fredag 1 februari 2013

Hur stark är koldioxidens klimatpåverkan?

De senaste veckorna har på nytt en debatt om klimatvetenskapen blossat upp i svenska media.1 Jämfört med hur det såg ut för några år sedan, då skamlösa irrpropagandister som Lars Bern, Jonny Fagerström och hela raddan av Stockholmsinitiativsgubbar bredde ut sig i spalterna (samtidigt som jag och mina vänner i Uppsalainitiativet hade fullt upp att bemöta de värsta dumheterna), så har den aktuella debatten tagit några rejäla kliv framåt. Numera ser man sällan (annat än på konspirationsteoretiskt anstrukna dårbloggar) de rena stolligheterna, såsom förnekandet av vår kunskap om att en global uppvärmning pågår och att vår fossilbränsleförbränning är en huvudorsak.

Den nu aktuella debatten har en helt annan, och ojämförligt mer vederhäftig, karaktär. Den inleddes med en artikel på DN Debatt den 21/1 av fyra svenska klimatforskare och KVA-ledamöter med Lennart Bengtsson i spetsen, vilket följdes av svar från Christian Azar den 22/1 och från en grupp lundensiska klimatforskare (inklusive Uppsalainitiativets Marianne Hall) anförda av Markku Rummukainen den 25/1, och slutligen en replik från Bengtsson et al den 28/1. Som Lars Karlsson konstaterar i sin sammanfattningUppsalainitiativet så är
    samtliga debatterande [...] 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 överrens om att något behöver göras.

    [...]

    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.

Samtliga debattörer synes överens om det mesta, inklusive att IPCC:s senaste sammanfattning (från 2007) av det vetenskapliga läget är en lämplig utgångspunkt för publik diskussion i ämnet. Vad som framför allt väckt debatt är Bengtssons et al påstående att
    en temperaturökning med så mycket som 4°C under detta århundrade är mycket osannolik.
Detta går på tvärs mot IPCC-rapporten, där sagda ökning visserligen tillhör de högre av ett spektrum av olika allvaliga temperaturscenarier, men alls icke döms ut som "mycket osannolik". Såväl Azar som Markku Rummukainen et al kritiserar Bengtsson et al på denna punkt, och förordar en bedömning mer i linje med IPCC:s.

För att förstå denna diskussion behöver vi känna till begreppet klimatkänslighet. Denna definieras som den ökning i global jämviktsmedeltemperatur som en fördubbling av atmosfärens CO2-halt svarar mot.2 Detta är den viktigaste kvantiteten när det gäller att på lång sikt (flera decennier eller mer) förutsäga klimatet.3 Ju större klimatkänslighet, desto större temperaturökning kan vi befara. Dessvärre har det visat sig vara mycket svårt att i en enskild studie slå fast värdet på klimatkänsligheten med någon god precision alls. Till och med om vi tar i beaktande alla de olika studier som finns, så ser sig IPCC nödsakat att nöja sig med ett tämligen brett trolighetsintervall om 2°C till 4,5°C. I DN-repliken förklarar Bengtsson et al grunden för deras kontroversiella påstående ovan, nämligen att "flera studier under senare år pekar mot en mindre klimatkänslighet än vad som antogs i IPCC-rapporten från 2007".4 Innan vi rusar åstad och reviderar vårt trolighetsintervall i ljuset av sådana studier bör vi emellertid först betrakta den ljusa sidan av kunskapsläget, nämligen att det är baserat på många olika slags studier (vilka i sin tur är baserade på olika slags klimatdata), varav många ger hyggligt samstämmiga resultat; se IPCC för en utförlig redogörelse, eller nedanstående figur för en kort sammanfattning.

    Bild och bildtext från Skeptical Science: Distributions and ranges for climate sensitivity from different lines of evidence. The circle indicates the most likely value. The thin colored bars indicate very likely value (more than 90% probability). The thicker colored bars indicate likely values (more than 66% probability). Dashed lines indicate no robust constraint on an upper bound. The IPCC likely range (2 to 4.5°C) is indicated by the vertical light blue bar.

En viktig lärdomen av detta är en eller ett par nya studier av klimatkänsligheten knappast räcker för att radikalt rubba kunskapsläget i frågan, ty även med de nya studierna behöver vi ju alltjämt väga in vad de gamla pekar på. Att på detta vis gå för snabbt fram med att revidera sin uppfattning är tillräckligt vanligt för att (på den ypperliga klimatbloggen Skeptical Science från vilken ovanstående bild är hämtad) nyligen ha fått ett eget namn, nämligen Climate Sensitivity Single Study Syndrome. Det är svårt att från Bengtssons et al (knapphändiga) argumentation komma fram till annat än att de varit lite för heta på gröten och fallit offer för detta syndrom. (Av svaren från Azar och från Rummukainen et al får jag en känsla av att de skulle hålla med mig om detta, åtminstone om de fick linda in det i ett lager av diplomatisk fetvadd.)

Samtidigt som Bengtsson, Azar, Rummukainen och deras medförfattare debatterade i DN slog såväl DN som SvD upp braskande rubriker om att en ny norsk studie visar att klimatkänsligheten är lägre än tidigare beräknat. Nyheten härrör från ett pressmeddelande som dels utgör ett klockrent fall av Climate Sensitivity Single Study-syndromet, och dessutom verkar ha släppts för tidigt innan de anförda resultaten blivit vederbörligt granskade och publicerade i den vetenskapliga litteraturen. Jens Ergon på SVT:s vetenskapsredaktion har gjort en bra sammanfattning av denna "Norgehistoria".5 En ännu bättre sammanfattning ger Markku Rummukainen och Marianne Hall, som avslutar sin text på Lunds universitets klimatprotal med att man
    för det första kan [...] konstatera att om det visade sig att klimatkänsligheten snarare är låg än hög, är det goda nyheter. Klimatfrågan skulle inte bli bortblåst, men möjligheten att begränsa den globala uppvärmningen med till exempelvis maximalt två grader skulle öka. För att detta skall hålla långsiktigt, om den norska studien har rätt, bör atmosfärens koldioxidhalt inte få öka med mer än en fördubbling. Den norska studien är inte den första eller den enda som anger en lägre klimatkänslighet. Sådana resultat ingår i intervallet i IPCC (2007) som ju bygger på flera resultat från olika metoder.

    För det andra, och igen är det goda nyheter om de visar sig hålla, är sannolikheten för att klimatkänsligheten är mycket hög eller hög (det vill säga att den skulle ligga en bra bit över 4,5 grader) eventuellt mindre än vad man tidigare har bedömt. Även senare resultat om en lägre nettoavkylande effekt av partiklar i luften (t ex Bond m fl 2012) skulle dra åt det hållet. Osäkerheten kring värmelagringen i havet är dock en viktig joker i leken (t ex Meehl m fl 2011, Levitus m fl 2012).

    Trots detta är det nödvändigt att låta de senaste studierna, som sammantaget ger något varierande resultat, mogna och låta sig sättas in i kunskapslägets kontext. Även om det skulle visa sig att klimatkänsligheten ligger i den nedre kanten av spannet har vi fortfarande en ordentlig klimatförändring över oss, om inte utsläppen minskar framöver.

Fotnoter

1) Min följande sammanfattning är mestadels hämtad från ett par aktuella bloggposter på Uppsalainitiativet, av Magnus Westerstrand respektive Lars Karlsson, och från deras generösa länksamlingar.

2) Varför en fördubbling, snarare än ökning med en viss fix mängd? Svaret står att finna i att jämviktstemperaturens beroende av koldioxidhalten är approximativt logaritmisk, vilket innebär att en fördubblad CO2-halt ger approximativt samma temperaturökning oavsett startnivå.

3) Här bortser jag från att vi givetvis också behöver känna till vad som händer med våra framtida utsläpp.

4) Vilka studier de syftar på preciseras dock inte.

5) Ytterligare fördjupning ges på den Skeptical Science-sida jag länkar till ovan. Där får vi bland annat följande intressanta analys.
    There is also a significant red flag in the press release for this study:
      "When the researchers at CICERO and the Norwegian Computing Center applied their model and statistics to analyse temperature readings from the air and ocean for the period ending in 2000, they found that climate sensitivity to a doubling of atmospheric CO2 concentration will most likely be 3.7°C, which is somewhat higher than the IPCC prognosis.

      But the researchers were surprised when they entered temperatures and other data from the decade 2000-2010 into the model; climate sensitivity was greatly reduced to a “mere” 1.9°C."

    Including an extra decade's worth of data into the model should not halve their equilibrium climate sensitivity value, because the equilibrium sensitivity of the climate system is a relatively constant number, and in reality has not changed radically over the past decade. This suggests that their model may be overfitting the short-term natural variability.
Vad gäller "senare års kortsiktiga naturliga variation" vill jag för övrigt tipsa om följande mycket instruktiva video, som vi nyligen diskuterat på Uppsalainitiativet.

17 kommentarer:

  1. Svar
    1. Liksom karaktäriseringen av "Bayes" längre upp i samma kommentar håller hans analys av mitt inlägg en nivå som knappast kan kallas professorlig. Jag finner analysen ytlig och svag till och med för att vara från Nordin. Läsaren lämnas helt i sticket rörande vad han menar med den originella dikotomin "statistisk" kontra "naturlig" trend, och vad det egentligen är han inte gillar i min text. Håller han inte med om att uppskattning av klimatkänsligheten är central i sammanhanget? Eller är det det här med att vår uppskattning bör beakta och väga samman alla de olika studier som gjorts snarare än någon enstaka, som han inte gillar? Jag får nästan intrycket av att han inte ens försöker göra en förnuftig analys, och att han helt enkelt bara surar över att hur jag tidigare uppmärksammat mindre goda insatser från hans sida.

      Radera
    2. Jag tycker att det blir väldigt komiskt när Nordin skriver att du "... ersätter en vetenskaplig hållning med ideologi och konsensus." Det vore svårt att överträffa ärkelibertarianen Nordin själv i grenen "ersätta en vetenskaplig hållning med ideologi." Där är han en mästare!

      Radera
  2. Bra sammanfattning, personligen blev jag något förvånad över LB med fleras slutreplik där bland annat följande sades:

    "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."

    Tittar man där hittar man följande text

    "Wigley and Raper (2001) interpret the warming range in probabilistic terms, accounting for uncertainties in emissions, the climate sensitivity, the carbon cycle, ocean mixing and aerosol forcing. They give a 90% probability interval for 1990 to 2100 warming of 1.7°C to 4°C. As pointed out by Wigley and Raper (2001), such results are only as realistic as the assumptions upon which they are based.

    ...

    The most controversial assumption in the Wigley and Raper (2001) probabilistic assessment was the assumption that each SRES scenario was equally likely. The Special Report on Emissions Scenarios (Nakićenović and Swart, 2000) states that ‘No judgment is offered in this report as to the preference for any of the scenarios and they are not assigned probabilities of occurrence, neither must they be interpreted as policy recommendations.

    ...

    Irrespective of the question of whether it is possible to assign probabilities to specific emissions scenarios, it is important to distinguish different sources of uncertainties in temperature projections up to 2100. Different emission scenarios arise because future greenhouse gas emissions are largely dependent on key socioeconomic drivers, technological development and political decisions. Clearly, one factor leading to different temperature projections is the choice of scenario. On the other hand, the ‘response uncertainty’ is defined as the range in projections for a particular emission scenario and arises from the limited knowledge of how the climate system will react to the anthropogenic perturbations. In the following, all given uncertainty ranges reflect the response uncertainty of the climate system and should therefore be seen as conditional on a specific emission scenario."

    Vilket jag inte kan läsa som annat än en mycket omfattande brasklapp. Märk också att det är 4 grader från 1990 alltså inte samma sak som rapporten de kritiserar pratar om (där man jämför med förindustriella temperaturer) det är alltså i vilket fall betydligt mer än 5% vi pratar om.

    SvaraRadera
  3. Ang. "en eller ett par studier". Det är betuydligt fler än så och de är alla efter "peak Alarm 2007". Några axplock i floden av studier som visar att klimatkänsligheten förmodligen är lägre än IPCCs medelvärde runt 3 C.
    Inga av författarna är kända som oljeköpta förnekare och med de senare studierna som visar att aerosolerna inte har den kylande effekt man har trott, ja, då måste klimtkänsligheten backa ännu mer. Men ingen verkar hurra? Varför?

    /JPC Lindström


    Annan, J.D., and J.C. Hargreaves, 2009. On the generation and interpretation of probabilistic estimates of climate sensitivity. Climate Change, 104, 423-436, doi:10.1007/s10584-009-9715-y, http://www.jamstec.go.jp/frsgc/research/d5/jdannan/probrevised.pdf

    E.J. Rohling, E.J. Rohling, A. Sluijs, H.A. Dijkstra, P. Köhler, R.S.W. van de Wal, A.S. von der Heydt, D.J. Beerling, A. Berger, P.K. Bijl, M. Crucifix, R. DeConto, S.S. Drijfhout, A. Fedorov, G.L. Foster, A. Ganopolski, J. Hansen, B. Hönisch, H. Hooghiemstra, M. Huber, P. Huybers, R. Knutti, D.W. Lea, L.J. Lourens, D. Lunt, V. Masson-Demotte, M. Medina-Elizalde, B. Otto-Bliesner, M. Pagani, H. Pälike, H. Renssen, D.L. Royer, M. Siddall, P. Valdes, J.C. Zachos, and R.E. Zeebe, "Making sense of palaeoclimate sensitivity", Nature, vol. 491, pp. 683-691, 2012. http://dx.doi.org/10.1038/nature11574

    J.C. Hargreaves, J.D. Annan, M. Yoshimori, and A. Abe-Ouchi, "Can the Last Glacial Maximum constrain climate sensitivity?", Geophysical Research Letters, vol. 39, 2012. http://dx.doi.org/10.1029/2012GL053872

    P. Köhler, R. Bintanja, H. Fischer, F. Joos, R. Knutti, G. Lohmann, and V. Masson-Delmotte, "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, vol. 29, pp. 129-145, 2010.

    J.D. Annan, and J.C. Hargreaves, "A new global reconstruction of temperature changes at the Last Glacial Maximum", Climate of the Past Discussions, vol. 8, pp. 5029-5051, 2012. http://dx.doi.org/10.5194/cpd-8-5029-2012

    A. Schmittner, N.M. Urban, J.D. Shakun, N.M. Mahowald, P.U. Clark, P.J. Bartlein, A.C. Mix, and A. Rosell-Mele, "Climate Sensitivity Estimated from Temperature Reconstructions of the Last Glacial Maximum", Science, vol. 334, pp. 1385-1388, 2011.

    M. Aldrin, M. Holden, P. Guttorp, R.B. Skeie, G. Myhre, and T.K. Berntsen, "Bayesian estimation of climate sensitivity based on a simple climate model fitted to observations of hemispheric temperatures and global ocean heat content", Environmetrics, vol. 23, pp. 253-271, 2012. http://dx.doi.org/10.1002/env.2140

    SvaraRadera
    Svar
    1. Om jag känner dig rätt, JPC Lindström, så har du fått de där referenserna från någon lista över studier som specifikt valts ut för att de pekar på en lägre klimatkänslighet. Men att, när man skall bedöma det samlade vetenskapliga kunskapsläget, välja ut enbart de studier som pekar i en viss på förhand given riktning, är inte någon bra idé. Bättre att beakta alla de vetenskapliga studier som tillkommit i frågan, oavsett om de pekar mot en lägre eller en högre klimatkänslighet. Låt oss därför (vill jag föreslå) ta det lite lugnt i frågan om klimatkänsligheten, och avvakta nästa IPCC WGI-rapport (som kommer i september), där vi kan räkna med att expertisen levererar just en sådan sammanvägning.

      Radera
    2. Du känner mig rätt. Jag vill gärna ge en balans åt andra hållet med ammunition från forskningen. Genom Google Scholar- om du nu kallar det för "lista". Och faktum kvarstår... Jag har hittat två (2) studier som antingen bekräftar IPCCs medelvärde eller kommer fram till ett högre, efter 2007. Rätta mig gärna. Det finns emellertid inga studier byggda på observationer -ens innan 2007 - som stödjer IPCCs högre
      känslighetsintervall. (Som jag har hittat, kanske man ska tillägga).

      Till sist:
      Jag tycker det är det absolut bästa du sagt genom åren när du säger att det inte är någon bra idé att välja ut studier som pekar i en viss riktning.
      Eftersom du känner mig - vet du varför jag tycker så.

      /JPC Lindström

      Radera
    3. Helt otroligt, Lindström, att du kan häva ur dig...

      "Det finns emellertid inga studier byggda på observationer [...] som stödjer IPCC:s högre känslighetsintervall [...] som jag har hittat"

      ...trots att jag i bloggposten ovan länkar till ett IPCC-avsnitt som bl.a. tar upp en rad sådana studier.

      Radera
    4. OK, jag ska förtydliga mig. Det finns inga studier som bygger ENBART på observationer som stödjer IPCCs medelvärde i det diagram du presenterat. Alltså: med observationer menar jag mätdat, alltså INGA modellkörningar eller paleontologiska uppskattningar får ingå. Den enda studie av alla du presenterat, som uppfyller detta i AR4 (som diagrammet är hämtat ifrån) är Forster och Gregory 2006. (Finns här:
      http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/JCLI3611.1 ). Medelvärde 2.3 +/- 1.4 C 95% konfidensintervall.

      (Man har nyligen dessutom hittat fel i artikeln som gör att medelvärdet blir ÄNNU lägre. Mer i linje med modernare uppskattningar)

      SkS är en bra site men ska läsas med en nypa salt. De är inte balanserade utan utelämnar gärna viktiga detaljer av den typ som jag nu har nämnt. Citerar du SkS utan egen reflektion riskerar du att man drar ned byxorna på dig. Det är lite synd för trots din lite mästrande ton mot förnekaroljeförvillarna så märker jag att du ofta levererar en snygg och systematisk ammunition för AGW-hypotesen. Du borde kunna dra lite mer egna slutsatser och inte så ängsligt kolla vad SkS elle RealClimate säger. Jag tror på dig och det är inte ironiskt menat.

      /JPC Lindström


      Radera
    5. "Modeller" har bisarrt nog blivit ett slags svärord bland klimatförnekare, och här drar du upp en falsk dikotomi mellan modeller och observationer. "Det finns inga studier som bygger ENBART på observationer som stödjer IPCCs medelvärde" skriver du, och det må väl formellt sett vara sant av det triviala skälet att att det överhuvudtaget inte finns några studier som "bygger ENBART på observationer" och alltså inte på modellantaganden. Lyssna gärna på Vetandets värld, 25 januari 2011, där jag medverkar. Utan modeller ingen vetenskap.

      Radera
    6. När jag säger "modeller" menar jag GCM-körningar dvs. klimatsimuleringar med en massa "tuning" och parametriserade värden.

      Jag menar inte processen att man bygger upp ett sambandssystem - alltså en "modell" av verkligheten. Det är något helt annat och där har jag ingen annan åsikt än du. Det visste du i och för sig redan och det är just "modellen" av verkligheten med stora positiva feedbacks (ej validerade) som seriösa klimathotskritiker siktar in sig på.

      Problemet med den andra typen av "modeller" dvs klimatsimuleringar är att man måste anta vissa parametrars startvärden. De gamla körningarna som finns i AR4 bla. försutsätter en viss balans mellan aerosol- och CO2-forcings. Denna har ju alltmer ifrågasatts och de drafts - från senaste IPCC-rapporten - som kommit ut - visar ju att denna antagna balans är felaktig. (Aerosoler har inte den kylande effekt man har antagit i ALLA de modellKÖRNINGAR som presenterats i AR4.

      Att skeptiker inte gillar modellkörningar beror inte på dessa i sig utan på de långtgående slutsatser man drar på egentligen väldigt lösa boliner. Simuleringarna är utmärkta för att försöka förstå hur olika faktorer samverkar när man inte kan särskilja dem på ett enkelt sätt.

      Nu har skeptikernas kritik av klimatsimuleringarna visat sig vara riktig och det är väl ingen som behöver vara ledsen över det? Jag håller själv på med ganska avancerade modelleringar/simuleringar (inom ett annat område). Skulle likväl ALDRIG påstå att jag efterliknar verkligheten på ett sådant sätt att jag hellre litar på simuleringen än på mätdata. Men jag känner flera som faktiskt gör det och jag kan därför delvis förstå att man vill försvara sin "bebis" som man kanske har lagt ned åratal av forskningstid på. Men det handlar inte om vetenskap då - det är prestige.

      /JPC Lindström



      Radera
  4. Quentin Sarstedt4 februari 2013 18:02

    Olle, ditt sätt att inleda den här artikeln tycker jag är under all kritik. Varför måste alltid klimatrörelsens meningsmotståndare dräpas med svavelosande predikningar? "Skamlösa irrpropagandister"? Herregud. Jag tycker att det är genant att en människa i din position låter sig sjunka så lågt.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Jag är medveten om att en och annan läsare nog reagerar som du, Quentin Sarstedt, men saken är den att de figurer jag åsyftar i bloggpostens första stycke är skamlösa irrpropagandister (kolla gärna länkarna om du inte tror mig), och jag vägrar fejka något slags artig respekt för deras hållning.

      Radera
  5. Quentin Sarstedt5 februari 2013 07:58

    Jag tror inte att särskilt många här reagerar som jag, den här bloggen tycks vara en "alla-tycker-lika"-blogg där man inte vill utsätta sig för främmande tankar eller ens på ett hövligt sätt argumentera för sin sak.

    SvaraRadera
  6. Skeptical Science har en ny bra post uppe som sammanfattar debatten de senaste dagarna:
    http://www.skepticalscience.com/climate-sensitivity-tail.html

    För mer detaljer, se också Real Climates några veckor gamla post om klimatkänsligheten:
    http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/01/on-sensitivity-part-i/


    SvaraRadera