Bayesiansk uppskattning av klimatkänsligheten

En av de viktigaste storheterna när det gäller att bedöma storleken på kommande klimatförändringar är den så kallade klimatkänsligheten - den ökning i global jämviktsmedeltemperatur som en fördubbling av atmosfärens CO₂-halt svarar mot. Osäkerheten vad gäller dess värde är emellertid stor. IPCC:s AR4-rapport, som kom 2007, angav ett trolighetsintervall om 2°C till 4,5°C, vilket, till följd av ett antal forskningsrapporter som pekade mot att klimatkänsligheten skulle kunna vara något lägre, breddades till intervallet 1,5°C till 4,5°C i deras AR5-rapport från 2014.

Det finns en rad olika sätt att uppskatta klimatkänsligheten, baserat på många olika slags data på olika tidsskalor. Som jag framhöll i ett blogginlägg för ett par år sedan så är det viktigt att inte snöa in sig på enbart en eller ett par studier; istället bör man försöka se till den vetenskapliga helhet som bildas av de många studier som gjorts på området.¹ Jag har nu glädjen att berätta att jag själv varit med på ett hörn i arbetet med att uppskatta klimatkänsligheten, genom min medverkan i den nya studien Equilibrium climate sensitivity in light of observations over the warming hiatus av Daniel Johansson, Brian O’Neill, Claudia Tebaldi och yours truly, publicerad häromdagen i tidskriften Nature Climate Change. Här använder vi oss av så kallad bayesiansk statistik² för att få fram en uppskattning baserad på instrumentdata, mestadels från 1900-talet och framåt. Våra resultat är inte alls särskilt sensationella: 90% av sannolikhetsmassan i vår a posteriorifördelning för klimatkänsligheten landar i intervallet 2°C till 3,2°C, vilket ligger klart inom ramen för IPCC:s sammanfattande bedömningar. Vi har också tittat närmare på hur uppskattningen varierar beroende på vilket slutdatum man sätter för instrumentdata, för att på så vis försöka förstå vad den inbromsning i uppvärmningstakt som under och åren kring 00-talet kunnat skönjas har för effekt på klimatkänslighetsuppskattningen. Vi finner en viss men ganska liten sådan effekt, men vår studie pekar mot att den observerade inbromsningen har mer att göra med klimatsystemets interna variabilitet (manifesterad i bland annat väderfenomenet El Niño) än med att klimatkänsligheten skulle vara lägre än man tidigare trott.

Se även Chalmers färska nyhetsmeddelande om saken: Studie från Chalmers bekräftar värde för klimatkänslighet.

Fotnoter

1) Vilket är precis vad IPCC gör när de bildar sina trolighetsintervall.

2) Möjligen kan detta att jag arbetar med bayesianska metoder förvåna en och annan läsare som tagit del av mitt försvar på senare tid av frekventistiska begrepp som p-värde och statistisk signifikans. Jag kallades nyligen "NHST-statistiker" (där NHST står för null hypothesis significance testing) av en tjomme som förstår väldigt lite av statistikens teori och praktik men har desto högljuddare åsikter, men den beteckningen är ett missförstånd: jag har en pragmatisk inställning till statistikens olika metoder, och bekänner mig inte till någon särskild ideologi rörande vilka som går an att använda (annat än att de bör vara korrekta), utan inser att statistiska problem är av många olika slag och därför kräver delvis olika statistiska verktygslådor.

Varför är det mycket troligt att klimatkänsligheten är över 2 grader?

Andrew Dessler höll nyligen ett föredrag om varför det är mycket troligt att klimatkänsligheten är högre än 2 grader som han själv nu lagt ut på youtube.

Klimatkänslighet nya uträkningar

Som ni vet finns det flera sätt att räkna ut klimatkänsligheten. Ett problem har varit att olika sätt ger lite olika resultat. Kanske inte direkt förvånande och skillnaderna är inte så stora att det inte gått att hitta möjliga orsaker. Nu har i alla fall en ny studie gjorts som tagit hänsyn till klimatpåverkande faktorers olika utbredning på ett sätt som inte tidigare gjorts. Denna studie förklara bland annat varför man fått något lägre klimatkänslighet om man använt sig av observationer i närtid än till exempel data från lång tid tillbaka.

Studien introduceras i filmen nedan

För den som vill fördjupa sig rekommenderar jag DENNA länk.

Om klimatkänslighet och återkopplingar

En liten principiell diskussion kring klimatkänslighet och återkopplingar. (För mer om begreppet klimatkänslighet se tidigare inlägg.)

Jordens temperatur bestäms av balansen mellan absorberad strålning från Solen och utstrålad värmestrålning mot rymden från atmosfärens övre skikt. (Se mer här.) Utan återkopplingar skulle strålningsbalansen ändras med 3,3 W/m²/K på grund av ökningen av svartkroppsstrålning¹. Alltså en höjning av jordens temperatur med 1 grad skulle kräva 3,3 W/m² ökad absorberad instrålning, 3,3W/m² mindre utstrålning, eller en kombination av båda.  Något som betecknas som en påverkan (eng. forcing) på 3,3 W/m². Se nedanstående diagram:

Den röda linjen visar hur nettot av instrålning och utstrålning ändras vid en förändring av jordytans temperatur utan återkopplingar. Den nya temperaturen uppnås då påverkan F balanseras av den ökade utstrålningen λ_pΔT där λ_p=-3,3 W/m²/K. I diagrammet är F=3,7 W/m² motsvarande en fördubbling av koloxidhalten.

Vattenånga i atmosfären fungerar dock som en positiv återkoppling. Alltså den förstärker temperaturförändringar då dess växthuseffekt beror på temperaturen. Vi kan lägga in denna återkoppling i diagrammet enligt nedan²:

Då vattenångans återkoppling är positiv (λ_v>0) ser vi att samma påverkan, F, nu resulterar i en större temperaturförändring.

En annan väl känd men svagare positiv återkoppling är albedoförändringen. Minskad is och snö gör att mer solstrålning absorberas. Vi kan även lägga in denna i diagrammet:

Den förhållandevis lilla positiva återkopplingen ger en ytterligare tydlig höjning av temperaturen. Vi kan notera att temperaturförändringen av samverkande positiva återkopplingar blir förstärkt. Ju närmare horisontell linjen som beskriver nettot i förhållande till temperaturen är desto känsligare är jordens temperatur för påverkan. Detta kan beskrivas med nedanstående diagram:

Notera att λ är summan av återkopplingar exklusive λ_p

Diagrammet visar temperaturökningen vid en fördubbling av koldioxidhalten för olika styrka på totala återkopplingen exklusive λ_p. (λ=0 motsvarar resultatet av påverkan F i första diagrammet ovan.) Vi kan notera att:

• När återkopplingarnas styrka går mot λ_p så går klimatkänsligheten mot oändligheten.
• Samma osäkerhet i återkopplingarnas styrka ger större osäkerhet för den övre gränsen för temperaturhöjningen än för den lägre. Speciellt då osäkerheten är kring en positiv återkoppling (λ>0). I detta fall är alltså inte osäkerheter vår vän.

Vidare finns det skäl att vara försiktig med att hoppas på okända/underskattade negativa återkopplingar som leder till en liten temperaturhöjning. Då det finns gott stöd för positiv återkoppling, på grund av vattenånga och albedo, nära 2 W/m²/K krävs det att dessa negativa återkopplingar är i samma storleksordning för att tydligt sänka känsligheten. Sådana starka negativa återkopplingar har svårt att gömma sig för vetenskapen uppe i bland molnen, eller annorstädes.

1) En linjär approximation fungerar då temperaturändringen är i storleksordningen 1% av absoluta temperaturen.
2) I diagrammet visas ett ungefärligt värde för vattenångans återkoppling inklusive den förändring av temperaturavtagande med höjden som blir följden. Den senare motverkar delvis den ökande växthuseffekten.

Klimatkänslighet. En mindre uppmärksammad studie

Nyligen kom en studie kring klimatkänslighet som fick stor uppmärksamhet . Även vi i Uppsalainitiativet skrev om den. Nu var det inte den enda studien på området under senaste tiden.

En annan studie, Probabilistic projections of transient climate change, har gjorts om den så kallade transienta klimatkänsligheten. Denna studie fick dock inte samma uppmärksamhet. Kanske beroende på detta:

Our technique provides a rigorous and formal method of combining several lines of evidence used in the previous IPCC expert assessment of the Transient Climate Response. The 10th, 50th and 90th percentiles of our observationally constrained PDF for the Transient Climate Response are 1.6, 2.0 and 2.4 °C respectively, compared with the 10–90 % range of 1.0–3.0 °C assessed by the IPCC.

Eller med andra ord. Ingen förändring av klimatkänsligheten jämfört med 2007 års IPCC rapport förutom en minskning av osäkerheten.

Lägre klimatkänslighet enligt ny tung studie

Här kommer lite goda nyheter. Det handlar inte om VM-guld i ishockey (grattis Tre Kronor!) utan om en ny studie om klimatkänsligheten:

Alexander Otto, Friederike E. L. Otto, Olivier Boucher, John Church, Gabi Hegerl, Piers M. Forster, Nathan P. Gillett, Jonathan Gregory, Gregory C. Johnson, Reto Knutti, Nicholas Lewis, Ulrike Lohmann,  Jochem Marotzke, Gunnar Myhre, Drew Shindell, Bjorn Stevens & Myles R. Allen 

Energy budget constraints on climate response 

Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1836. Published online 19 May 2013

Den här figuren sammanfattar studiens resultat.

Den visar hur forcings  ΔF och energiinnehåll  ΔQ  (x-axel) samt temperatur (y-axel) har ändrats i förhållande till referensperioden 1860–1879 för vart och ett av de fyra senaste decennierna och för de senaste 40 åren som helhet (grått). De grå fälten som utgår från nedre vänstra hörnet visar olika värden för klimatkänsligheten. TiIll vänster har vi jämviktsklimatkänsligheten (dvs på längre sikt) och till höger har vi den transienta klimatkänsligheten (dvs på kort sikt).
De goda nyheterna är att det mest sannolika värdet för jämviktsklimatkänsligheten hamnar vid 2 grader, vilket är lägre än en del tidigare studier.

NewScientist har kommentarer från några av författarna:

"If previous estimates [of how the climate will warm] were true, keeping the world below 2 °C would have been almost impossible however big our emission cuts," says Piers Forster of the University of Leeds in the UK, who contributed to the new study. "Now it looks like we have a chance, so we should take it." 

"Prior to this, a lot of us were feeling quite gloomy that whatever we did, we'll go over 2 °C," says Forster's colleague Myles Allen of the University of Oxford, UK. "It's not a foregone conclusion any more." That means the UN climate negotiations could still succeed. If a deal comes into force in 2020, and leads to rapid emissions cuts, "there remains a good chance we could hit the 2 °C target", says Allen.

Det finns dock andra färska studier som tittar på andra tidsperioder som har kommit fram till högre resultat, som PALAEOSENS-projektet som har tittat på klimatet på en geologisk tidsskala (se också här för en diskussion). Skillnaden kan bero på att det finns processer t ex inom kolcykeln som verkar på längre tidsskalor och som inte syns ordentligt under ett par årtionden/ett sekel.

Uppdatering: Här är den fullständiga bildtexten till figuren ovan:

Observations of the global mean temperature change plotted against change in forcing minus heat uptake (ΔF–ΔQ) for the equilibrium climate sensitivity (ECS) (a) and against ΔF for the transient climate response (TCR) (b), for each of the four decades 1970s, 1980s, 1990s and 2000s and for the 40-year period 1970–2009. Ellipses represent likelihood contours enclosing 66% two-dimensional confidence regions; best-fit points of maximum likelihood are indicated by the circles; and the curved thick and thin lines represent the 17–83% and 5–95% confidence intervals of the resulting one-dimensional likelihood profile in ECS (or TCR), respectively. All time periods are referenced to 1860–1879, including a small correction in ΔQ to account for disequilibrium in this reference period¹⁴. Straight contours show iso-lines of ECS (a) and TCR (b), calculated using a best-fit value of F_2x of 3.44 W m⁻² (also adjusted for fast feedbacks)¹⁰. Uncertainty in F_2x is assumed to be correlated with forcing uncertainty in long-lived greenhouse gases¹⁰. To avoid dependence on previous assumptions¹⁶, we report results as likelihood-based confidence intervals.

Varthän den globala uppvärmningen?

"The Yale Forum on Climate Change and the Media"  har en bra artikel av David Appell om "uppvärmningspausen". Här finns synpunkter från bl a  Trenberth, Pielke Sr, Santer och Pierrehumbert, och man tar upp frågor om klimatkänsligheten, om intern variabilitet som ENSO och PDO, om aerosoler, och om havens uppvärmning. Så här börjar den:

Is global warming slowing down?
Is the past 10 to 15 years — which have seen little net change in the average surface temperature of the Earth despite ever-larger carbon dioxide emissions — an indication that climate change will not be as bad as previously projected? That the atmosphere is less sensitive to carbon dioxide than many scientists have concluded based on their understanding of the scientific evidence? That the warnings from those in-the-know are overblown and the world can keep burning fossil fuels?
These questions, percolating for a few months in the blogosphere, came to a head with a recent article in The Economist questioning climate sensitivity — the amount of surface warming expected for a doubling of atmospheric carbon dioxide levels. “The climate may be heating up less in response to greenhouse-gas emissions than was once thought,” read the article’s tagline. “But that does not mean the problem is going away.”
The second half of that conclusion is certainly right. Even if climate sensitivity is somewhat less than the IPCC’s median value of about 3 degrees Celsius, atmospheric carbon dioxide levels are increasing exponentially, so a smaller value merely buys an extra decade or two until the same amount of warming is reached.
But is the climate less sensitive to greenhouse gases like carbon dioxide and methane than has been forecast?

Om inte hockeyklubban vore...

Få figurer kan hetsa upp ``klimatskeptikerna'' som de på hockeyklubbor, dvs temperaturrekonstruktioner som visar att temperaturerna de senaste 1000-2000 åren har varit ganska stabila och långsamt minskande, för att plötsligt öka fort det senaste seklet.

En gång i tiden fanns det ingen hockeyklubba, då fanns bara det här:

Figuren är från den första IPCC-rapporten från 1990. Det här var på tiden innan man började med systematiska studier av temperaturutvecklingen de senaste 1000-2000 åren. Figuren kommer från Hubert Lamb, och är en uppskattning av temperaturen i centrala England de senaste 1100 åren. Figuren är från 1982, men Lambs första version gjordes redan 1965. Markeringarna på y-axeln motsvarar troligen 1 grad Celsius. (se Figur 7 och Appendix A i Jones et al 2009 för mer information).

Den andra IPCC-rapporten från 1995 har den här numera bortglömda figuren, från Bradley och Jones, 1993, som går tillbaka till 1400, och som bygger på proxies (bl a trädringar och glaciärer) från båda halvkloten.

Men i den tredje IPCC-rapporten från 2001 fanns den här figuren, från Mann, Bradley och Hughes 1999  (MBH99), som visar en proxy-rekonstruktion av temperaturen för norra halvklotet tillbaka till år 1000.

Och det var då som hockeyklubb-fejden började. "Klimatskeptikerna'' gillade nämligen inte alls den här figuren, som visade att dagens uppvärmning inte hade någon motsvarighet de senaste 1000 åren.

Den fjärde IPCC-rapporten hade de här figurerna, som visar fler rekonstruktioner för norra halvklotet i en ``spagettigraf'' som går längre tillbaka i tiden än MBH99.

Enligt en del av dessa rekonstruktioner varierade temperaturen mer än enligt MBH99. Det var ibland kallare, men ingen av rekonstruktionerna visar någon längre period med särskilt mycket mer värme.

Och nyligen gav oss PAGES 2k Network 2013 en figur som går tillbaka till år 0 och som visar globala temperaturer. Den kanske kommer att dyka upp i nästa IPCC-rapport, den femte i ordningen.

Men många "klimatskeptiker" verkar fortfarande tro att Lambs figur ligger närmast sanningen när det gäller den globala temperaturen. (Kom ihåg att den visar centrala England, och är från 1982).

Det kan vara intressant att fundera på vad det skulle innebära om den globala temperaturen sedan år 900 faktiskt såg ut så här. Alltså ingen hockeyklubba utan snarare en berg-och-dalbana. "Klimatskeptikerna" verkar tro att det automatiskt skulle följa att dagens uppvärmning helt eller delvis beror på naturliga faktorer. Men är det verkligen så enkelt?

Den större variabiliteten i Lambs figur (om den hade varit global) kunde bero på olika saker:

• A1: större variation i forcings, t ex solen, vulkaner, eller havsströmmar, eller något okänt.
• A2: starkare återkoppplingar (dvs högre klimatkänslighet).
• A3: en kombination av starkare forcings och återkopplingar.

I fall A2 och A3 så är slutsatsen alltså tvärt emot vad "klimatskeptikerna" vill komma. De innebär att klimatkänsligheten är högre än hittills uppskattats!

Men det finns ju fortfarande en chans att A1 är sann, eller hur? Så vad innebär det? Vi har två möjliga fall:

• B1: det beror på forcings som inte finns med eller är kraftigt underrepresenterade i klimatmodellerna.
• B2: det beror på forcings som är väl representerade i klimatmodellerna.

I fall B2 så skulle alltså högre variabilitet på dessa forcings inte påverka våra bedömningar av vad som orsakar den nu pågående uppvärmningen.

Men det finns ju en chans att B1 är sann, eller hur? Då har vi flera möjligheter för i vilken riktning dessa hypotetiska forcings verkar under den nuvarande uppvärmningen.

• C1: de kan verka betydligt  uppvärmande.
• C2: de kan ha ingen eller liten påverkan.
• C3: de kan verka betydligt  avkylande.

I fall C3 så har vi alltså en större effekt av CO2 än vi tidigare trott, men denna effekt har dolts av våra hypotetiska forcings. Slutsatsen blir åter igen en högre klimatkänslighet!

I fall C2 så har vi ingen skillnad.

Det är bara i fall C1 som CO2s bidrag bilr mindre, och vi kan sluta oss till en lägre klimatkänslighet.

Just det: många "klimatskeptiker" föreställer sig större variabilitet hos temperaturen - med en varm medeltida period och en riktigt kall liten istid -  leder till slutsatsen att effekten av CO2 (inklusive återkopplingar) är liten eller inte finns. Men för att kunna dra en sådan slutstats så måste fall A1, fall B1 och fall C1 samtliga visa sig hålla. Annars blir slutsatsen istället att klimatkänsligheten är större (A2 eller A3 eller A1+B1+C3), eller i bästa fall oförändrad.

Så egentligen borde "klimatskeptikerna" omfamna hockeyklubban med båda armarna och hålla om den så hårt de kan.

"Klotet" om klimatet

Vetenskapsradions program och blogg "Klotet" har ett par intressanta inslag om klimatet, där man intervjuar svenska klimatforskare.

• "Klimatkänsligheten kan vara något lägre - men den globala uppvärmningen fortsätter", med Markku Rummukainen, Lund, och Deliang Chen, Göteborg.
  – Många av de senare studierna tyder på att de väldigt höga värdena inte verkar lika troliga, sannolika eller lika möjliga, som utifrån den tidigare forskningen. Det finns också nya studier som tyder på att värdet skulle kunna ligga i det nedre området.
• "Många sammanlagda studier behövs för att bedöma hur känsligt klimatsystemet är", med Erik Kjellström och Patrick Samuelsson från SMHI i Norrköping.
  – Modellerna är ju, som alla modeller, förenklade beskrivningar av verkligheten. Även om de är ganska komplexa.. Det betyder också att man inför osäkerheter och fel i sina beskrivningar av hur det kommer att bli i framtiden. Så har man två olika modeller kommer de att ha litet olika representation av de här väsentliga processerna och därför kommer svaren att skilja sig åt litetgrann.
• "Djuphavet absorberar en del av den globala uppvärmningen", med Erland Källén, Reading.
  – När man tittar på havsytetemperaturerna så har de inte värmts upp lika kraftigt de senaste 10-15 åren som de borde ha gjort med tanke på ökningen av koldioxidhalten. Och nu har vi hittat en möjlig förklaring till det, nämligen att värmen har försvunnit ner i djuphaven istället.

Slutreplik i DN Debatt

Bengtsson med flera har skrivit en slutreplik i DN Debatt (se tidigare inlägg här, här och här). Man skriver bl a:

IPCC (2007) säger i sina slutsatser inte något explicit om hur sannolik en uppvärmning på 4 grader är. Men man citerar utan kritik en studie (sid 802) som uppskattar att sannolikheten för en uppvärmning på 4 grader eller mer är ca 5 procent. Att vi bedömer sannolikheten som ännu lägre beror på att flera studier under senare år pekar mot en mindre klimatkänslighet än vad som antogs i IPCC-rapporten från 2007. 

...  

Vi delar helt replikförfattarnas oro för konsekvenserna av en framtida klimatändring men vi menar samtidigt att man måste undvika bristfälligt underbyggda påståenden. Även en befarad uppvärmning till år 2100 på 2-3 grader ger ett fullgott skäl för att vidta kraftfulla motåtgärder.

Man kan lägga märket till att samtliga debatterande är överens om att våra utsläpp av växthusgaser har en påtaglig påverkan på klimatet. Frågan är alltså inte om, utan hur mycket! 2 grader, 3 grader, 4 grader?  Och man är överens om att något behöver göras.

Den norska studien som fick så mycket uppmärksamhet hade kommit fram till en klimatkänslighet på  (i medel) 1,9 grader. Att detta uppmärksammades berodde just på att det var ett överraskande lågt värde (IPCC anger ett intervall 2-4,5 grader, med ett medel på 3 grader). Och likväl representerar 1,9 grader en betydande klimatpåverkan.

Debatten befinner sig alltså långt ifrån var klimatförvillarna skulle önska att vi tror. Den handlar inte om huruvida växthusgaserna har någon betydande klimatpåverkan. Den handlar inte om huruvida det finns någon positiv återkoppling. Den handlar inte om huruvida det är mänskliga eller naturliga orsaker som ligger bakom den nutida uppvärmningen. Den handlar inte om huruvida det är koldioxiden som styr temperaturen eller temperaturen som styr koldioxiden. Och den handlar inte om huruvida det över huvud taget existerar något problem.

Så när Sten Kaijser skriver på förvillarbloggen The Climate Scam att "Om, som det verkar koldioxiden inte har någon klimateffekt alls, så är det uppenbart att det är de positiva effekterna som är de relevanta..." så har det ingenting att göra med det faktiska vetenskapliga läget. Då handlar det om rena fantasier.

Uppdatering: Lennart Bengtsson intervjuas i DN.
Och här är Markku Rummukainen i DN.

"Ny" (?!) norsk studie kommer fram till låg klimatkänslighet

Både DN och SvD har nyligen skrivit om en ny norsk rapport som ska visa att klimatkänsligheten ligger runt 2 grader. [Uppdatering: Även i AB.] Om det stämmer skulle det vara mycket välkommet. Men det är mycket som skall vägas samman när man försöker lista ut var klimatkänsligheten ligger, vilket också Markku Rummukainen svarar på frågan "Kommer FN-prognosen för framtida temperaturökningar att förändras?" i DN.

– Av den forskningslitteratur som finns i dag att döma, nej, egentligen inte. Tittar man på olika nya resultat känns det inte som att klimatkänsligheten skulle få helt nya uppskattningar. Det som är avgörande för den fortsatta temperaturhöjningen är hur utsläppen blir.

Reto Knutti, även han forskare på området, tycks vara inne på samma spår som Markku.

Lite förvirrande är det dock att både SvD och DN länkar till en engelsk version av norska forskningsrådets hemsida, vilken av texten att döma är en översättning av en äldre norsk version. Kanske är det en ny publikation på gång men det är inget som jag kunnat hitta eller som finns angivet i varken DN, SvD eller på norska forskningsrådets hemsida. Om det är en gammal studie (februari förra året) som gruppen publicerat och som gav relativt låg klimatkänslighet kan man dock läsa om den  till exempel här. Diskussionen där sätter också den äldre studien i sitt sammanhang. Om någon skulle veta ifall det är på väg någon ny publikation med denna innebörd eller ifall detta bara är en tidningsgroda så kommentera gärna. (Det bör tilläggas att jag mailat reportrarna i fråga men inte fått något svar så kanske är det bara en dålig norgehistoria)

Slutligen kan man väl säga att det inte går att hänga upp klimatkänsligheten vid enstaka studier och att det publicerats både sådana med låga resultat och sådana som pekar på lite högre, och det ska bli spännande att läsa hur IPCC väger samman alla nya publikationer i sin nya rapport när den är klar. Kanske blir det en liten sänkning av klimatkänsligheten, och kanske kan man också genom att det publicerats fler studier avgränsa klimatkänsligheten tydligare.

För den som vill läsa mer om hur man försöker bestämma klimatkänsligheten kan jag rekommendera läsning på bloggen RealClimate som håller på med en serie i flera delar om just detta.

Del 1

Del 2

Eller varför inte på Lunds Universitets klimatportal där man också kommenterar lite nyare studier.

LU-Klimatportal

 Uppdatering: Skeptikal Science skriver om detta.

Se också kommentar hos SVT Vetenskap.

Se också ang. kommentar från norska vetenskapsrådet i kommentarer.

Inte bara en klimatkänslighet

En av de mest omdiskuterade måtten på jordens klimatsystem är klimatkänsligheten, med vilket vanligen menas hur stor en förändring i den globala medeltemperaturen vi kan förvänta oss efter tillräckligt lång tid som resultat av en viss förändring av strålningsbalansen¹. (En mer utförlig förklaring hittar ni här). Ofta används den förändring av strålningsbalansen som uppnås av en fördubblad koncentration av koldioxid i atmosfären (~3.7 W/m²) som ett referensvärde.

Att sammanfatta alla aspekter av ett komplext system, så som jordens klimat, i ett enda tal är av uppenbara skäl omöjligt, men detta hindrar inte att vissa mått kan vara användbara för att beskriva systemet. Det är viktigt att poängtera att klimatkänsligheten i regel antas vara oberoende av orsaken till förändringen i strålningsbalansen. Det betyder att exempelvis 1 W/m² extra i instrålning från solen ger samma temperaturändring som 1 W/m² från ökade koncentrationer av växthusgaser. Detta är en sanning med viss modifikation², men tillräckligt tillförlitligt för de flesta resonemang som förs.

Men hur lång tid är tillräckligt lång tid? Svaret beror på vilka återkopplingar vi vill och har möjlighet att ta med i beräkningen. Om vi enbart låter temperaturprofilen i atmosfären ändras, utan att faktorer som mängden vattenånga i atmosfären förändras, får vi den strålningsfysiska klimatkänsligheten. Den är förhållandevis rättfram (fast givetvis inte enkel) att beräkna, just eftersom att atmosfärens sammansättning, albedo med mera antas vara konstanta. Den strålningsfysiska klimatkänsligheten är ungefär 1 ^oC. ³

In kommer återkopplingar, vilka agerar på olika tidsskalor. På tidsskalor om timmar till månader sker förändringar av mängden vattenånga i atmosfären, temperaturavtagandet med höjden samt molnighet. På år till decennieskala sker bland annat förändringar av snötäcke, vegetation och havsisutbredning. På än längre sikt tillkommer tex. förändringar av de stora inlandsisarna.
En ytterligare form av återkopplingar är de som påverkar kolcykeln. Varmare hav tenderar att lösa mindre koldioxid vilket påverkar mängden i atmosfären. Växthusgasutsläpp från tinande permafrost och förändring av koldioxidupptaget i skog och mark är ytterligare exempel på kolcykelåterkopplingar.

Klimatkänsligheten beror alltså på vilka skeenden som inkluderas och vilken tidsskala som avses. Tre olika klimatkänsligheter  brukas ofta i klimatforskningen.

Transienta klimatkänsligheten
Denna är temperaturökningen vid den tidpunkt då koldioxidnivån fördubblats under förutsättning att koldioxidnivån ökat med 1% per år. Transienta klimatkänsligheten används ofta i modellerings-sammanhang då det tar mycket lång tid att uppnå temperaturjämvikt efter koldioxidökningen på grund av havens stora värmekapacitet. Den transienta klimatkänsligheten är lägre än jämviktskänsligheten samt påverkas av hur snabbt värmeupptaget i haven antas ske. (IPCC AR4 8.6.2, IPCC AR4 9.6.2)

Transienta klimatkänsligheten enligt Stott et al., 2006, IPCC AR4

Jämviktskänsligheten
Det är den mest använda klimatkänsligheten. Den temperaturökning som förväntas då temperaturjämvikt uppnåtts efter en fördubbling av koldioxidhalten. I praktiken inkluderas framför allt förhållandevis snabba återkopplingar. Jämviktskänsligheten kan bestämmas på många olika sätt så som vi skrivit om i ett tidigare inlägg. Troligen är jämviktskänsligheten 2,0 - 4,5°C.

För klimatmodeller är den klassiska varianten kallad Charney-känsligheten, efter Charney-rapporten från 1979, som inkluderar de återkopplingar som syns i figur A ovan. Dock inkluderar moderna klimatmodeller även andra återkopplingar i mer eller mindre omfattning vilket gör att de kan beskrivas som jordsystem-modeller.

Jordens systemkänslighet
När man inkluderar även långsamma återkopplingar och effekter på tex. kolcykeln för att så bra som möjligt återspegla jordens hela klimatsystem inklusive på lång sikt. Då kan man tala om jordens systemkänslighet för att tydliggöra detta. Denna är inte så väl utforskad som de två övriga  men det mesta talar för att den är högre än den vanligen angivna jämviktskänsligheten. Till exempel fann en studie av Lunt et al 2010 att den är 30-50% högre.

¹Jorden mottar energi i form av strålning från solen och strålar i sin tur ut energin i världsrymden. Mottar mer energi, eller skickar ut mindre, kommer temperaturen öka. Därigenom ökar utstrålningen vilket etablerar ett nytt fortvarighetstillstånd, dvs. att den utsända energin är lika stor som den mottagna. En förändring i strålningsbalansen kallas 'radiative forcing' på engelska. 

²För förändringar i strålningsbalansen som orsakas av faktorer med ovanlig fördelning vertikalt eller horisontellt är svårare att tillämpa klimatkänsligheten som mått (läs mer på RealClimate och i senaste IPCC-rapporten). 

³För temperaturskillnader är temperaturenheterna ^oC och K desamma.

Pehr Björnbom och klimatkänslighet igen

Professor Emeritus Mats Almgren följer här upp sitt tidigare gästinlägg.

Pehr Björnbom och klimatkänslighet igen

Det är nu mer än en månad sedan jag skrev ett gästinlägg här, och pekade på några svagheter i de analyser av klimatutvecklingen som Pehr Björnbom serverat på bloggen TCS. Pehr svarade omgående på TCS – han är en flyhänt skribent med pedagogisk fallenhet – och förklarade utförligt vad han ansåg jag missförstått i hans resonemang. Ett missförstånd kan jag omedelbart erkänna: Jag hade missat att när PB skriver om klimatkänslighet avser han transient klimatkänslighet (som även den kan betecknas med akronymen TCS). Ifrån temperatur- och forcingsdata från slutet på 1800-talet och framåt uppskattade han denna till 1,5 K för en fördubbling av CO2-halten. Det är ett ”mainstream”-värde på TCS. Sambandet mellan TCS och jämviktskänsligheten är inte lätt att bestämma. Vad jag förstår är man hänvisad till modellberäkningar, som ger stor variation – TCS utgör mellan 0,4 och 0,8 av jämviktskänsligheten. Däremot finns det flera tillförlitliga uppskattningar av jämviktskänsligheten från paleoklimatdata, speciellt från förändringarna från sista istidens höjdpunkt till efteristidens optimum för så där 8000 år sedan. Jämviktsklimatkänslighet tycks ligga mellan 2,4 och 3,5 K för 2xCO2.

Så långt allt väl. PB ansluter sig till den etablerade uppfattningen beträffande TCS. Men samtidigt säger han att Spencer och Braswell 2010 klart visat att denna klimatkänslighet endast uppgår till 0,6 K för 2xCO2. Hur går det ihop? Lätt som en plätt: mer än halva temperaturökningen 1880-2010 beror på naturliga variationer, påstår Pehr.

Det är dock problematiskt att anta att naturliga variationer ligger bakom en stor del av den observerade temperaturökningen. För att diskutera den frågan är det lämpligt att ha en modell i åtanke, nämligen den enkla energibalansmodell som brukar användas i dessa sammanhang:

cdT/dt = N = F – βT

Här är c systemets värmekapacitet (per m2), som domineras av havet (värdet bestäms av hur stort havsdjup som tas med i modellen), T temperaturändringen från en lämplig nollpunkt, N nettoinstrålningen mot jordytan vid toppen av atmosfären, F är summan av alla forcings, dvs de bidrag (positiva eller negativa) till strålningen mot jorden som ges av olika agenter, och β återkopplingskonstanten (1/β är klimatkänsligheten). βT ger den strålning mot rymden som krävs för att balansera modellen. Det första ledet av ekvationen kan vi bortse ifrån här, och ta som en påminnelse om att nettoenergin som upptas av jorden värmer främst haven. Det andra ledet är balansräkningen – den tillförda nettoenergin är skillnaden mellan det som kommer in och det som åker ut. Det märkliga är att denna enkla modell kan tillämpas på något så komplext som jordens klimatsystem. Det görs, både på mätresultat och på resultaten från simuleringar med komplexa klimatmodeller. Självklart är det då viktigt att begrunda vilken innebörd man lägger i de olika termerna, och besinna vilka begränsningar modellen har.

En tillämpning är tämligen rättfram, nämligen vid förändringen från ett jämviktstillstånd (eller kanske snarare stationärt tillstånd) till ett annat, som övergången från senaste istidens temperaturminimum till efteristidens optimum. Medelvärdet av N över lång tid, kanske 1000 år, är noll under båda dessa perioder. β förväntas vara densamma, så att β = ∆F/∆T. Här betecknar ∆ förändringen från ett tillstånd till ett annat. Vid denna tillämpning tycks det inte problematiskt att låta temperaturen representeras av en global medeltemperatur, som uppskattas från flera olika källor och kan anses vara relativt väl känd. Men vad ska ingå i ∆F? Jo, det mest rättframma är att låta kända förändringar ingå. Koncentrationsändringar av växthusgaser är kända från analys av gasbubblor i iskärnor. Verkningarna från dessa kan beräknas, liksom inverkan av ändringar i jordytans reflexion av solstrålning, främst genom inlandsisarnas minskade area, men också på grund av ändringar av vegetation och av kontinenternas utsträckning. Effekterna av dessa faktorer kan kvantifieras någorlunda väl. Den uppskattning av återkopplingen β och därmed klimatkänsligheten som detta ger är det som nämndes ovan, 2,4 – 3,5 K för 2xCO2. Förutom den direkta värmestrålningen enligt Stefan-Bolzmanns lag innehåller återkopplingen bidrag från alla andra relevanta förändringar som följer med övergången från istid till efteristid. Ändringen av vattenånga i atmosfären, av molnighet, av aerosoler och mycket annat, mer eller mindre välkänt.

Tillämpningen av balansmodellen på ett klimat under förändring är betydligt vanskligare. Olika forcingsagenter ger olika geografisk och tidsmässig fördelning av sina effekter. Ändring av solens intensitet ger inte samma effekter över jordytan som en förändring av växthusgasernas koncentrationer, eller förändringar av molnigheten. De effekter som uppträder växer fram under mycket varierande tidrymder, från månader till många hundra år. Temperaturen variera inte bara över jordytan, utan också både uppåt i atmosfären och nedåt i haven, och temperaturens förändring med höjd och djup sker på olika sätt på olika platser.

Uppdelningen i forcing och återkoppling kan göras på olika sätt. Forcings från en ökning av t ex koldioxidkoncentrationen kan beräknas med god noggrannhet. Man antar då att koldioxiden är väl blandad i atmosfären, och att ökningen sker likformigt överallt. I verkligheten tar det naturligtvis tid för gasen att spridas ut i lufthavet; månader över ena halvklotet och år för jämn fördelning över båda. På samma tidsskala sker också andra förändringar. Den ändrade strålningen från troposfären påverkar temperaturfördelningen i stratosfären. Stratosfären anpassning sker under en till två månader efter en plötslig störning, och vid beräkning av forcing brukar denna justering antas ha ägt rum. Andra effekter i troposfären, på samma tidsskala, tas dock inte hänsyn till, utan får ingå i återkopplingen (se t.ex. J. M. Gregory och M. Webb, J. Climate 21, 58-71, 2008.

Nu kommer vi till Spencer och Braswells fasplansanalys från 2010. Pehr Björnbom har påpekat att också andra använt i stort sett samma teknik tidigare, och särskilt framhållit ett intressant arbete av Gregory och medarbetare från 2004 (Geophysical Res. Lett. 31, L03205, 2004). I det arbetet utnyttjades energibalansmodellen för en analys av data från simuleringar med en avancerad klimatmodell. Årsmedelvärden för N och T ifrån simuleringar över lång tid gav ungefärligen linjära samband, från vilka F och  kunde bestämmas. Lägg märke till att man använde årsmedelvärden; både årstidsvariationer och snabba initialförlopp har då eliminerats.

Spencer och Braswell har istället använt N och T från satellitobservationer. Månadsmedelvärden av N plottas mot månadsmedelvärden av T. Konsekutiva värdepar sammanbinds med räta linjer. Det intressanta är att ett stort antal räta linjer, mestadels mellan endast två punkter, ibland tre, men sällan fler, är nära parallella, dvs de har samma lutning och ger samma värde på β! Detta betyder något, frågan är bara vad. Spencer och Braswell (och Pehr) påstår att detta β ger klimatkänsligheten (den transienta), och får då värdet 0,6 K för dubblad CO2. Men andra är betydligt mer tveksamma. Det verkar ganska troligt att under de korta tider som observationerna görs får man ett starkt inflytande från de snabba processer som jag berörde ovan. Jag har hört mig för lite, bland några modellerare, men även om de är nyfikna på vad som ligger bakom resultaten, är det ännu ingen som satt i gång några simuleringar för att testa saken. Det är inte så lätt som jag föreställde mig, de där årstidsvariationerna kräver korrigeringar när skeenden under korta tider ska undersökas. Men förr eller senare kommer man säkert att bringa klarhet i saken.

Nu åter till diskrepansen mellan S&Bs TCS-värde om 0,6K och PBs uppskattning från temperaturserier och uppskattade forcings om 1,5K. Diskrepansen skulle bero på naturliga variationer inom systemet, påstår Pehr. Men om nu variationer inom systemet ger en uppvärmning av ytan, så måste rimligen denna värme komma från haven. Samtidigt visar alla uppskattningar att havens värmeinnehåll har ökat under det senaste halvseklet. Uppskattningarna är osäkra, men det är åtminstone inte frågan om en minskning. Detta ger ett begränsat utrymme för interna variationer. Isaac Held har i sin blog (speciellt blogpost 16 från augusti 2011) behandlat denna fråga ingående. Med några rimliga antagande finner han att högst 25% av temperaturökningen kan komma från naturliga variationer, om värmeupptaget varit positivt. Pehr Björnboms resonemanger ger inte konsistenta resultat.

Mycket är ännu oklart, men att ta oklarhet till intäkt för att människans inverkan på klimatet är obetydlig är knappast klokt.

Varken slut eller paus – den globala uppvärmningen forsätter oförtrutet

Vi har glädjen att presentera ett gästinlägg av Mats Almgren, Professor Emeritus i fysikalisk kemi vid Uppsala universitet.

Varken slut eller paus – den globala uppvärmningen forsätter oförtrutet.

För den som litar på The Climate Scam är det ett allmänt känt och accepterat faktum att den globala uppvärmningen tagit paus, helt upphört eller aldrig ägt rum. Detta på grund av att den globala medeltemperaturen inte ökat lika snabbt efter år 2000 som tidigare.

Att haven fortsatt att värmas, och att jorden varje år mottar mer värme än den strålar ut (ca 0.5 W/m2 enligt nyligen publicerade uppskattningar i Atmos. Chem. Phys., 11, 13421–13449, 2011 och Nature Geoscience 5, 110–113 (2012) doi:10.1038/ngeo1375) visar dock otvetydigt att uppvärmningen fortsätter. Det går inte riktigt ihop. Man bör vara skeptisk till vad som serveras på TCS. Det är inte precis någon genomtänkt klimatvetenskap.

Pehr Björnbom (PB) är den skribent som på sistone varit mest aktiv ifråga om den globala uppvärmningens förmenta paus. Han menar att den antropogena effekten finns, men är liten. Den uppvärmning som skett har i huvudsak naturliga orsaker.

Denna ståndpunkt kan han försvara eftersom han anser att klimatkänsligheten (förenklat uttryckt temperaturökningen efter fördubbling av koldioxidhalten) är låg. Till stöd brukar han framhålla att Spencer och Braswell (J. Geophys. Res. 115, D16109 (2010)) härom året gjorde en epokgörande insats, när de med stöd av sin sk fasplansanalys kom fram till att klimatkänsligheten är mycket låg, mindre än 1 grad/2XCO2, vilket är väl utanför det breda intervall som klimatvetares uppskattningar brukar hamna i.

Han har också gjort en egen beräkning av klimatkänsligheten utifrån den kända temperaturutvecklingen från 1880 till nu, och den uppskattade förändringen i totala ”forcings” under samma tid, alltså förändringar i växthusgasers koncentration, solstrålningens intensitet, vulkanutbrott mm. Den uppskattningen – som i slutändan innebär att observerad temperaturändring divideras med uppskattade ändringar av forcings – ger en klimatkänslighet av ca 1,5 grader/2xCO2.

Det finns några märkliga inslag i PBs kampanj. Knappast någon annan har visat samma enorma uppskattning av S&Bs fasplansanalys, inte ens Spencer själv. PB kanske skulle fråga sig varför. Vidare har precis samma uppskattningar av forcings använts av klimatforskare som ingångsvärden i omfattande modeller, vilka väl kunnat återge den faktiska globala temperaturändringen – men med klimatkänsligheter i ett brett område kring 3 grader/2xCO2. Så varför blir de samlade klimatforskarnas slutsatser så uppåt väggarna felaktiga? Enligt PB beror det på att klimatmodellerna är alltför komplicerade. Det går inte att överblicka skeendena, och inte bedöma vad som är rimligt. Betänk dock att verkligheten faktiskt är ännu mer komplex. Välj en modell som är så enkel som möjligt, men inte enklare.

Själv använder PB en mycket enkel modell. Han använder i princip samma modell vid fasplansanalysen enligt S&B och vid beräkningen av klimatkänsligheten från givna variationer av forcings och temperatur. Ju enklare ju simplare! Världen enligt PB är ett 250 m djupt hav, och ovanför det en atmosfär med växthusgaser, luftfuktighet, moln och aerosoler mm. Inte så att han beskriver sin värld på detta sätt. Han utnyttjar en ekvation, vars fysikaliska tolkning blir en värld av ungefär detta slag. Analysen av denna värld är förmodligen helt korrekt: Om den skulle utsättas för de ”forcings” som PB antar, och temperaturresponsen blir den som uppmätts, så har denna värld förmodligen just så låg klimatkänslighet som PBs beräkningar ger vid handen.

Problemet är bara att verkligheten är mer komplicerad. En komplikation, som kan tillfogas utan att tynga den matematiska analysen nämnvärt, är en djup ocean som den betraktade världen förlorar värme till. Isaac Held har noggrant beaktat denna modell (och mycket annat), i sin serie välskrivna bloggar, se www.gfdl.noaa.gov/blog/isaac-held/.

När värmeöverföring till djuphavet kan ske vid sidan av utstrålning mot rymden, visar det sig att det som PB tolkar som återkopplingsparametern α i själva verket är summan av α och β, där β är koefficienten för värmetransporten ner i djuphavet (för enkelhetens skull antagen vara βT, där T är temperaturen i PBs värld). Eftersom klimatkänsligheten S = 1/α, skall den uppskattning PB gjort multipliceras med faktorn (1 + β/α). Det är inte orimligt att båda koefficienterna är ungefär likstora, så att PB underskattar klimatkänsligheten med en faktor 2, som då ger en rimlig klimatkänslighet av ungefär 3, i stället för 1,5. En motsvarighet till PBs analys har utförts tidigare av klimatforskarna Gregory och Forster (J. Geophys. Res., 113, D23105), med ungefär samma resultat, utom det att deras klimatkänslighet är en Transient Climate Sensitivity, TCS. De finner TCS = 1,3 – 2,3 K. Relationen mellan jämviktsklimatkänsligheten och TCS är just den som jag givit ovan, alltså S = TCS (1 + β/α).

Även när kontakten med djuphavet erkänns är detta en väldigt förenklad modell. Det framgår bl a av den tid det tar att nå stabil temperatur efter en stegvis ändring av forcings, t ex en stegvis ändring av solinstrålningen. En relaxationstid på 13 år, i en exponentiell process, är vad som krävs. I den verkliga världen går temperaturstabiliseringen mycket långsammare. Det är frågan om hundratals år, och det är inte alls ett enkelt exponentiellt förlopp. Det krävs mycket sofistikerade och komplicerade modeller för att på ett rimligt sätt fånga dessa skeenden.

Sammanfattningsvis, de analyser PB gjort av klimatkänsligheten leder fel, eftersom han använder en alltför förenklad modell. I denna modell betraktas all värmeavgång till omgivningen som värmestrålning mot rymden, medan en stor del i själva verket hamnar i djuphavet.

Stockholmsinitiativet förvillar om klimatkänsligheten

Uppdatering 2012-02-04: se nedan

r
Så är Stockholmsinitiativet igång igen, den här gången i ett debattinlägg i Göteborgsposten. Inlägget är en uppföljning av ett tidigare inlägg av Christian Azar och Henning Rodhe.

Vi har tidigare skrivit om klimatkänsligheten, som ofta anges som hur mycket jorden värms vid en fördubbling av atmosfärens koldioxidhalt. Klimatkänsligheten är dock inte begränsad till koldioxid utan gäller även för andra faktorer som t ex förändringar i solinstrålningen (man går då efter förändringen i effekt). Bilden till vänster (från vår tidigare artikel, tagen från sajten Skeptikal Science) visar fördelning och område för klimatkänsligheten baserat på olika evidens. Cirkeln anger mest troliga värdet. De tunna färgade linjerna indikerar mycket troliga värden (sannolikhet mer än 90%). De tjockare färgade linjerna indikerar troliga värden (sannolikhet mer än 66%). Streckade linjer indikerar att ingen robust övre gräns finns. IPCCs angivna troliga området (2 till 4,5°C) och mest troliga värdet (3°C) är indikerade med den vertikala grå kolumnen respektive svarta linjen.

Så här skriver Stockholmsinitiativet i GP om klimatkänsligheten. Stycket bör läsas med skeptiska ögon: Stockholmsinitiativet har en lång och föga ärorik historia av att sprida felaktigheter.

"Den grundläggande vetenskapliga frågan, Columbi ägg, är vilken känslighet klimatsystemet har vid en fördubbling av mängden CO2. Azar och Rodhe konstaterar att kunskapen eller förståelsen av detta inte förändrats de senaste trettio åren trots att enorma resurser gått till klimatrelaterad forskning, uppskattningarna ligger kvar kring intervallet 2-4,5°C. Det faktum att spannet av osäkerhet inte minskat på trettio år borde göra att en klocka ringer hos varje människa med intresse för naturvetenskap. Letar vi verkligen på rätt plats? Att flera vetenskapliga arbeten sedan 2007 visat på att klimatkänsligheten är mycket låg vid en fördubbling av halten CO2 kunde vara värt att nämnas, samtidigt som ingen studie eller mätning kunnat bekräfta eller precisera de nu trettio år gamla teorierna. Oenigheten bland forskare har ökat, inte minskat. Faktum är att jorden har inte blivit märkbart varmare under de senaste tio-femton åren."

För att undersöka Stockholmsinitiativets påstående om avsaknaden av stöd för "de trettio år gamla teorierna" gjorde jag en sökning i Google Scholar. Här är några exempel på artiklar efter 2007 som kommer fram till en klimatkänslighet som inte är "mycket låg".

Mark Pagani, Zhonghui Liu, Jonathan LaRiviere & Ana Christina Ravelo.
High Earth-system climate sensitivity determined from Pliocene carbon dioxide concentrations.
Nature Geoscience 3, 27 - 30 (2010).

Andreas Schmittner Nathan M. Urban, Jeremy D. Shakun, Natalie M. Mahowald, Peter U. Clark, Patrick J. Bartlein, Alan C. Mix, Antoni Rosell-Melé. Climate Sensitivity Estimated from Temperature Reconstructions of the Last Glacial Maximum. Science 9 December 2011:
Vol. 334 no. 6061 pp. 1385-1388.

Peter Köhler Richard Bintanja, Hubertus Fischer, Fortunat Joos, Reto Knuttie, Gerrit Lohmanna, Valérie Masson-Delmottef. What caused Earth's temperature variations during the last 800,000 years? Data-based evidence on radiative forcing and constraints on climate sensitivity.
Quaternary Science Reviews, Volume 29, Issues 1–2, January 2010, Pages 129–145.

Sajten AGW Observer listar fler artiklar, både tidigare och senare än 2007.

Tänka sig!

Vi avslutar med de här figurerna från IPCCs fjärde rapport (AR4), som visar forskningsläget om klimatkänsligheten innan 2007.

Uppdatering 2012-02-04: Azar och Rodhe svarar i GP: Riskabelt att anta en för låg klimatkänslighet. Här är ett utdrag:

Klimatkänsligheten skulle kunna vara lägre än två grader per koldioxidfördubbling. Men den skulle också kunna vara högre än 4,5 grader. Det handlar alltså om att fatta beslut under osäkerhet, där situationen kan vara både värre eller bättre än vad vi tror. Det vore väldigt riskabelt att i ett sådant läge anta att klimatkänsligheten är väldigt låg (nära en grad), när så mycket tyder på att den är betydligt högre.

Klimatskeptikerns FAQ

Det finns vissa frågor som återkommer, gång på gång, i vårt kommentatorsutrymme. Ofta är kommentatorerna anonyma, och ofta får man en känsla av att de tror sig ha satt fingret på en klimatvetenskapens svaga punkt. Att vi många gånger tidigare besvarat frågan tycks inte hjälpa, och kanske är det inte så konstigt, då vår blogg blivit ganska vildvuxen och inte alldeles lättnavigerad. Av detta skäl kanske det kan vara till någon nytta att samla några av de allra vanligaste frågorna av detta slag på ett och samma ställe, som ett slags "klimatskeptikerns FAQ", tillsammans med korta svar och länkar till några av våra tidigare inlägg som behandlar respektive fråga mer ingående. Håll till godo!

Fråga 1. Varför fortsätter ni att prata om global uppvärmning trots att den har avstannat sedan 1995/1998/2003/whatever?

Svar. 00-talet är det klart varmaste decenniet sedan mätningarna startade. Däremot finns en såpass stor vädervariation överlagrad som ett slags brus på den obevekliga trenden, att ett enskilt år nästan lika ofta är kallare än det föregående, som varmare. Om vi betraktar tillräckligt korta tidsperioder, nedåt ett decennium eller så, blir det svårt att detektera trenden. Men den finns där, om vi höjer blicken en smula. Nyligen uppmärksammade vi en lättsam illustration till fenomenet:

• En man och hans hund eller trend och variation

Ännu mer slående är följande illustration:

• Hur realister och "skeptiker" ser på den globala uppvärmningen

Ytterligare en rad av våra inlägg behandlar senare års temperaturutveckling, exempelvis följande:

• Trendigt värre
  
• 2010 leder temperaturligan
  
• Open Mind: Hur snabbt värms Jorden?
  
• NOAA presenterar 10 indikationer på global uppvärmning
  
• Temperaturtrender: Tagning tio
  
• Den globala uppvärmningen har fortfarande inte avstannat

Fråga 2. Varför vägrar ni inse att den faktor som mer än något annat styr vårt klimat är solen?

Svar. Att solen är av avgörande betydelse för vårt klimat är självklart - utan solstrålning skulle jordens yttemperatur rasa ned till inte långt över absoluta nollpunkten. Därmed är inte sagt att det är i första hand är solen som ligger bakom de förändringar i klimatet vi idag ser. Den danske forskaren Henrik Svensmark har teorier om hur variationer i solaktivitet via avskärmning av kosmisk strålning påverkar klimatet, men faktum är att dessa inte förmår förklara senare tids uppvärmning - tvärtemot den upphaussade bild som ges i delar av bloggosfären. En nyktrare syn på solens inverkan och på Svensmarks arbete ger vi i följande bloggposter:

• Strålande nyheter
  
• Kosmiska strålar, moln och global uppvärmning
  
• Första riktiga resultaten från CLOUD-experimentet ute
  
• Solen och temperaturer i Europa

Även om det idag är växthusgaskoncentrationerna i atmosfären som i första hand driver de pågående klimatförändringarna har variationer i infallande solstrålning genom jordens historia haft stor betydelse, bl.a. via de variationer i jordens bana kring solen som kallas Milankovichcykler, och via solens mycket långsamt (på tidsskalan hundratals miljoner år) tilltagande effektutveckling:

• Istiderna och jordens vingliga dans kring solen
  
• Faint sun paradox

Fråga 3. Känner ni verkligen inte till att temperaturuppgången, historiskt sett, alltid kommit före koldioxiduppgången?

Svar. Koldioxidhalt och temperatur har följt varandra nära i de gångna årmiljonernas istidscykler, men det är alldeles riktigt att när en istid gått över i interglacial så är det temperaturhöjningen som kommit igång först, och koldioxiden lite senare. Orsakssambandet går dock åt båda håll, och när väl ökningen kommer igång förstärker koldioxidhalt och temperatur varandra i en ömsesidig spiral. Denna spiral kan startas av temperaturen (så som fallet var under istidscyklerna till följd av variationer i infallande solstrålning) eller av koldioxiden (så som fallet är i dagens klimatförändringar, i första hand till följd av vår fossilbränsleförbränning). För en närmare förklaring, se

• Om istider, klimatförändringar och återkopplingar

Ytterligare fördjupning ges bl.a. här:

• Istiderna och jordens vingliga dans kring solen
  
• AGU 2009: "Den största reglerratten"

Fråga 4. Varför all denna oro över koldioxidhaltens ökning i atmosfären när dess växthuseffekt ändå är mättad?

Svar. Att växthuseffekten skulle vara mättad är helt enkelt inte sant. Ökad koldioxidhalt ger ökad växthuseffekt, och något tak för detta finns snart sagt inte. Vi förklarar saken här:

• Satureringar, logaritmer och verkligheten

Man skulle önska att det felaktiga mättnadspåståendet mönstrades ut ur klimatdebatten, men så tycks ännu inte ha skett:

• Stockholmsinitiativets sofistikerade argumentation

Fråga 5. Är det inte lite märkligt att ni håller fast vid IPCC:s mycket höga värden på koldioxidens klimatkänslighet, trots att dessa bygger på hypotetiska återkopplingseffekter och trots att ny forskning pekar på att klimatkänsligheten är lägre?

Svar. Klimatkänsligheten definieras som den temperaturökning som blir resultatet av fördubblad koldioxidhalt. På grund av klimatsystemets stora komplexitet är det exakta värdet inte känt, men IPCC anger 2 till 4,5 grader som ett trolighetsintervall. Detta baseras på det samlade vetenskapliga kunskapsläget i form av en lång rad olika forskningsstudier och metoder för skattning av klimatkänsligheten. Det finns också enskilda studier som tyder på värden över eller under IPCC:s intervall, men även dessa tar IPCC hänsyn till i sina sammanvägda bedömningar. Att (som på en del håll i bloggosfären) enbart fokusera på de studier som avviker genom att peka mot extremt låga värden, ger en skev bild av kunskapsläget och kan inte anses seriöst. Vår noggrannaste genomgång av vad som ligger till grund för klimatvetenskapens skattningar av klimatkänsligheten är en översättning från SkepticalScience:

• En detaljerad genomgång av klimatkänslighet

Se även

• Om istider, klimatförändringar och återkopplingar

Som framgår av den senare av dessa bloggposter spelar klimatsystemets återkopplingseffekter en nyckelroll för hur stor klimatkänsligheten blir. Men även om styrkan i återkopplingarna inte är exakt känd så är det fel att kalla dessa "hypotetiska". Mer om återkopplingar skriver vi bland annat här:

• Vågar du åka bil? Om positiva återkopplingar
  
• Koldioxidens återkoppling och Stockholmsinitiativets inkonsekvens
• En kort introduktion till debatten om vattenånga

Fråga 6. Men visst är det väl mest bara skönt om klimatet blir lite varmare?

Svar. Just här i det kalla Norden kan man möjligen hävda att klimatförändringarna blir av godo, åtminstone i ett kort tidsperspektiv. Den som glömmer allt vad globala frågor och enbart intresserar sig för vad som händer här hemma kan t.ex. kika på detta:

• Stockholm och klimatförändringarna

Det är emellertid troligt att den som tror att Sverige klarar sig bra i en värld av långt gången global uppvärmning bedrar sig, ty det lär bli en värld av social oro och instabilitet, och hundratals miljoner klimatflyktingar. Havsytan höjs på ett sätt som sätter hela önationer och enorma andra landområden under vatten, temperaturen i tropikerna ökar på ett sätt som gör det allt svårare att driva jordbruk eller ens bo där, regnskogar riskerar slås ut och biodiversiteten drabbas katastrofalt. Som en sammanfattning av vad som riskerar hända vid olika temperaturökningar har vi lånat National Geographics dramatisering:

• National Geographic: 6 degrees

För den som önskar en stramare framställning rekommenderas t.ex. den så kallade Köpenhamnsdiagnosen, som vi sammanfattar här:

• Köpenhamnsdiagnosen

Vilket enskilt problem som blir allra svårast är inte lätt att svara på, men det vi fördjupat oss mest i är havsytenivåhöjningen, exempelvis här:

• Nor any drop to drink
  
• Om IPCC och havsnivåer – stiger vattnet oss över huvudet?

Vi bör heller inte glömma bort att uppvärmningen inte är det enda problemet med en ökad atmosfärisk koldioxidhalt. Även den försurning av havet som blir följden riskerar att få katastrofala konsekvenser:

• Det andra koldioxidproblemet

Fråga 7. Jamen bevisade inte Climategate-affären att klimatforskning bara är bluff och båg?

Svar. Usch, det här är nästan den tjatigaste av alla frågor. Svaret är i alla fall nej. Utredning efter utredning har visat att de stulna ebreven inte ger grund för misstanke om något som ens gränsar till vetenskaplig oredlighet. Här är vårt senaste försök till sammanställning:

• Svenska Dagbladet förtalar klimatforskare - igen

Mer behöver inte sägas, men här, ändå, är ytterligare ett par påpekanden vi sett oss nödsakade att göra om saken de senaste åren:

• Climategate – Phil Jones och CRU friade, igen
  
• "Climategate" - CRU friade ännu en gång

Tilläggas kan också att den nyare händelse som från vissa håll lanserats som "Climategate 2.0" är precis lika substanslös i sina anklagelser:

• Climategate - Återkomsten

* * *

För en betydligt längre och fullständigare lista över liknande invändningar mot klimatvetenskapens resultat om en pågående antropogen global uppvärmning, samt svar på dessa, se gärna SkepticalScience.

AGU 2011: Havsnivåhöjning, moln och John Tyndall

Presenterar några ytterligare intressanta videor från AGU 2011

We Are All Engineers Now: Delivering Useful Projections of Sea Level Rise  

Tad Pfeffer beskriver forskningsläget kring jordens landisar och deras bidrag till havsnivåhöjningen. Han visar hur osäkerheten kring kommande havsnivå ökar kraftigt under handra halvan av detta århundrade. Han argumenterar för att lyfta fram projektioner fram till 2050 som har mindre oäkerheter och större relevans för ingenjörer och samhällsplanerare. Detta byte av fokus kan också bidra till att havsnivåhöjningen blir aktuell för policybeslut. (Föredraget börjar 6 min in i videon.)

C24A : Nye Lecture from American Geophysical Union on Vimeo.

Climate Change: A Very Cloudy Picture

Graeme Stephens föreläser om moln och klimatpåverkan. Hur moln fungerar. Vad som hänt i förståelsen och modelering av moln - en hel del visar det sig. Men också varför han inte tror att osäkerheten i klimatkänsligheten på grund av molnen kommer att kunna minskas inom överskådlig tid.

A21G : Charney Lecture from American Geophysical Union on Vimeo.

John Tyndall: His Pioneering Contributions to Climate Science and Scientific Outreach

Richard Somerville berättar om John Tyndalls liv och verk. Det är i år 150 år sedan Tyndall publicerade On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, and Conduction där han experimentellt visade olika gasers värmeabsorberande egenskaper och kopplade de till atmosfärens växthuseffekt. Även Svante Arrhenius får vara med på ett hörn.

CG43H : AGU Fall Meeting 2011 from American Geophysical Union on Vimeo.