Gdzie najlepiej obserwować globalne ocieplenie?

Gdy mówimy “globalne ocieplenie” niektórzy rozumieją to jako “ocieplenie w Polsce” lub co gorsza “ocieplenie w mojej miejscowości” i stąd pseudoargumenty w stylu “wystarczy że spojrzę na termometr za oknem i już wiem…”.

Z tym poziomem argumentacji nawet nie trzeba dyskutować. Wiemy, że “globalne” to znaczy… globalne, czyli powinniśmy badać anomalie średniej temperatury całej naszej planety. Ale w tym miejscu nawet my, naukowcy, często wpadamy w pułapkę. Utożsamiamy bowiem anomalie temperatury planety z temperaturą powierzchniową. W gruncie rzeczy duża część dyskusji na temat globalnego ocieplenia dotyczy pól temperatur najniższych warstw atmosfery nad lądem i powierzchniowej warstwy wody na morzach – bo to jest “temperatura powierzchniowa” według definicji stosowanej w meteorologii.

Jednak temperatura powierzchniowa nie jest najlepszą miarą globalnego ocieplenia. To dość oczywiste – zakrzyknie czytelnik – powinniśmy brać pod uwagę zmiany temperatury całej atmosfery. To prawda. Ale to nie jest największy problem. Największym problemem jest nieuwzględnianie zmian temperatury głębi oceanicznych. Wynika to z olbrzymiej pojemności ciepłej oceanów. Już tu o tym pisałem kilka wpisów temu. Ocean pochłania 90% dodatkowego ciepła pochodzącego ze zwiększającego się efektu cieplarnianego. Czyli przyrost temperatury atmosfery, gleby oraz topienie lodu to, w sensie energetycznym, w gruncie rzeczy niewielka poprawka do przyrostu temperatury oceanu. Gdybyśmy znali dokładnie wartość tej ostatniej to, nawet (błędne) założenie, że atmosfera i powierzchnia ziemi w ogóle się nie ociepla a żaden lód się nie topi, dałoby nam jedynie 10% błąd w oceanie wielkości globalnego ocieplenia.

Niestety, w rzeczywistości znamy tę olbrzymią wartość ze znacznie większą niepewnością niż zmiany temperatury atmosfery, o które denialiści toczą tak zacięte boje na swoich blogach. Na szczęście, w ostatnich latach coraz lepiej. Satelitarne pomiary poziomu morza z dokładnością do milimetra (ma to bezpośredni związek ze średnia temperaturą oceanu dzięki zjawisku rozszerzalności cieplnej wody morskiej) oraz 3000 sond ARGO mierzących temperaturę górnych 2000 m oceanu znacznie poprawiło, w ostatnich latach, naszą wiedzę o strumieniu ciepła płynącego do oceanu [1].

I właśnie ze względu na wagę zagadnienia strumienia ciepła płynącego do oceanu oraz postęp w szacowaniu jego wartości, ostatnio każdy istotny artykuł w tej kwestii trafia do najlepszych czasopism naukowych, czyli do Nature i Science. Tak było i w tym tygodniu. Artykuł Lymana i innych [2] z najnowszego numeru Nature już w samym tytule “Robust warming of the global upper ocean” zawiera zdecydowane stwierdzenie. Słowo “robust” oznacza “silny, krzepki”, a w literaturze naukowej “solidny”, w sensie “trudny do podważenia” czy wręcz “statystycznie istotny”.

Chyba największym problemem w ocenie zmian “zawartości cieplnej” oceanu [3] są dane z tanich i jednorazowych profilerów temperatury XBT (eXpendable BathyThermograph). Jest to taka mała sonda w kształcie bomby, zrzucana ze statku lub helikoptera i mierząca temperaturę wody w czasie opadania w dół, aż do zerwania cienkiego kabla ciągniętego przez sondę. Wyrzucenie takiej sondy, scenę jak z filmu science fiction kategorii C, można zobaczyć na tym zdjęciu. Producenci tych sond oszczędzali na czujniku ciśnienia, szacując głębokość na podstawie czasu opadania. Niestety nie dość, że się mylili w tych obliczeniach, to jeszcze od czasu do czasu zmieniali projekt obudowy. Co gorsza, było kilka rodzajów tego rodzaju sond. Od kilku lat oceanografowie pracują nad korektami zebranych wyników (zarówno głębokości jak i samych temperatur, bo te też miały swoje problemy).

Autorzy omawianego artykułu podjęli się niewdzięcznego zadania ujednolicenia wyników pomiarów profili temperatury za pomocą sond XBT, skorygowanych przez różne zespoły badaczy różnymi metodami. Oto co zastali:

Rysunek przedstawia przebieg czasowy globalnej anomalii “zawartości cieplnej” pierwszych 700 metrów oceanu, skorygowanej różnymi metodami, interpolowanej różnymi metodami i porównanymi z różnymi klimatologiami (mapami wartości średnich). Jedynym zabiegiem dokonanym na tych danych jest “wyzerowanie” ich średnią każdej serii dla lat 1993-2006, czyli wspólnego okresu wszystkich serii. Ogólnie jednak wygląda to dość beznadziejnie.

Lyman i inni zastosowali do każdej z serii tę samą klimatologię, tę samą metodę “mapowania” (interpolacji) i połączyli z innymi dostępnymi danymi (sondowaniami “klasycznymi” sondami CTD mierzącymi oprócz temperatury także i głębokość, a także od roku 2003 danymi z automatycznych profilerów ARGO). Różnice między krzywymi poniżej są więc wynikiem li tylko różnic w korekcie danych XBT. Wygląda to znacznie lepiej:

Linie ciągłe są anomaliami względem klimatologii z lat 1993-2002 a przerywane z lat 2005-2008 (gdy dostępne są już dane ARGO). Widać, że różnica między nimi nie jest duża. Linie kropkowane są wynikiem zastosowania innych opublikowanych korekcji (nie będę wchodził w szczegóły).

Czarna linia ciągła to średnia wszystkich metod korekcji. Trend z niej wynikający dla lat 1993-2003 (przed rozpoczęciem programu ARGO) to w przeliczeniu na całą powierzchnię Ziemi (czyli nie jedynie na powierzchnie oceanów) to 0,63 ± 0,28 W/m2. Dla porównania IV Raport IPCC podawał wartość 0,5 ± 0,18 W/m2 (zgodną z nowym wynikiem, jeśli uwzględnić niepewności). Wartość dla całego 16-letniego okresu 1993-2008, który zawiera ostatnie 5 lat, z dużą ilością danych ARGO, ma mniejszą niepewność: 0,64 ± 0,11 W/m2.

Zwraca uwagę bardzo mały przyrost zawartości cieplnej oceanu w “okresie ARGO”, czyli od roku 2003. Ale dotyczy to jedynie pierwszych 700 metrów oceanu. W artykule z tego samego numeru Nature, omawiającym perspektywę tych wyników, Trenberth [4] zwraca uwagę na to, że niedawna analiza całych 2000 metrów do których sondują ARGO przez von Schuckmanna i innych [5], daje dla okresu 2003-2008 znacznie większą wartość trendu (w przeliczeniu na całą Ziemię) 0,54 ± 0,08 W/m2. Wynikałoby z tego, że w ostatnich latach ogrzewają się raczej głębsze warstwy oceanu (poniżej 700 m). Na rysunku poniżej dane Lymana i innych dla 700 m to czarna linia, a trend z nich wynikający to czerwona. Natomiast trend dla całych 2000 m danych ARGO (Schuckmann i inni 2009) to niebieska.

Oczywiście nadal, tak naprawdę,  nie wiemy co się dzieje jeszcze głębiej niż 2000 m, a to ponad jedna trzecia objętości oceanu. Trenberth ponownie nie odważył się napisać wprost tego, co mówi dziennikarzom, mianowicie, że różnica miedzy pomiarami bilansu energii Ziemi z satelitów i z wzrostu temperatury oceanu (plus oczywiści atmosfery, topnienia lodów itp.) ukrywa się w głębokim oceanie. Pewnie dlatego, że nadal istnieje możliwość, że gdzieś siedzi jeszcze jakiś jeszcze nie wyłapany systematyczny błąd pomiarowy. Coraz mniej prawdopodobna w miarę, jak coraz więcej ludzi pracuje nad tymi danymi, ale oczywiście istnieje.

Mój ulubiony uważny czytelnik zauważył na pewno, że nie odpowiedziałem na pytanie z tytułu wpisu.  Zrobię to teraz. Otóż paradoksalnie, globalnego ocieplenia spowodowanego zwiększeniem efektu cieplarnianego, czyli zjawiska czysto atmosferycznego, nie należy mierzyć jedynie w atmosferze, bo jej pojemność cieplna jest za mała w porównaniu z oceanem. Jedyne pomiary, które można uważać w istocie za dowód ogrzewania się Ziemi, to pomiary radiacji wykonywane nad atmosferą oraz sumowanie przyrostu zawartości cieplnej środowiska, a przede wszystkim oceanu, który leży pod atmosferą. Ale czy ktoś obiecywał, że nauka o klimacie będzie trywialnie łatwa?

Jednak ważnym wnioskiem jest to, że te dwie niezależne metody dają wartości globalnego ocieplenia (braku równowagi termicznej Ziemi) mimo, że nieco różne, ale w obu wypadkach statystycznie istotnie różne od trendu zerowego. A mówiąc jeszcze prościej oznacza to, że globalne ocieplenie istnieje, czy się to komuś podoba czy nie.

PS. Ten sam temat przede mną podjął już i RealClimate i Skeptical Science, ale specjalnie tamtych wpisów nie czytałem przed napisaniem mojego, aby się nie dać zasugerować.

[1] Tak, do oceanu, bo wbrew temu, czego chcieliby niektórzy denialiści, pomiary wykluczają możliwość, że to ocean jest źródłem globalnego ocieplenia.

[2] Lyman, J., Good, S., Gouretski, V., Ishii, M., Johnson, G., Palmer, M., Smith, D., & Willis, J. (2010). Robust warming of the global upper ocean Nature, 465 (7296), 334-337 DOI: 10.1038/nature09043

[3] Uwaga dla fizyków: jest to w gruncie rzeczy entalpia, ale oceanografowie najwyraźniej boją się tego terminu jak ognia (pewnie dlatego że oceanografów, nawet tych fizycznych, w przeciwieństwie do fizyków atmosfery, najczęściej nikt termodynamiki nie uczył).

[4] Trenberth, K. (2010). Global change: The ocean is warming, isn’t it? Nature, 465 (7296), 304-304 DOI: 10.1038/465304a

[5] von Schuckmann, K., Gaillard, F., & Le Traon, P. (2009). Global hydrographic variability patterns during 2003–2008 Journal of Geophysical Research, 114 (C9) DOI: 10.1029/2008JC005237

Hits: 14

Subscribe
Notify of
guest

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

80 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
pdjakow
9 years ago

W sumie coś nie łapie o co chodzi z tym HadCRUT. W plikach danych zawartych tutaj:
http://hadobs.metoffice.com/hadcrut3/diagnostics/global/nh+sh/
w plikach rocznych anomalia dla 2005 wynosi rzeczywiście +0.474, a w 1998 +0.517. Jednak licząc poszczególne miesiące (ostatnie dane na stronie) z 2005 wychodzi mi +0.482. Do listopada 2010 włącznie odchylenie w 2010 wynosiło +0.493.

Licząc miesiące z 1998 wychodzi +0.548, a nie +0.517.

O ile w serii miesięcznej wystarczy grudzien 2010 na poziomie +0.37 by “wziąć” rok 2005, to by przebić 1998 musiałoby w grudniu puknąć 1.15, co jest rzecz jasna nierealne.

Ciekawe skąd takie rozbieżności. Robie gdzies babola?

pohjois
pohjois
9 years ago

To ja się zgłaszam jako jedyny oponent zakładowy. Z rachunków wynika, że ja wygrałem jedno piwo (za brak chętnych do zakładu), a ty dwa (za 2010, i za 90% udziału oceanu w strumieniach ciepła).
Tylko musimy się jeszcze umówić jak zrealizować transfer piwa.

pdjakow
9 years ago

@arctic

No coś skopali w takim razie. To niedobrze, bo zaraz wyskoczy ktoś i naszczeka o spisku.

uncool_ben
uncool_ben
9 years ago

super, wreszcie będzie cieplej w Polsce

Damian W
Damian W
9 years ago

Jakoś dziwnie pojawiaja się coraz to nowsze metody na okreslanie ocieplenia klimatu. Jesli w jakiejs starej metodzie okazuje się, że jakoś jest mało ciepło na ziemi i ludzi mało wierzą w ocieplenie to nagle pojawia sie nowa metoda, skomplikowana, pokrętna i jak najbardziej pasująca aby pokazać ocieplenie:) Jesli ocieplenie jest…powinno być widać. Dlaczego ci “naukowcy” tak usilnie jak nigdy nic innego starają się udowodnic to ocieplenie?:) Zbyt im zależy.

Damian W
Damian W
9 years ago

Czekam na to ciepło…ciekawe do kiedy. Założę się i chętnie pogadam o ociepleniu klimatu za 20 lat. Wszyscy mówią, ze bedzie już bardzo ciepło…przeciez ocieplenie pędzi. Zobaczymy. Ja po prostu jestem sceptyczny, a te dowodzenie na siłę jest po prostu smieszne. naukowcy zaczynaja coraz bardziej sami siebie przekonywać do ocieplenia:)

pdjakow
9 years ago

Och… ta Europa 😉

http://gfspl.rootnode.net/BLOG/?p=2103

I jeszcze wszystkie modele dla naszego obszaru:
http://gfspl.rootnode.net/klimat/gcm_ceu_all.png

Damian W
Damian W
9 years ago

Tak więc…poczekamy zobaczymy. Tłumaczy się każdemu, aby nie patrzył na podwórko tylko patrzył globalnie. Tyle, że to się mówi każdemu kto zapyta o to: ze stanów, chin, polski. Jakby dodać ich wszystkich do siebie to wyjdzie….globalne pytanie. Wychodzi na to, ze pytania o to ocieplenie niewidoczne dla ludzi dochodzą z każdego zakątka ziemie. Dodatkowo ośmieszane sa przez tłumaczenia (i to wręcz maniakalne), że gdy w wielu rejonach pojawi się chłód wtedy mamy dowód na ocieplenie. Gdy jest upał – to wina ocieplenia. gdy jest zimno – zdarza się. Niekiedy gdy jest zimno nawet tłumaczy się: jest zimno, bo się klimat ociepla:) Po prostu jakoś to sie kupy nie trzyma. I nie chodzi o jakies teorie spiskowe. Kolejny przykład z tym wyciekiem maili. Nikt o tym nie mówi. Jak już wyciekaja jakieś dowody tuszuje się je albo wmawia masom co innego albo się próbuje degradować i wyśmiewać takie dowody. ja na razie nie jestem w stanie zweryfikować danych naukowych. Nie mam do nich dostepu, a jestem bombardowany dowodami w postaci wykresów. Ja tez mogę narysowac sobie jakis wykres mówiąc: o tu widzicie? Wyraźnie ta kreska idzie gwałtownie do góry. Co to ma być? To jest dla mnie smieszne. Nie jestem jakims walczącym ani wierzącym w teorie spiskowe. Po prostu te dowody i ta pokazówka jakoś do mnie nie przemawia. Wciąż tylko wykresy opatrzone logiem jakiegoś “naukowego instytutu do spraw ocieplenia” Tak samo jak w reklamach w tv widzę “produkt zaakceptowany przez stowarzyszenie akceptacji produktów”:)

pdjakow
9 years ago

@DamianW

Tak się po prostu kończy, gdy więdzę na dany temat czerpie się z portali, czy z wykopu. Co to bowiem znaczy, że “gdzieś jest zimno, więc niema ocieplenia?” Jeśli wiemy, że normalną rzeczą jest iż w danym miejscu zmienność danego miesiąca może zachodzić w zakresie od -4 do +4, to skąd wniosek, że przy ociepleniu o 1 stopień zimne miesiące mają zniknąć? To oznacza jedynie tyle, że zmienność miesiąca zmieni się – być może od -3 do +5, co oznacza, że o ile zimne miesiące tak szybko nie znikną, o tyle ciepłe będą występowały coraz częściej. Czytając Twoje wywody o kresce idącej do góry można się zapytać jedynie: WTF? Masz dane skąd ta kreska się wzięła, możesz samemu to policzyć, czy sprawdzić jak ktoś to policzył. Tyle, że tych informacji nie znajdziesz ani na onecie, ani na wykopie.

pdjakow
8 years ago

Właśnie popełniłem poważny błąd i przeczytałem pracę Boryczków “OCHŁODZENIA I OCIEPLENIA KLIMATU EUROPY
W XVIII-XXI WIEKU I ICH PRZYCZYNY”
Smutno mi się po tym zrobiło, bo jak widać można szafować liczbami bez żadnego zastanowienia się skąd się te liczby wzięły i jakim błędem są obarczone.

whiteskies
whiteskies
8 years ago

I przestałeś się dziwić czemu polskie prace z nauk atmosferycznych są tak kiepsko cytowane….:
http://www.scimagojr.com/countryrank.php?area=1900&category=1902&region=all&year=all&order=cd&min=76&min_type=it

whiteskies
whiteskies
8 years ago

@arctic
Nie tylko ostatnie miejsce jest wazne. Dystans do przedostatniego tez sie liczy 🙂
A na powaznie.
Cytowalnosc, ta lista (flagi):
http://www.ecmwf.int/
ten fakt:
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2011/07/crutem3-data-release-except-poland/
dobitnie pokazują miejsce polskiej meteorologii i klimatologii w ordynku.

Damian W
Damian W
8 years ago

@pdjakow
a kto Ci chłopie powiedział, że ja czytam onet czy inne takie? Najlepiej jak ktoś nie zgadza sie z czyms albo wątpi, bo nie ma jakichs wystarczających dowodów pojechac po nim, że sie nie zna. I kto Ci powiedział, ze nie wiem iz trzeba patrzeć na ziemię i jej temperatury globalnie? Argumenty na poziomie portalu który przytoczyłeś:)

Damian W
Damian W
8 years ago

@pdjakow
po drugie nie rozumiesz. Nadal podajesz mi, że tę “kreskę” ma pokazaną z danych. Pokaż mi te dane gdzieś na instrumentach pomiarowych:) Dane to ja sobie mogę podać a ty sobie wyliczysz i będzie ci pasować Starczy mi jedno. Nie widać globalnie aby coś było nie tak. Jesli już…zobaczymy i pogadamy za 20 lat. Dodatkowo jak juz pisałem co z tych danych, pomiarów, wyliczeń? Nie można wyliczyc danych pogodowych na 3 dni wprzód…a biora się za klimat:) śmiech . Nie lepiej przyznać, ze nie wiemy ale cos wygląda nam inaczej, uważajmy, bo coś może być. Denerwujące sa te pewniki ….i handel CO2:)

pdjakow
8 years ago

@DamianW

Strasznie trolujesz.

“po drugie nie rozumiesz. Nadal podajesz mi, że tę „kreskę” ma pokazaną z danych. Pokaż mi te dane gdzieś na instrumentach pomiarowych:) ”

Którą kreskę? Tą z danych instrumentalnych, czy z modelu? Jeśli z danych instrumentalnych, to czy to znaczy, że mam się cofnąć w czasie? Czy chodzi Ci może o dane źródłowe? Zdecyduj się, bo o ile pierwsze odpada, o tyle drugie da się zrobić. Zasuwaj do biblioteki, wypożycz sobie Roczniki Statystyczne z lat 1954-1995 i roczniki “Ochrona Środowiska” z lat 1996-2010 i posprawdzaj. Tam wszystko jest odnośnie naszego kraju. Niemieckie dane? Co za problem – udostępnia je DWD. Sprawdź, policz i wróć jak już będziesz miał wynik. Inaczej pozostaje Ci takie puste gadanie i idiotyczne podśmiechujki – naprawdę na poziomie onetowo-wykopowym.

Chyba, że sugerujesz iż narodowe służby meteo nas oszukują, podwyższając temperatury. Ale to poważne oskarżenie, więc lepiej żebyś miał na to dowody.

pdjakow
8 years ago

@arctic

Ja też. To jest typowo onetowo-wykopowo myślenie. Ewentualnie myślenie tzw. korwiniątek: “skoro pomiary wskazują inaczej, niż wskazuje nasze widzimisię, znaczy są oszukane” i nic ich nie obchodzi normalne dochodzenie do prawdy, bo “my myślimy, że oszukałeś a ty masz za zadanie udowodnić, że nie”. Mała powtórka ze stalinizmu krótko mówiąc. Co najzabawniejsze, takie bydlątko będzie się dalej upierać przy swoim wymyślając coraz to głupsze powody dla których podanych na tacy danych przyjąć nie chce. Nie wiadomo jak to nazwać, głupotą nie bardzo – można obrazić ludzi głupich. I nie wiadomo, jak takich “ugryźć”. O ile normalny sceptyk przyjmuje takie dane jako pewnik i ewentualnie dyskutuje na temat przyczyn takiego a nie innego wyglądu krzywej, o tyle takie indywiduum wkracza w fazę maniakalnego negacjonizmu. Krótko mówiąc myślę, że wyjścia są dwa. DamianW jest albo idiotą, albo troluje.

pdjakow
8 years ago

” Ale nie sugeruję, że taka rozmowa powinna się odbyć, a szczególnie akurat tu.”

Zgadzam się w całej rozciągłości 🙂