Temperaturen svinger – økningen har ikke stanset: Klimatrusselen – del 5

Et yndet argument hos klimaskeptikere er at økningen i global temperatur har stoppet opp, ja kanskje synker temperaturen. Dette bygger de på publiserte data, først og fremst fra Climatic Research Unit, Univ. of East Anglia (HadCRUT3).  Og ser man på dataene for de siste ti årene ser man at det globale temperaturavviket har vært tilnærmet konstant de siste ti årene, og at den høyeste temperaturen som er målt var i 1998. En tilsvarende tendens, men ikke fullt så tydelig er å finne i dataene fra NASA GISS. Det er forresten nesten morsomt at enkelte klimaskeptikere her plukker data fra datasett som er laget av personer de samtidig beskylder for å være juksemakere. Ikke minstmed tanke på det kommende klimatoppmøtet i København kan det være en idé å se nærmere på hvordan temperaturen har utviklet seg over tid.

Dette er artikkel nr. 5 i en serie om klima og temperatur. I forrige artikkel så jeg litt på sammenhenger mellom temperatur og karbondioksid i lufta. Der så det ut til at det var systematiske svingninger i temperaturen etter at den delen av temperaturen som korrelerte med CO2-innholdet i atmosfæren var trukket fra. Det fikk meg til å lure på om det faktisk kanskje var en systematisk svingning her, og om det kunne være noe av forklaringen på at temperaturøkningen i perioder (ikke bare nylig, men også tidligere) ser ut til å stanse eller reverseres. Derfor bestemte jeg meg for å se nærmere på dette. Som i de tidligere artiklene benytter jeg av praktiske og prinsipielle grunner K (Kelvin) og mK=1/1000 K som temperaturenhet. En temperaturforskjell på 1K=1 grad C, en temperaturforskjell på 1 mK= 1/1000 grad C.

Systematiske temperatursvingninger

Advarsel! Dette kapitlet inneholder en masse teknisk stoff og er beregnet på spesielt interesserte. Andre kan med fordel hoppe til det som heter » Betyr det noe at temperaturen svinger?»

En systematisk svingning er også funnet tidligere og publisert i tidsskriftet Nature:
Michael E. Schlesinger & Navin Ramankutty: An oscillation in the global climate system of period 65–70 years. Nature 367, 723 – 726 (24 February 1994); doi:10.1038/367723a0
En vanlig måte å studere periodiske fenomener på, er ved fourieranalyse. Når man har å gjøre med diskrete verdier slik som her, er det mulig å bruke Fast Fourier Transform (FFT) for å finne eventuelle periodiske sammenhenger i dataene. Excel har denne muligheten innebygd, og en enkel oppskrift på hvordan dett kan gjøres finner du her. Resultatet blir nøyaktigere jo flere punkter man har, samtidig som det er en begrensning art antall punkter må være en heltallig potens av to. For å få det mest mulig nøyaktig har jeg derfor brukt de månedlige temperaturavvikene, og dessuten lagt til noen nullverdier for å få antall punkter opp til 2024. Jeg har tidligere i denne serien skrevet at jeg ville benytte målingene fra av Climatic Research Unit, Univ. of East Anglia (HadCRUT3). Da jeg begynte å se nærmere på dette fant jeg at jeg også ville bruke dataene fra NASA som en ekstra kontroll. Frekvensspektrene for de to datasettene er vist i følgende figur.

Frekvensspektrum for globale temperaturavvik

De mest fremtredende frekvenser i spekteret er ca 1,7 svingninger pr 100 år, 4,7 og 11, som tilsvarer periodetider på 60 år 21 år og 9 år. Det er en rekke andre topper i spektrene, men ikke alle forekommer i begge. Men de som forekommer i begge tilsvarer blant periodetider på 15 år og 3,7 år. Særlig har datasettet fra NASA en kraftig topp ved 27,5 svingninger pr 100 år, som tilsvarer en periodetid på 3,7 år. På grunn av at antall målepunkter er begrenset er frekvensoppløsningen 0,6 svingninger pr 100 år, slik at topper som faller mellom disse verdiene kan være lite synlige For å studere dette nærmere laget jeg et regneark for å tilpasse sinuskurver  til måledataene.

Det gjorde jeg ved å starte med en sinus med antatt tilnærmet riktige verdier for amplitude, periodetid og fase, og så bruke problemløseren i Excel for å minimalisere kvadratsummen av avvikene mellom målingene og kurven. Dette fungerte bra, selv om man må være klar over at Excel nødvendigvis ikke finner beste tilpasning. Det som finnes er en minimumsverdi for kvadratsummen, men det er ikke nødvendigvis den laveste. Imidlertid fant jeg her en godt tilpasset svingning med en periodetid på 66,8 år. Ved så å gjenta dette ved å subtrahere den første sinuskurven fra måledataene og foreslå en ny sinuskurve med periodetid 21 år og tilpasse, og en med periodetid 15 år deretter, ble resultatet som vist nedenfor når de tre sinuskurvene ble summert. (De tilpassede periodene er 20,6 år og 14,8 år)

Temperaturavvik tilpasset med sinusfunksjoner

Allerede med disse tre kurvene må man si at tilpasningen er rimelig bra, selv om de raske svingningene i de målte temperaturene ikke blir reprodusert. Men frekvensspekteret inneholdt flere svingninger med kortere periodetid, og ved å tilpasse kurver med svingetid ca 10 år og ca 4 år i tillegg ble resultatet forbedret.

Komponent av temperaturavviket med periodetid ca 10 år

Kurven med svingetid ca 10 år består egentlig av en sum av tre sinuskurver med nærliggende frekvens, som vist på figuren til høyre. Men siden den fremstår som en amplitudemodulert enkeltkurve valger jeg å betrakte den som en enkelt funksjon.
Resultatet ble som vist nedenfor.

Målt og tilpasset temperaturavvik med fem sinuskurver

Nå begynner det faktisk å bli ganske godt samsvar mellom målingene og de tilpassede matematiske kurvene. Så langt har jeg brukt temperaturverdier som har svingt rundt null, ved at jeg har trukket fra den komponenten som korrelerer med CO2-konsentrasjonen i atmosfæren. Når jeg så legger til bidraget som korrelerer med CO2-konsentrasjonen kommer jeg tilbake til de målte temperaturavvikene, og da ser de målte og tilpassede temperaturene slik ut:

Fem sinuskurver tilpasset til temperaturdata

Her har jeg forlenget de tilpassede kurvene til 2030, og antatt at den underliggende temperaturøkningen har fortsatt lineært med samme stigning som årene fra 1970. Dette kan gi en antydning om hvilke svingninger vi kan vente i årene framover, men er ikke noe forsøk på å lage en klimamodell

I tillegg har jeg foretatt en tilpasning også til målingene fra NASA, og resultatet ble som nedenfor.

Målt temperaturavvik fra NASA sammen med tilpassede kurver

Spiller det noen rolle at temperaturen svinger?

Har det noen betydning at temperaturen svinger rundt en underliggende jevn forandring? Vil ikke temperaturen i gjennomsnitt bli den samme?

Det vil den. Men dette viser at det er viktig å se på de langsiktige trendene. Forandringer over noen få år kan forlede oss til å trekke forhastede slutninger. Et godt eksempel på det er at et yndet argument blant de som mener at det ikke er noen temperaturøkning er at det ikke har vært noen temperaturøkning de siste ti årene, temperaturen har faktisk gått ned. Dette er et enkelt argument som er lett å forstå, særlig for den som tror eller ønsker at det ikke skal være noen klimakrise. Og hvis dette inntrykket får fotfeste i opinionen kan det lett føre til mindre oppslutning om tiltak for å avhjelpe klimatrusselen.

Hvis vi ser på de kurvene som er sammensatt at de oscillerende tilpassede kurvene ser vi at det også tidligere har vært perioder hvor temperaturøkningen  tilsynelatende har stoppet opp, slik som de siste årene. For å se dette litt bedre har jeg nedenfor laget en figur som viser et utdrag av temperaturforandringen siden 1990. Her har jeg tatt med data båe fra HadCRUT3 og NASA. Den vertikale forskyvningen mellom dataene skyldes at NASA bruker middeltemperaturene i perioden 1951-1980 som referanse, mens HadCRU3 bruker 1961-1990.

Temperaturavvik etter 1990

Som figuren viser har de tilpassede kurvene det samme oppholdet i temperaturstigningen som målingene. Det er derfor all mulig grunn til å anta at den tilnærmet konstante temperaturen de siste ti årene er en del av de systematiske svingningene, og ikke er noe som kan brukes som argument for at temperaturstigningen er opphørt.

Her skal man huske på den tilpassede kurven består av en sum av syklisk repeterende funksjoner som er tilpasset målinger siden 1850 (for HadCRUT3) og 1880 (for NASA), ikke bare de siste 19 årene. Likevel ser det altså ut til at den gjengir den avflatingen som har funnet sted i tidsrommet 1999 til nå. Det er derfor rimelig å anta at denne avflatingen er en del av den sykliske temperaturvariasjonen som er overlagret den jevne stigningen, og at temperaturen begynner å stige kraftig igjen om et år eller to. Så blir det en kraftig stigning i 5-6 år, før det blir en ny avflating. (Men det forutsetter at det ikke skjer ting med klodens klimasystem som forstyrrer denne systematiske svingningen.)

Hvorfor svinger temperaturen?

Schlesinger og Ramankutty mener at den mest sannsynlige årsaken til den oscillasjonen de oppdaget, og som er tydelig i mine beregninger, er en oscillasjon mellom hav og atmosfære. De mener at forandringer i solstrålingen ikke kan være årsaken. Jeg har ingen forutsetninger for å mene noe om dette, men det synes klart at periodevis blir noe energi fjernet fra jordens overflate (hvor temperaturen måles).  Og ett sted hvor denne energien kan gjemme seg, er i havdypet. Slike oscillasjoner er for så vidt kjent i forbindelse med el Niño i Stillehavet, som er en slik oscillasjon. Men i tillegg kan det være nærliggende å spekulere på om de oscillasjonene som kommer fram i mine beregninger med en periodetid på rundt ti år kan ha sammenheng med variasjoner i solaktiviteten, hvor det jo er en syklus på rundt 11 år. Men noen direkte korrelasjon mellom temperatur og solflekktallet har jeg ikke funnet, og periodetiden er heller ikke nøyaktig den samme.

Men uansett årsak er det viktig å være klar over eksistensen av en oscillerende komponent i temperaturdataene. Denne komponenten kan tydeligvis periodevis overskygge den langsiktige trenden, og kan få de som har et kort tidsperspektiv til å tro at det ikke er noen global oppvarming. Og hvis dette inntrykket får feste seg kan det lett påvirke opinionen i en retning som kan gjøre det vanskelig å få gjennom effektive tiltak mot en uheldig utvikling av det globale klimaet. Det er derfor viktig å se på utviklingen over lang tid, og det vil si flere tiår.

I neste artikkel i denne serien tar jeg for meg karbonsyklusen og CO2-utslipp.

11 thoughts on “Temperaturen svinger – økningen har ikke stanset: Klimatrusselen – del 5

  1. HAR IKKE NOE MED CO2 Å GJØRE…

    DET HAR NOE MED SOLSTORMER Å GJØRE!!

    LÆR FAKTA!! SLUTT Å LEV SOM SAUER Å LA DEM BESLAVE DERE MED SKATTER OG AVGIFTER SOM IKKE TRENGS!!

  2. Dette er interessant lesning, men jeg lurer på et par ting:
    For det første, det å finne ut hva som gir den periodeiske svingningen de siste 60 – 70 år er vel ikke lett, hvis vi godtar at den prinsipielle årsak til svingningene er at mange faktorer som er i interaksjon med hverandre varierer hele tiden; av forskjellige årsaker, noen sikkert kjente, andre ukjente.
    Dessuten, er det ikke litt kort tidsperspektiv å se på kun de siste 60-70 år. Man bør vel se flere hundre år for ikke å si flere tusen år bakover for å ha oppfatniger om dette. Jeg vil anta at slike store systemer som dette MÅ være komplekse og meget lite forutsigbare over korte (ca 100 års) tidsrom. (Hele kloden er involvert, i tillegg til solen og andre kosmiske parametere). Noen kosmiske parametere, så som jordens rotasjonsakse i forhold til jordabanens plan, og denne aksens rotasjon er forresten helt forutsigbare. Disse virker også inn på klimaet.

    Lemenår opptrer ikke regelmessig med et visst anntall år imellom hvert «utbruddd». Og der er faktorene som virker inn færre enn de som virker på klimaet på globalt nivå.
    Så hvor godt kan man se fremover i tid med så store systemer?

  3. Nå er dette en beskrivelse av en observasjon jeg har gjort, og som jeg prøvde å systematisere. Jeg har ikke forsøkt å finne noen forklaring, det har jeg ingen forutsetninger for. Jeg har bare påvist at det ser ut til å være en systematikk som passer for de siste 159 (ikke 60-70) årene det finnes temperaturmålinger. Når det sto 60-70 år i tittelen til artikkelen i Nature jeg refererte, så var det periodetiden for oscillasjonen, ikke observasjonstiden. Den var i det tilfellet tidsrommet fra 1860 til 1990. I mitt tilfelle har jeg brukt tidsrommet 1850 til 2009. Det kunne selvfølgelig vært ønskelig å ha et lengre tidsrom, men da måtte det vært brukt data basert på treringer, isprøver, sedimentprøver fra innsjøer og den slags. De har neppe en oppløsning i tid og temperatur som ville gjort dem brukbare til det jeg har forsøkt å gjøre.
    Når det gjelder jordaksens rotasjon bruker den 25800 år på en syklus, så det kan neppe spille inn her. Men den antas å spille en rolle når det gjelder istider.

    Jeg har heller ikke ment å skulle forutsi utviklingen framover, men forlenget tiden framover til 2030 som en illustrasjon av hvordan det ville gå dersom oscillasjonene i temperatur fortsatte som nå en kort tidsperiode framover, og den underliggende trenden fortsatte lineært med samme hastighet som i tidsrommet 1970 til 2009. Men det kan godt være at det allerede har skjedd forandringer som gjør at dette ikke vil skje. Det er tegn som tyder på at det nå slipper ut mer metan fra permafrosten i Arktis, og i tillegg blir det også mer åpent hav i Arktis (og for den saks skyld i Antarktis). Og vann reflekterer mindre sollys enn is. Og det kan bidra til en raskere temperaturstigning.

    Men hovedbudskapet som jeg forsøkte å få fram er at man ikke kan trekke konklusjoner på grunnlag av temperaturutviklingen over noen få år. Oscillasjonen med periodetid 66-67 har i alle fall vedvart siden 1850 og er på topp omtrent nå. Så hvis den vedvarer framover vil den de neste 30 årene føre til en lavere målt temperaturstigning enn det som tilsvarer den langsiktige trenden.

  4. Ja, hvorfor går Jens Stoltenberg sine egen veier uten å ta hensyn til sine partikollegaers ønsker, kan man spørre seg!

    Jens har bindene avtaler med verdens rikeste topp-eliter på det globale plan, deriblant Bilderberggruppens David Rockefeller (en korrupt mafiaboss) og da spiller det ingen rolle om luften, vannet (vi drikker) og maten vi spiser er fullt av giftstoffer. Ei heller ikke spiller det noe rolle om den influensavaksinen som settes på et masseantall mennesker er fulll av farlige giftsoffer, deriblant store mengder av kvikksølv!

    Jens Stoltenberg ryker ut som statsminister om ikke altfor lenge forteller min logiske intuisjon meg! Han er arrogant og en lurendreier av statsminisiter.

    Og det skal mange få merke seg i 2010 når de sitter der syke, arbeidsledige og enda mer utbrente!

    Lise Tollefsen Slembe
    Borgerrettighetspartiet (BRP)
    HULK (help for youth in seriouse lifecrises)

  5. «Som figuren viser har de tilpassede kurvene det samme oppholdet i temperaturstigningen som målingene. Det er derfor all mulig grunn til å anta at den tilnærmet konstante temperaturen de siste ti årene er en del av de systematiske svingningene, og ikke er noe som kan brukes som argument for at temperaturstigningen er opphørt.»

    Hvor lenge skal denne tilsynatetende kjølige perioden kunne fortsette uten at det vil kaste tvilsomme skygger over påstanden om at vi går stadig varmere tider i møte? 5 år til? 10 år?

    PS! Siden du er inne i feltet, hvordan forklarer man (dvs de ortodokse klimaforskerne) den svært varme perioden rundt år 1000 da man dyrket vindruer i Sør-England og vikingene levde på Grønland og dyrket korn og alet opp husdyr der? Dette var lenge før man-made global warming.

    Og en ting til, Manns hockeystick-kurve, står den til troende eller ei, slik du ser det?

  6. Hvor lenge den skal fortsette vet jeg ikke. Men hvis de systematiske svingningene som har vært til nå fortsetter framover kommer den neppe til å fortsette mer enn ett eller to år til.

    Når det gjelder den angivelig varme perioden rundt år 1000 ser det ut til at den ikke var global, men bare var på den nordlige delen av kloden. Når vi snakker om global oppvarming er det energi-innholdet i lift, vann og jord på hele kloden det dreier seg om. Det blir feil å se på temperaturene i de enkelte regioner isolert.

    Når jeg ser på temperaturkurvene over de siste 1000 år ser det definitivt ut til at det har skjedd en kraftig stigning de siste 100 årene. En drøfting av dette finner du her: http://www.nicholas.duke.edu/thegreengrok/hockeystick-revisited.

  7. Lederen for CICERO sier at man må kunne forvente at denne kjølige perioden vil kunne fortsette frem til 2015.

    I artikkelen sier man at det var like varmt her i Europa i MWP som i dag. Men strider ikke dette med funn i historiske annaler? Norrøne folkslag dyrket korn på Grønland i flere hundre år før den lille istid tvang dem vekk rundt 1400.

    Man kan heller ikke dyrke vindruer i Sør-England i dag(?), noe man gjorde for 8-900 år siden. England var da en eksportør av vin.

    Må det ikke derfor ha vært atskillig varmere for 1000 år siden i Europa enn i dag? (Et sted har jeg sett tallet 2 – altså at det minst må ha vært 2 grader celsius varmere enn i dag for at man skulle kunne dyrke korn på Grønland.)

    Forresten, hvordan kan det ha seg at det kun var varmere i Europa?

    Jeg trodde kritikken av Mann gikk på at han mikset proxy-data med faktiske temperaturmålinger. Hvis man legger årringemålingene for de siste tiår til grunn viser det en nedkjøling. Eller?

    Et spørsmål til, er alt bare svart-hvitt, eller har ikke en varmere verden med en mer CO2-rik atmosfære også positive konsekvenser? Kan man ikke forvente større avlinger og større skogsvekst når atmosfæren inneholder mer karbondioksid (og færre ihjelfrosne russere og polakker)?

  8. Ja, den har jeg hørt om, men jeg har ikke hørt historien om hvordan Golfstrømmen gjorde at MWP ble til den lille istid.

  9. Er det forresten noen positive konsekvenser av en varmere og mer CO2-rik atmosfære, eller er alt svart-hvitt?

  10. Interessant studie, og jeg liker at du bruker FFT for å finne viktige perioder i systemet. Som du sier har du kanskje for liten del av kurven til å si noe sikkert, bl.a. fremkommer en 5.5 års syklus med nesten like stor amplitude som 21 år og 9 år syklusene.

    Det jeg ville likt å se var en diskusjon om sensitiviteten til din analyse dersom det du beskriver er overlagrede svingninger på en langsiktig trend (f.eks istids-relatert), samt hvordan tilstedeværelsen av svingninger med lengre perioder enn 60 år virker inn på ditt resultat. For du ville ha problemer med å fange slike i det datasettet du ser på, men vi har god grunn til å tro at det eksisterer sykluser med lengre perioder enn 60 år i dette systemet.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s