkligt vilka glidningar du gör är det medvetet eller går det av sigsjälv?
      Så här skrev jag när jag uppmärksammade TCS-läsarna på desmogskvallret:
      "Bra att vi har TP som påminner oss när vi tappar skärpan. nu tänkte jag förekomma honom med lite desmogblog-skvaller.

      Om det finns något värt att läsa där räknar jag med att TP kommer att hitta det, själv tröttnade jag när jag hittade en redogörelse för Salbys skilsmässa.
      http://desmogblog.com/2013/07/12/murry-salby-galileo-bozo-or-p-t-barnum"

      Självfallet var NSF-rapporten huvudnumret där, men som jag skriver, när jag såg skilsmässomaterialet insåg jag att det kunde vara det vanliga desmogbluddret. Vi har ju genom åren sett de mest fantastiska nyheter där som demonstranter mot engelsk vindkraft som skulle få betalt för att demonstrera på Manhattan och Gleicks sagolika bortförklaringar om sina stulna och förfalskade dokument.

      Av den anledningen tyckte jag det var bättre att se om Thomas P kunde hitta något graverande. Resultatet är inte särskilt imponerande om man tittar på vad som har hänt i sak.

      Radera
    7. Eftersom TP var den förste som omnämnde NSF-rapporten så var det honom jag avsåg i min kommentar 18:42.

      Om du inte ser något graverande så kan du tydligen inte se vad som du har framför näsan. Eller kanske du och dina moraliskt dysfunktionella kompisar tycker att Salbys fifflande är helt OK. Att hitta på och ljuga verkar helt accepterat bland er.

      Tack för den här gången, Perfekt.

      Radera
    8. Nej
      Ljugande och fifflande är inte acceptabelt, men tyvärr förekommer det och man får då ta ställning till vilka konsekvenser det skall få.

      I det här fallet är det inte övertygande utrett att Salby har gjort något allvarligare fel, annars hade TP i detalj redogjort för detta.

      Vad gäller Salbys hypotes har det överhuvudtaget ingen påverkan på dess eventuella riktighet.

      Efter att ha tänkt lite mer på det ser jag det som omöjligt att det är annat än en approximation som endast fungerar under kortare tidsintervall.

      Anledningen är att koldioxidutbytet sker på millenieskala, vilket inte avspeglas i Salbyshypotes. Med rätt parametrar ger den dock bra överensstämmelse under kortare intervall.

      Radera
    9. 111. OIG's Assessment
      We substantiated the Findings described in section 11, based on a preponderance of the evidence. The most egregious act of misconduct is the deficient and likely fraudulent preparation of the Subject's time and effort reports for Company 2. However, the Subject's actions over a period of years displays a pattern of deception, a lack of integrity, and a persistent and intentional disregard of NSF and University rules and policies. The evidence supports our conclusion that the involvement of the Subject in those acts was intentional and knowing, and undertaken to obtain additional earned and unearned compensation beyond reasonable amounts, conceal his involvement in Companies 1 and 2 from the University, and deceive NSF and other agencies about his relationship with Companies 1 and 2 and about award-related activities.
      Summarized below are the specific findings of our investigation forming the basis for our recommended action, following the order established in Section 11.

      Finding 1: The Subject directed the activities of [redacted] and the President of Company 2, and the actions and operations of Company 1 and Company 2.
      The Subject is synonymous with Company 1 and Company 2, which are essentially shell companies created by the Subject that allowed him to divert funds from approved uses without notice or accountability, and to shield Subject's income from public disclosure.

      Finding 2. Compensation paid to the Subject through Company 2 grossly exceeded the amount in the approved budgets of the federal awards, and was diverted to the Subject from approved uses without notice to program officers. The Subject fabricated time and effort reports to support receipt of this compensation.
      Subject's compensated effort was specifically removed from the approved budget of Award 1 by an NSF program officer in favor of retaining funds for a post-doctoral research associate. A later after-the-fact report to NSF for the Award includes a specious explanation for the absence of the post-doctoral researcher, and disguises the fact that the funds were diverted instead to the Subject through Company 2. Subject fabricated his time and effort reports for Company 2, and ultimately received approximately five times his approved compensation.

      Finding 3. The Subject and Company 1 failed to notify NSF of the existence of a subcontract on active awards, the participation of the Subject exclusively through that subcontract, and the unallowable collection by Company 1 of indirect costs on a portion of
      the direct costs of that subcontract. Company 1 transferred Subject's efforts on research awards to a subcontract with
      Company 2 in violation of NSF's rules and regulations. Consequently, we estimate that Company 1 collected approximately $1 17,565 in unallowable indirect costs on three federal
      awards.

      Radera
    10. Finding 4. The Subject knowingly made false and deceptive statements to NSF and NSF OIG about his affiliation with Company 1 and Company 2, and about the administration of NSF awards.
      Subject deceived the NSF program officer at the time when his first proposal from Company 1 was being considered for funding by failing to accurately disclose his involvement with Company 1 and the reason it was created. Subject made inaccurate statements to NSF OIG
      about Company 1 and his involvement with Company 2. Subject's explanation to NSF about the absence of post-doctoral participation in Company 1's final two NSF awards was created to hide
      the fact that all the funds to support the post-doctoral research associate were instead paid to the Subject through Company 2.

      Finding 5. The Subject repeatedly made false and misleading statements to the University, and failed to abide by its established policies on conflicts of interest and financial
      disclosures.
      The Subject, over a period of many years, provided incomplete and false information in disclosures made to the University about outside interests, activities, and remuneration, provided false information during the University investigation, and ultimately declined to cooperate with the University investigation. The Subject resigned from his faculty position before final University adjudication.
      Finding 6. The Subject submitted significantly overlapped proposals to two Federal agencies, and failed to disclose the previous submission to NSF. The Subject submitted proposals with overlapped research objectives to two different federal agencies, with one submitted from his University and one fiom Company 1. Although
      neither proposal was funded, this created the potential for receipt of duplicate funds for the same
      research. This is a recent example of the Subject's persistent failure to make truthful disclosures,
      and to disguise the extent of funds that could be used for his personal benefit.
      Subject's actions as delineated in each Finding summarized above were taken to
      maximize his personal financial compensation, and to shield the extent of his compensation
      from discovery or accountability.

      Radera
    11. Perfekt, gör din egen hemläxa! Läs NSF:s rapport och bedöm själv, skyll inte på att du inte tycker jag matat dig med tillräckligt lättuggade bitar. Läs Salbys stämningsansökan mot University of Colorado och fundera på om likheterna med nuvarande konflikt bara är en slump. Läs Salbys senaste brev lite kritiskt och jämför med Universitetets svar och fundera på om Salbys klagomål kan vara sant.

      Radera
    12. NSF-utredningen är i och för sig inte relevant för huruvida Salby har rätt eller fel om koldioxiden. Men det var en viss kemiprofessor på en viss politisk blogg som "bemötte" vår kritik mot Salbys presentationer om koldioxiden med att hävda att Salby visst var en hederlig person (ett ganska irrelevant "bemötande"). Nu när NSF-utredningen visar att Salby inte passar in på den beskrivningen så ser vi hur samma kemiprofessor och hans kumpaner försöker förvilla om NSF-utredningen.

      Radera
    13. Samma (pensionerade) kemiprofessor låter förresten påskina att vi ska ha hävdat att Salby "kompromissar med sanningen" med avseende på kurvanpassningen med T-integrerat och CO2. Detta är en ren fabrikation av sagda kemiprofessor, och en del av dennes "pattern of deceptive statements" (för att låna en formulering från NSF-utredningen).

      Radera
  6. Varför är det ingen överraskning att koldioxidkurvan och temperaturkurvan följer ekvationen med integralen? Finns det en förklaring till varför kurvorna måste uppfylla just denna ekvation?

    SvaraRadera
    Svar
    1. Inte "måste", men det finns en hyfsad chans att få till en bra anpassning.

      Allra bäst är om kurvan inte bara lutar uppåt, utan även stiger fortare mot slutet. Chansen att en slumpmässigt vald kurva har en sådan form är mindre, men knappast obetydlig.

      Och det är den sortens form som temperaturkurvan har. Att den har det är ingen tillfällighet. Det är en förväntad effekt av den accelererande koldioxidhalten.

      Så likheten mellan kurvorna (temp integrerad) har en fysikalisk förklaring: temperaturen påverkas av koldioxidhalten.

      Radera
    2. Kan sannolikheten för en sådan ”hyfsad chans att få till en bra anpassning” beräknas? Jag frågar inte efter hur stor sannolikheten blir i detta fall utan bara om hur man skall göra beräkningen i princip.

      Radera
    3. Svårt att säga. Det snåriga är att definiera utfallsrummet, dvs vilka kurvor som ska ingå.

      Radera
    4. Salby har en ekvation med tre fria parametrar och eftersom han inte har någon speciell fysikalisk anledning att välja just den han gjorde så har han en ytterligare frihet i att han kunnat välja en annan ekvation om han hittat någon som passade bättre. Givet det är det inte så imponerande att han får till en hyfsad anpassning under den period han anpassar till.


      Att ekvationen omöjligt kan gälla under längre tider och svårligen kan gälla alls under perioden före 1850 försvagar argumenten för den starkt även om Pehr Björnbom försöker hitta lite vaga argument för hur det kan vara så.

      Radera
    5. Här är en intressant observation.

      Koldioxidhalten sedan 1850 följer nära den exponentiella funktionen 280+4.9*1.02^y (^ = upphöjt till) där y är antalet år sedan 1850.

      Integralen av en exponentiell funktion är en exponentiell funktion: a^x ger a^x/ln a + C. Så om man integrerar koldioxidhalten så bör man få en kurva som går att anpassa nästan perfekt till (den ointegrerade) koldioxidhalten.

      Temperaturen är logaritmiskt relaterad till koldioxidhalten (enligt bl a IPCC), men i det givna intervallet så blir det nästan linjärt. Därför så bör integralen av temperaturen sedan 1850 också få en ungefärligt exponentiell form, med ungefär samma bas. (Eftersom temperaturen också påverkas av andra faktorer, så blir det en viss avvikelse.)

      Och därför kommer integralen av temperaturen att likna kurvan för koldioxidhalten.

      Ingen tillfällighet, utan en följd av matematik och redan känd fysik.

      H/T: Tom Curtis.

      Radera

Tips: Använd gärna signatur när du kommenterar. Det underlättar samtalet