Visar inlägg med etikett Charles David Keeling. Visa alla inlägg
Visar inlägg med etikett Charles David Keeling. Visa alla inlägg

30 dec. 2013

Rädda Keelingkurvan

Sedan 1958 har koldioxidnivån mätts på Mauna Loa. Den längsta kontinuerliga mätningen av atmosfärens koldioxidnivån i världen. Sedan 1990 har även syrenivån mätts. Båda mätserierna av stor betydelse för vår förståelse av atmosfären och förändringarna som pågår. Tyvärr är båda mätserierna nu hotade med nedläggning på grund av brist på anslag. Ralph Keeling skriver om behovet av stöd:

Friends,

I am writing as the director of the Scripps CO2 and O2 programs, which keep track of how these vital gases are changing in the atmosphere over time.  The CO2 measurements include the iconic Mauna Loa record, now commonly known as the “Keeling Curve”, which was started by my father in the late 1950s.


The O2 measurements, carried out on samples from Mauna Loa and many other stations, also provide critical information about how the planet is changing.  The measurements show that the world’s O2 supply is slowly decreasing, and have helped prove that the CO2 increase is caused by fossil fuel burning, but offset by natural sinks of CO2 in the land and oceans.

The need to continue these measurements has not diminished. The planet is undergoing dramatic changes, unprecedented for millions of years.  This past year, our group reported that CO2 topped 400 parts per million at Mauna Loa for the first time. We also reported a shockingly large and unexpected increase in the seasonal swings in CO2 between summer and winter at high latitudes in the Northern Hemisphere.  The boreal forests are evidently behaving very differently than 50 years ago.  Meanwhile, the oceans are acidifying, ice is melting, sea level is rising, the frequency of extreme storms seems to be increasing.  Scientists from around the world are scrambling to figure out what is going on and what the future holds, as CO2 continues to rise.  Others are working on ideas for adapting to these changes or mitigating their impacts on society.  While we urgently need solutions to cope with these challenges, we also can’t afford to take our eyes off the planet.

The Scripps CO2 and O2 measurements now face severe funding challenges.  The situation is most urgent for the O2 measurements.  These measurements have been supported for decades through proposals submitted every few years to the federal agencies.  The value of these measurements is not questioned, but federal funding for these programs has never been so tenuous.  This is the basis for this unusual appeal to the public at large.

So why is adequate federal support not available?   You might think that funding cutbacks are the main problem.  Actually, there are other factors that are probably more important.

One is that measurements with global scope tend to fall between the cracks of the different federal agencies. Our measurements provide insight into land and ocean processes, and into changes in the Arctic, Antarctic, tropics, and temperate latitudes.  Ironically, it’s less challenging at present to support smaller-scale observations, such as of a forest, coral reef, or city, than to support observations with holistic planetary importance.  In reality, of course, we need both kinds of measurements.

Another reason is that long-term observations of the environment continue to be viewed as outside the scope of normal scientific research.  After 20 or 30 years of proposals, the science agencies take the view that continued support ought to be someone else’s concern.   While the measurements gain importance with time, their longevity actually makes them harder, not easier, to support.

I have struggled throughout my career to cope with these challenges, and I will continue the struggle.

The quest for continued federal support will not end.

For now, I ask for your support so that we can keep up these activities and sustain our watch on the planet in this time of unprecedented global change.

Sincerely,

Ralph F. Keeling

Du som vill donera kan göra det direkt via denna länk 

23 juni 2009

Stockholmsinitiativets "vetenskap" - Atmosfärens koldioxidhalt

Professor C-G Ribbing har å Stockholmsinitiativets räkning skrivit om atmosfärens koldioxidhalt på deras hemsida. Det är en hel del skolboksfakta om att kallt vatten löser mer koldioxid och att de naturliga flödena är stora, något jag aldrig hört någon forskare bestrida. Jag förstår inte varför man skulle bestrida dem, det intressanta är trots allt vad som händer då vi pumpar ut koldioxid i atmosfären. Låt oss istället titta på det ”kontroversiella” i artikeln.

”... luftproverna i polarisarna, vilka dock är behäftade med så stora osäkerheter att argumentet inte längre har någon avgörande tyngd.”

Se där, man avfärdar decenniers forskning med en axelryckning, då får man förmoda att man har starka argument för sin sak.

”Det finns i själva verket starka indikationer på att atmosfärens koldioxidhalt till största delen styrs av de mångdubbelt större naturliga flödena och variationerna i dessa.”

Spännande, var är källorna till detta? låt oss ta en närmare titt...

”Nära besläktat med detta är det ofta upprepade påståendet om hur långlivad koldioxiden är i atmosfären. Från IPCC-håll brukar man anföra livslängder på 100 år. Genom att i diagrammet ovan dividera atmosfärens totala kolinnehåll, 775 Gton, med de totala flödena från atmosfären till andra depoter fås livslängden 3-7 år för den individuella koldioxidmolekylen. IPCC’s mångdubbelt större värde avser avklingningstiden för att koldioxidhalten skall återgå till de ovannämnda 285 ppm om det antropogena bidraget upphör. I dessa beräkningar försummas växelverkan mellan de naturliga källorna, och avklingningen blir endast en omvändning av den ökning som skett från 1800- till 2000-talet. En ökning som förutsatts bero på industrialismen. Begreppet “missing sink”, dvs att koldioxidhalten i mätningarna inte ökar i takt med den antropogena tillförseln och de famösa modellberäkningarna, visar att det finns allvarliga problem med IPCC’s modeller. Man har tvingats konstatera att endast ca halva tillförseln “stannar” i atmosfären. En färsk illustration av detta problem med IPCC:s beräkningar för de senaste sju åren ges i figur 2.”

Har inte tänkt uppehålla mig länge vid definitionsfrågan om vad koldioxids livslängd är utan bara kort konstatera att den definition som används av IPCC också finns väl definierad där (sid 552 i kapitel 7) och som Wikipedia skriver om livslängder.

”The atmospheric lifetime of a species therefore measures the time required to restore equilibrium following an increase in its concentration in the atmosphere. Individual atoms or molecules may be lost or deposited to sinks such as the soil, the oceans and other waters, or vegetation and other biological systems, reducing the excess to background concentrations. The average time taken to achieve this is the mean lifetime. The atmospheric lifetime of CO2 is often incorrectly stated to be only a few years because that is the average time for any CO2 molecule to stay in the atmosphere before being removed by mixing into the ocean, photosynthesis, or other processes. However, this ignores the balancing fluxes of CO2 into the atmosphere from the other reservoirs. It is the net concentration changes of the various greenhouse gases by all sources and sinks that determines atmospheric lifetime, not just the removal processes.”

Jag förstår inte riktigt varför Ribbing vill införa en annorlunda definition, det viktiga är i vilket fall hur våra utsläpp av växthusgaser påverkar koncentrationen i atmosfären. Ribbing påstår sedan att IPCC försummar växelverkan mellan de naturliga källorna, vilket inte är något annat än nonsens. Nonsens som dessutom alla lätt kan se genom att läsa IPCC rapporten där man tydligt redovisar hur man räknar med växelverkan mellan de naturliga källorna. (Den intresserade kan också läsa denna nyligen publicerade vetenskapliga artikel på området (pdf).)

Sedan lanseras också en ny tolkning av begreppet ”missing sink” som att det skulle ha något att göra med att modellerna som IPCC använder visar högre koncentrationer av koldioxid i atmosfären än vad vi mäter i verkligheten. För det första är det då värt att säga att variationerna i IPCC:s modeller främst beror på att det är svårt att förutsäga hur mycket koldioxid som i framtiden kommer att släppas ut i atmosfären av oss människor. För det andra kan vi konstatera att påståendet helt enkelt inte är sant. De uppmätta värdena av koldioxid i atmosfären är inte lägre än vad IPCC anger (Se figur nedan). Påståendet som Ribbing kommer med om att ”man har tvingats konstatera att endast ca halva tillförseln ”stannar” i atmosfären.” är inget annat än gammal elementär kunskap som också IPCC har med i sina modeller.


Som bevis för att IPCC har fel hänvisar Ribbing till en "färsk illustration" över koldioxidhalten över de senaste sju åren (figur nedan). Figuren är gjord av C. Monckton, och inte publicerad vetenskapligt. Av en ren händelse råkar Monckton vara känd som en av de större förvirrarna på nätet och därför bör man kolla hans data extra noggrant innan de används. Gör man detta visar det sig att data mycket riktigt är felaktiga och därför inte stämmer överens med figuren ovan. (Data finns här)



Ribbing frågar sig varför det är irrelevant att koldioxidhalten tidigare i jordens historia (för mycket mycket länge sedan) varit högre än idag. Det är givetvis relevant för förståelsen av hur jorden fungerat, det är svårt att förstå var Ribbing vill komma med påståendet.

Handlar då den senaste tidens ökning av koldioxidhalten i atmosfären om naturliga variationer? De korta svaret är nej, men låt oss titta på Ribbings invändningar. Ribbing diskuterar inneslutnings tider och hur snabbt man kan registrera förändringar i koldioxidhalt. Detta är beroende på vart man gör mätningarna och till exempel hur mycket det snöar. Sedan görs invändningen att det kan finnas andra felkällor men detta är inget nytt det kan alltid finnas felkällor då man gör analyser, man får helt enkelt se till att man använder sig av korrekta och utvärderade metoder. Den artikel av Jaworowski som nämns har för övrigt också bemötts vetenskapligt. Jaworowski är för övrigt känd för att ha en hel del felaktiga påståenden rörande koldioxid.

Ribbing diskuterar sedan en figur hämtat från en vetenskapligt artikel från 1983 som jämför olika metoder för att analysera koldioxidhalter. Artikeln är alltså inte gjord för att försöka ge någon bild av den globala koldioxidkoncentrationen. Individuella borrhål kan givetvis vara påverkade av olika processer, artikeln gör heller inte anspråk på att ge den globala koldioxidnivån. Det finns dock jämförelser mellan koldioxidkoncentrationerna på Grönland och Antarktis (till exempel följande artiklar: Atmospheric CO2 concentraion and millennial-scale climate change during the late glacial period, CO2 evolution during the last millennium recorded by antarctic and greenland ice.) Ingen jag hittat motsäger det IPCC säger.

Men det allvarligaste felet Ribbing gör är när han hänvisar till figur 3 (se nedan) i den vetenskapliga artikeln noterar att högsta värdet är mycket över vad som brukar anges för tider före industriell tid.


”Man noterar i detta diagram att praktiskt taget samtliga uppmätta halter är högre än 300 ppm och att högsta värdet är > 700 ppm. I ljuset av dessa resultat förlorar dagens 385 ppm sin ödesdigra karaktär.”

Läser man artikeln får man dock en förklaring till variationer i koncentrationerna, smältlager. Dessa höjer koncentrationen av koldioxid och under figur 3 i artikeln följer figur 4a som ger ett exempel på detta (Se nedan). Det skulle också vara intressant att höra vilken process Ribbing fantiserat ihop som skulle kunna höja den globala koldioxidkoncentrationen så mycket på så kort tid, det skulle alltså krävas en okänd process som vräkte ut bra mycket mer koldioxid än vad vi idag gör genom olja och kol.


Ribbing gör sedan ett liknande misstag när han senare hänvisar till Becks publikation i Energy and Environment, en tidskrift som jag själv aldrig skulle nedlåta mig att publicera i på grund av deras beteende. Beck har snickrat ihop ett eget diagram över koldioxidkoncentrationerna bakåt i tiden (se nedan). Ribbing nämner att kritiken mot Beck har varit hård men avfärdar den också. Jag gissar att det bland annat är denna kritik på RealClimate och Rabett Run där Becks argument fullständigt trasas sönder (om ni inte blir övertygade, ställ gärna frågor om det i kommentarerna). Bland annat är kritiken samma som jag fört fram tidigare. Det finns mig veterligen ingen process som skulle kunna ge så snabba svängningar i koldioxidhalterna i atmosfären. Man skulle bli tvungen att hitta på en ny process som vi inte känner till (vars isotopsignatur dessutom ger samma påverkan som om man eldat fossila bränslen och som förändrar syrekoncentrationen på samma sätt). Ribbing försöker komma undan med att påpeka att flödet av koldioxid mellan olika naturliga källor så som hav och atmosfär är stora, men vi vet till stor del vika fysiska lagar som reglerar dessa processer. Och vi kan inte se att haven eller biomassan förändrats på något sätt som ens skulle komma i närheten av att kunna förändra atmosfärens koldioxidnivåer på detta sätt.


Som om inte alla detta räckte så jämför Ribbing sedan Becks resultat med en faktiskt vetenskapligt publicerad artikel och verkar tro att de visar ungefär samma sak.

”Det är likväl slående att Becks och Kouwenbergs kurvor visar en stark tidsvariation, på just den decennieskala, som Callendar och Keeling uteslöt.”

Jag har aldrig själv sett att Callendar och Keeling uteslutit det Kouwenberg skriver om men kanske finns det någon referens till det någonstans? Nå, Ribbing tycks inte speciellt brydd över den stora skillnaden mellan Kouwenbergs och Becks resultat. Inte heller att van Hoof som citeras senare inte är i närheten av Becks kurvor.

Kouwenberg och van Hoof är i alla fall vetenskapligt publicerade artiklar, de har försökt rekonstruera tidigare koldioxidkoncentrationer genom att analysera klyvöppningar. Men här är det viktigt att hålla koll på skalorna. De variationer som Kouwenberg och von Hoof ser där är förvisso större än de man använt sig av i IPCC men inte alls på någon sådan skala att de skulle kunna förklara den nu kraftigt ökande koldioxidhalten, det gör heller inte författarna anspråk på (läs själva). Artiklarna handlar i själva verket mest om möjligheten att koldioxid också styrt klimatet före industrirevolutionen (också), men inte i sådan skala som nu sker. Det ska också sägas att kritik mot metoden har publicerats där problem med kalibrering och provtagning har påpekats.

Ifall man bara läst Stockholmsinitiativets text får man för sig att forskarna bara ignorerar stora delar av koldioxidvariationerna och hur förändringar i de naturliga systemet kan påverka vårt klimat, så är självklart inte fallet. För den som vill sätta sig lite djupare in i ämnet kan jag rekommendera två nya vetenskapliga artiklar på området:
Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic acticity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks
och
Anthropogenic and biophysical contributions to increasing atmospheric CO2 growth rate and airborne fraction.
Låt mig citera lite från dessa artiklar.

”The third process is indicated by increasing evidence (P _ 0.89) for a long-term (50-year) increase in the airborne fraction (AF) of CO2 emissions, implying a decline in the efficiency of CO2 sinks on land and oceans in absorbing anthropogenic emissions.”

“The first three of these factors, the anthropogenic drivers, have therefore dominated the last, biophysical driver as contributors to accelerating CO2 growth.”

Vad ska man säga? Inte hjälpte Stockholmsinitiativets nya medlem dem att komma ifrån deras pseudovetenskapliga anda i alla fall.

Se också våra tidigare poster om Koldioxids uppträdande och hur vi vet att de förhöjda halterna i atmosfären beror på mänskliga utsläpp. Eller varför inte läsa Ferdinand Englbeens genomgång i frågan.

22 nov. 2008

Kort om klimatforskningens historia

Hur började allt egentligen, vem fick för sig att temperaturen på jorden är beroende av gaserna i vår atmosfär och hur länge har det forskats om växthuseffekten?


Man brukar säga att det var fransmannen Joseph Fourier som upptäckte växthuseffekten då han under 1820 talet i ett antal papper beskrev hur en atmosfär kan värma en planet. Beräkningarna var så klart inte perfekta vid detta stadium och kom att förbättras stegvis. Till kuriosa kan man tillägga att de sista viktiga pappret inte höll på att bli skrivet eftersom Fourier höll på att få pröva giljotinen under den franska revolutionen. Men han klarade sig eftersom de som anklagade honom själva bokstavligen tappade huvudena.

Svenske nobelpristagaren Svante Arrhenius stod också för en milstolpe i utvecklingen av teorin runt växthuseffekten då han 1896 skrev en artikel om hur koldioxid i atmosfären kraftigt skulle kunna förändra temperaturen på jorden. Arrhenius beräkningar visade sig senare inte helt korrekta. Artikeln hade sitt ursprung i att Arrhenius försökte utveckla en teori runt hur istider fungerar. Och även om Arrhenius beräkningar var felaktiga så skiljde inte resultaten så mycket från dags. Arrhenius uppskattade att en fördubbling av mängden koldioxid i atmosfären skulle ge en temperaturökning mellan 5 - 6 grader. Dagens beräkningar ger ett troligaste värde mellan 2 och 4,5 grader Celsius.

Men för att förstå hur växthuseffekten fungerar räcker det inte med att titta på atmosfären, förståelsen för hur koldioxid rör sig mellan hav, jord, levande organismer och atmosfären är ett måste. Först med att försöka greppa detta var Thomas Chamberlin som bland annat diskuterade vittring av berg och jord som minskar koldioxiden i atmosfären om man tittar på långa tidsförlopp. Han tittade också på effekten av återkopplingar som att ett temperaturstigande hav avger koldioxid till atmosfären och att sönderfallande organiskt material i till exempel myrar också avger koldioxid och att hastigheten av dessa förlopp är temperaturberoende.


Och när man är inne på koldioxidens kretslopp måste man också nämna Roger Revelle som beräknade att haven tar upp koldioxid mycket långsammare än vad forskarna tidigare trott. Revell var också med att starta ett forskningsprogram som Charles David Keeling ledde. Keeling påbörjade där den berömda mätserien över hur koldioxidhalten ökade i atmosfären över Mauna Loa, Hawaii.













Allt detta ledde till försök att modellera jordens klimat redan på 1960-talet och William D. Sellers och den ryske metrologen Mikhail I. Budyko brukar nämnas som föregångare inom området. Modellerna var med dagens mått väldigt enkla men med tanke på vad som fans tillgängligt i datorkraft vid den tiden ändock imponerande.

Redan på 1970 talet började åsikten om att en ökande växthuseffekt skapad av mänsklig påverkan skulle leda till en global uppvärmning dominera. Modellerna blev allt mer avancerade i takt med vad datorerna klarade av och med dagens så kallade superdatorer kommer klimatmodellerna att kunna bli än mer avancerade och detaljerade. Sverige har ganska nyligt fått en sådan superdator som bland annat ska kunna användas till klimatforskning.

IPCC har gjort den senaste sammanställningen av vad forskningen kring klimatet sagt oss fram till mitten av 2006.

(exempel på enkel modell)