Hur bra är klimatmodellerna?

Hur är det möjligt att synen på hur bra/dåligt klimatmodellerna fungerar kan vara så totalt olika beroende på vem man pratar med? Se på bilderna nedan, båda graferna kommer från ”forskarvärlden”: Till vänster har ni en version från IPCC-gänget (tagen från Carbon Brief)  medan den till höger är framtagen av den ”klimathotsskeptiska” forskaren Christy som ett bevis på hur dåliga de är.  Vad ska man tro?

Många självutnämnda skeptiker verkar stanna vid Christys graf och skriver en insändare i SvT Opinion om hur klimatforskningen bara är en stor bluff. Ni får kalla mig vad ni vill, jag blir ändå nyfiken på hur det är möjligt… Är du?

 

Left: Projected warming from the IPCC Fifth Assessment Report (mean projection–thick black line, two-sigma upper and lower bounds shown by thin dotted black lines). Dashed black line shows blended model fields. Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Right: John Christy graph

 

Klimatmodellerna är nog det mest bespottade inom den här debatten (om man nu kan kalla det för det). Och det är kanske inte så konstigt för på något sätt ska all klimatforskning knölas in i dem och det spänner över många komplexa områden. Och nu ska jag förklara hur allt fungerar och bedöma om det är rimliga beräkningar? Nej, det vore ganska fånigt, men läs gärna om klimatmodellering på Carbon Brief.

Det finns en radda olika modellvarianter med olika användningsområde och komplexitet. Vad jag förstår finns det ett trettiotal olika forskargrupper som utvecklat sina egna globala klimatmodeller, men man försöker harmonisera och utvärdera dem i vad som brukar kallas Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), som i senaste omgången (CMIP5) involverade 62 olika modeller från 29 olika forskargrupper.

För att modellerna ska fungera måste man programmera dem med kända fysikaliska parametrar från komplexa processer och likaså måste man förstås mata in mängder av data från mätningar som i sin tur kan ha tagits fram via viss modellering och nödvändiga korrektioner osv. Man måste också anta hur stora de framtida utsläppen kommer vara. Det går med andra ord inte att jämföra varje modell och varje körning rakt av, vilket gör möjligheterna att få till en givande vuxendebatt™ i det närmaste oändliga.

För att ta de två exemplen ovan: ”IPCC”-varianten visar modellerna (det grå området) jämfört med de uppmätta temperaturerna vid jordytan. Christys graf däremot visar temperaturen i troposfären (dvs från jordytan upp till nedre delen av stratosfären, med mittpunkten vid ca 7600 möh).

Christys graf kommer inte från en vetenskapligt publicerad och granskad artikel utan från ett kongressförhör i USA 2016, där han (och andra) ville visa att klimatmodellerna överdriver uppvärmningen. Det är ingen hemlighet  att modellerna inte helt lyckats prediktera temperaturen i troposfären. (Mörkandet är så dåligt utfört att IPCC råkade få med det här i summeringen av IPCC WG1AR5 från 2013:

Most, though not all, models overestimate the observed warming trend in the tropical troposphere over the last 30 years, and tend to underestimate the long-term lower stratospheric cooling trend.)

Men ändå var Christy tvungen till att ”fixa till” grafen så det ser värre ut än vad det är, Gavin Schmidt på NASA förklarar ingående här. Jämför de båda bilderna nedan. Till vänster ser ni Christys graf med kommentarer på vad han ”råkat missa”.  Till höger ser du hur samma sak presenteras men med en mer korrekt hantering av data enligt Schmidt.

 

Vänster: Christys graf med kommentarer Höger: samma data, annan framställning

 

Men som sagt, modellerna visar som synes fortfarande en högre temperatur än de uppmätta. Så Christy har rätt i sak ändå alltså? Det är ju dessutom satellitdata så de måste ju vara de bästa data vi har. Eller, är det inte riktigt så enkelt?

Det satelliten mäter är egentligen inte temperaturen i troposfären utan vissa specifika mikrovågor som syre avger beroende på vilken temperatur molekylen har. Genom att välja särskilda ”emissionsband” och olika vinklar på dessa vågor genom atmosfären och vikta dem olika kan man sen teoretiskt översätta det till en medeltemperatur i atmosfären. Med andra ord, det måste till en hel del modellerande, kalibrerande, korrigering för drift över tid, apparatteknik, kodning osv för att få fram en temperaturserie. Man riskerar också att få med en del ”kontamination” från jordytan liksom från stratosfären (som kyls ner pga växthuseffekten).

Det finns två-tre satelliter som kontinuerligt mäter dessa mikrovågor och i huvudsak två grupper som processar datan, UAH och RSS. Svårigheterna visas i och med att de får något annorlunda värden, särskilt efter år 2000. (Motsvarande mätningar för den globala temperaturen vid ytan visar inte denna skillnad mellan grupper trots olika metodiker, mätpunkter osv).

TMT+temperatures
Bild från Carbon Brief.

 

Christy, om någon, borde veta vilka problem mätningarna kan medföra; han och Spencer, som är pappor till UAH, hävdade länge att deras mätserier visade att troposfären kyldes (och blev förstås populära i vissa läger). Men det visade sig att de använt fel tecken i en algoritm som justerade för satellitens höjd som ändras pga friktion mot atmosfären. De har upprepade gånger fått justera sina mätserier (något som normalt brukar leda till blogg-uppror och stämningshot från republikanska politiker, men tydligen inte när det händer deras ”favoritforskare”).

13/8: Jag har skrivit mer om UAHs justeringar och dess skillnader jämfört med RSS i ett inlägg här: De sönderkorrigerade mätserierna.

Det blir onekligen lite märkligt när de som mest högljutt hånar klimatmodellerna kräver att vi enbart ska ta hänsyn till två extremt modellerade mätserier och ignorera den uppsjö av mätserier etc vi har från jordytan. Kolla gärna på videon där forskare kommenterar det beryktade Kongressförhöret.

 

Men självklart vill forskarna veta varför modellerna skiljer sig från uppmätta värden i troposfären. Studier har identifierat en del orsaker, inget tyder på att modellerna skulle vara för ”känsliga med avseende på CO2-halten”, men det får ni läsa om själva till exempel här.

Samtidigt har modellerna predikterat förändringarna vid ytan, där forskarna har ohyggligt mycket mer tillförlitligare data att jobba med, fantastiskt bra. Men i vuxendebatten™  hänvisar man enbart till Christys graf och jämför äpplen och päron så får man en fantastisk körsbärsplockad kompott värd sin tid där många inte verkar ett dyft intresserade av att vilja veta.

Global mean CMIP all forscing.png

Global mean surface temperature series (red) along with five different Monte Carlo surrogates based on forced signal + ARMA noise realizations (gray) using CMIP5 all-forcing experiments. Illustration: Mann et al. (2015)

 

Men det är ingen som hymlar om att det finns utmaningar, osäkerheter och processer som man inte har riktig koll på, läs till exempel här. Eller varför inte själva IPCC rapporten? Men varför ska vi vara övertygade om att osäkerheterna är vår vän? Till exempel issmältningen har gått snabbare än vad modellerna förutspått.

Det här är naturligtvis ett outtömligt fält att prata om och jag vet vad replikerna kommer vara, Urban Heat Islands, vädret är kaosartat och kan inte spås (naturligtvis har forskarna ingen aning om detta), fipplande med mätdata, efterhandskonstruktioner osv. Ja, jag litar på att vetenskapen för denna debatt via sina granskade artiklar istället för i en konspiratoriskt lagd bloggosfär.

Det räcker med att skylla på ”etablissemanget” så kan man få folk att tro på vad fan som helst, bloggen WUWT spred t ex nu dynga om att Greta Thunberg anser sig själv kunna se koldioxidgasen (som är en genomskinlig gas) i atmosfären baserat på en löjlig felöversättning i hennes mammas bok (Malena Ernman).

Ta en titt på hur modellerna har presterat i videon nedan, jag tycker det är ganska imponerande eller läs en genomgång på Carbon Brief här.

Avslutar med en kommentar från Gavin Schmidt, NASA:

The bottom line is clear though – if you are interested in furthering understanding about what is happening in the climate system, you have to compare models and observations appropriately. However, if you are only interested in scoring points or political grandstanding then, of course, you can do what you like.

 

Här är ytterligare en video som kan vara värd att titta på om klimatmodeller: