20 mars 2017

Karin Bojs är förvirrad om koldioxiden

Karin Bojs skriver i Dagens Nyheter om koldioxidutsläppen:
Nyheten som kom i veckan från Internationella energirådet, IEA, är mycket glädjande. IEA har samlat statistik från hela världen, och enligt deras siffror går den ekonomiska tillväxten upp, medan människors utsläpp av koldioxid står stilla. Det är alltså möjligt att förbättra ekonomin utan att bränna av en massa kol och olja. 
...
Ekonomer har sina sätt att räkna på utsläppen. Kemister använder helt andra metoder – de mäter halten av koldioxid i själva luften. Den längsta tidsserien kommer från observatoriet Mauna Loa på Hawaii och kallas för Keelingkurvan efter den legendariske kemisten Charles David Keeling som startade mätningarna i slutet av 1950-talet.
Då låg det uppmätta koldioxidvärdet på 315 miljondelar.
I veckan rapporterade Mauna Loa värden på över 408 miljondelar koldioxid i luften.
... 
Man kan fråga sig varför det blir så stor skillnad när ekonomer mäter trenden för mänskliga utsläpp av koldioxid, och när kemister mäter hur det faktiskt ser ut i luften.

Bojs misstag är att blanda ihop utsläpp och vad som finns i luften. Det är inte är samma sak1. Hon blandar ihop vad ekonomer kallar för flöden och stockar. Tänkt dig att du har ett bankkonto. Hur mycket pengar du har på bankkontot kallas för stocken. Du sätter in en summa varje månad, och du tar också ut en summa. Detta är flöden. Så länge du sätter in mera än du tar ut så kommer pengarna på kontot att öka.

Tänkt dig nu att du under ett antal månader sätter in en allt större summa varje månad. Summan du tar ut ökar också men inte lika mycket. Nettoflödet till kontot ökar alltså. Då kommer summan på kontot (stocken) att öka allt fortare. Det är så det har varit med våra koldioxidutsläpp fram till för några år sedan.

Tänk dig sedan att det följer ett par månader där dina insättningar och uttag inte ökar. Du sätter alltså in samma summa och tar ut samma (mindre) summa ett par månader i rad. Summan på ditt konto kommer fortfarande att öka men nu med jämn fart. Så länge nettoflödet är positivt kommer stocken att öka. Det är där vi befinner oss nu med koldioxidutsläppen.

För att få atmosfärens koldioxidhalt att stabiliseras måste vi kraftigt minska utsläppen tills vi inte släpper ut mer än vad som tas upp.

Jordens stockar och flöden av kol, bl a i form av koldioxid, är naturligtvis mer komplicerade än vad liknelsen med bankkontot ger sken av. Här är en illustration av jordens kolcykel från NASA. De svarta siffrorna är stockar, och de lila är flöden.  


1Bojs är inte den enda som har gjort det här misstaget. Det är faktiskt ganska vanligt bland klimatförvillare (vilket Bojs inte är).

Uppdatering: Den här rättelsen kom upp under DN-artikeln samtidigt som jag skrev det här inlägget:

Rättelse 2017-03-20 16:14

Förtydligande: IEA:s rapport berör bara utsläpp av koldioxid från energisektorn. Även om utsläppen av växthusgaser ligger kvar på samma nivåer kommer mängden koldioxid i atmosfären att öka, eftersom koldioxid finns kvar mycket länge i atmosfären. För att nivåerna ska kunna gå ned måste vi minska våra utsläpp radikalt.

18 mars 2017

Temperaturen stiger medan luftfuktigheten minskar – eller?

Gästinlägg av professor Mats Almgren

Det brukar hävdas att i förvillarkretsar att det enda man vet om en effekt av en höjning av koldioxidhalten är att en dubbling av den skulle ge en temperaturökning med ungefär 1,2 grader. Detta är den direkta effekten, vilken inte brukar förnekas. Men att det därutöver skulle finnas återkopplingar som förstärker temperaturhöjningen till någonstans mellan 1,5 och 4 grader, är något som ivrigt bestrids. Det är speciellt återkopplingen från vattenånga vid en ökning av temperaturen som anses vara ett påfund av alarmister, helt utan verklighetsförankring. Ibland sägs det t.o.m. att luftfuktigheten har gått ner när temperaturen ökat. Ett exempel på detta sågs nyligen i ett inlägg på Stockholms initiativets blogg, där den mångkunnige, men ofta något selektive, signaturen tty skrev följande:
Flera av antaganden som ”förstärkningsteorin” bygger på kan förresten lätt motbevisas. Så brukar man t ex ofta utgå från att den relativa fuktigheten ska förbli konstant vid stigande temperatur. Så fungerar klimatet dock inte i verkligheten: Titta på denna vädermodell, skulle relativa fuktigheten vara temperaturoberoende borde färgen i medeltal vara densamma från pol till ekvator: https://earth.nullschool.net/#current/wind/surface/level/overlay=relative_humidity/orthographic=-58.28,89.70,296/loc=23.251,5.758
Jag måste erkänna att jag inte förstår hur ty menar att denna bild av globen skall läsas. Den relativa fuktigheten är kodad i färger, men hur förklaras inte. Och hur menar tty att man ska bedöma ”medeltalet” av färgerna? Ska man inte också försöka bilda sig en uppfattning om medelvärdet över året? Det blir lite svårt. Det intryck jag fick, när jag tittade, var att relativa fuktigheten var relativt jämn över hav, men varierade och var mestadels relativt låg över land. Så denna glob gav föga upplysning. 
Jag sökte då istället på nätet och fann bl.a. följande:


Den bilden visar hur specifika fuktigheten nära ytan varierade över klotet år 2013, som avvikelse från medelvärdena under 1981-2010. Man kan se att det förmodligen totalt var något våtare under 2013 än under jämförelseperioden, men att det över land på många håll var torrare. Detta visas klarare i följande figur, från samma källa, som visar hur relativa fuktigheten över land (åter nära ytan) varierar med tiden. Här ser man en klar minskning mot slutet, när temperaturen har stigit. Kanske det är sådana resultat som förvillat förvillarna?
Men observera att detta gäller fuktigheten strax över jordytan. Det finns en hel atmosfär ovanför detta skikt. Att relativa fuktigheten nära marken kan minska när ytan värms upp kan åtminstone delvis förklaras av att fukten till största delen kommer in över land från hav, och över hav ändras fuktigheten med vattenytans temperatur. När nu landytan värms snabbare än havet, och fukthalten följer havstemperaturen, så blir det en minskning av den relativa fuktigheten över land.

Hur är det då i resten av atmosfären? Det vi behöver ha reda på är hur den totala mängden vattenånga har varierat. Det som brukar hävdas av meteorologer (t.ex. av Lennart Bengtsson) är att fuktigheten ökar med ca 7% för en grads temperaturhöjning. Det är den ökning av vattenångans jämviktstryck som följer av Clausius-Clapeyrons ekvation vid nuvarande medeltemperaturer. Det innebär då att relativa fuktigheten i medeltal över hela atmosfären skulle hålla sig ungefär konstant. Arrhenius antog i sina beräkningar i slutet på 1800-talet att så var fallet, som en medveten första approximation. I nutidens avancerade klimatmodeller görs inga sådana antaganden, men att det är så följer ur resultaten. Klimatmodellerna är dock inte att lita på i allt, och det borde gå att finna mätdata som belyser saken.

Jag har dock inte lyckats hitta några lättillgängliga dataserier eller grafer över sådana mätresultat. Så jag valde därför att titta på vad reanalysprodukterna säger. Som jag framhöll i en tidigare post, så är styrkan med dessa just att man kan få ut den information man behöver (om man vet hur man ska hantera dem). Lyckligtvis finns en site http://cci-reanalyzer.org/Reanalysis_monthly/tseries.php där man kan få ut tidsserier av bl.a. ”precipitable water” som är allt vatten i gasform som finns i en kolumn från jordytan och upp till stratosfären. Man kan välja mellan en rad olika reanalysprodukter.
I figuren har jag valt precipitable water från medelvärdena av fyra tredje generationens reanalysprodukter under tiden 1979-2012. Man kan alternativt titta på resultaten av de enskilda produkterna. De skiljer sig åt ganska mycket, men samtliga ger en ökande trend.


Det är ju helt klart att mängden vattenånga i atmosfären har ökat, med ungefär 4,3 % från 1980 till 2010. Under samma tid har temperaturen alldeles över ytan, enligt samma samling av reanalysprodukter, ökat med ungefär 0,42 grader. Det skulle betyda att vattenångan ökat med ca 10% per grad, vilket då är något mer än vad Clausius-Clapeyrons lag förutspår för jämviktstrycket. Men man kan nog inte vänta sig någon god numerisk överensstämmelse. Både temperaturer och värdena på precipitable water varierar mycket mellan de olika reanalyserna.

Slutsatsen är emellertid att mängden vattenånga i atmosfären har ökat med temperaturökningen, så som man har all anledning att förvänta sig, och att återkopplingen från vattenångan då också är en realitet. Det finns andra återkopplingar, och andra forcings, som är betydligt mer osäkra.

19 feb. 2017

Modellerade och uppmätta temperaturserier stämmer väl överens – om de globala medeltemperaturerna beräknas på samma sätt

Här kommer ett gästinlägg från Mats Almgren. Det handlar om att jämföra temperaturer från klimatmodeller med observerade temperaturer.

I ett viktigt arbete från hösten 2016 påpekar Richardson, Cowtan, Hawkins och Stolpe [RCHS]1  det (i efterhand) uppenbara: När resultat från modelleringar och mätningar jämförs måste det som jämförs vara ekvivalent. Temperaturserier från klimatmodeller avser vanligen lufttemperaturen nära ytan över hela globen, medan de konventionella tidsserierna blandar luftens temperatur nära ytan över land och is, med havsytans temperatur över haven. Dessutom saknas mätdata från stora delar globen och dessa områden antingen utlämnas eller fylls genom mer eller mindre komplicerade extrapolationer. För att få en rättvis jämförelse valde RCHS att utgå från HadCRUT 4 serier, som använder blandade temperaturer och utesluter (maskar) stora områden, bl a Arktis och delar av Afrika. Resultat från ett stort antal modeller i CIMP5 processades på motsvarande sätt, så att blandade luft- och havsytetemperaturer erhölls, och uteslutna områden i HadCRUT 4 maskades bort.

Figuren nedan jämför observerade temperaturer enligt HadCRUT 4 med de processade temperaturserierna från medianen av CIMP5 simuleringarna. Här är tas-only lufttemperaturen vid ytan, sedan kommer blandade temperaturer, och sist blandade och maskade. De senare ansluter väl till HadCRUT4. Slutsatsen blir då att modellresultaten och mätningarna stämmer mycket väl överens, när de jämförs på ett rättvisande sätt. Med det bortfaller också skillnaden mellan modellberäknade och observerade värden på klimatkänsligheten, både den transienta (Transient Climate Response) och den vid jämvikt (Equilibrium Climate Sensitivity). Dessa värden är fortfarande osäkra, beroende på osäkerheten i ändringarna av olika ”forcings”, men den osäkerheten är lika stor i båda fallen. Det nominella värdet på klimatkänsligheten blir naturligtvis olika om man mäter den med hjälp av medeltemperaturer som definierats på olika sätt, och ändrar sig olika fort i en värmande värld, men klimateffekterna blir desamma.


Av och till går jag in på en del förvillarbloggar för att se vad de skriver om. Det mesta är trams, så det går snabbt titta över. Men en och annan gång dyker något upp som intresserar mig. På så sätt kom jag att hitta en artikel av herrar Cederlöf, Bengtsson och Hodges  [CBH]2. I denna jämförs tidsserie för jordens medeltemperatur hämtade från en re-analys, med några av de konventionella tidsserierna: HadCRUT4 och GISTEMP för yttemperaturer, och UAH och RSS för temperaturer i troposfären.
Så vad är då en re-analys? Begreppet definieras här:

Reanalysis is a scientific method for developing a comprehensive record of how weather and climate are changing over time. In it, observations and a numerical model that simulates one or more aspects of the Earth system are combined objectively to generate a synthesized estimate of the state of the system. A reanalysis typically extends over several decades or longer, and covers the entire globe from the Earth’s surface to well above the stratosphere. 
Tyvärr tycks begreppet inte finnas med på svenska wikipedia, så den som vill förkovra sig är hänvisad till engelska sidor. En utmärkt översikt gav Judith Curry på sin blogg där hon bl.a. citerar långa stycken av vad Kevin Trenberth sagt om saken. Det som gör re-analyser till kraftfulla verktyg är att de gör det möjligt att plocka ut meteorologiska data på ett konsistent sätt över hela jorden, t.ex. lufttemperaturen på 2 m höjd över ytan, så väl över land som över hav och is. Det förefaller då som om re-analysdata skulle vara ideala för jämförelser med simuleringar. Så låt oss se vad CBH har att säga.

Den re-analysprodukt CBH utnyttjar kallas ERA-interim, och är en förbättrad version av tidigare produkter. Den går tillbaka till januari 1979; CBHs analys gäller 1979-2014. De jämför årsmedelvärdena av temperaturen från ERAI med värden från HadCRUT4 och GISTEMP, och finner bl.a. att trenden i temperaturökningen under denna tid var mycket lägre för ERAI (0,12 grader/decennium) än för de två andra (0,16). CBH tar också fram temperaturserier för troposfären, med bidrag från olika höjder vägda så att resultatet ska simulera det som redovisas av UAH och RSS. Nu stämmer trenden från ERAI (åter 0,12 grader/decennium) väl med de från UAH (0,11) och RSS (0,12).

Resultat väcker en del intressanta frågor. Om ERAI är att lita på, så förefaller det som om både HadCRUT4 och GISTEMP ger alltför snabba temperaturökningar, medan den ökningstakt som skattas från satellitmätningarna är rimligare. Men kanske är det istället ERAI som är skakig. Liksom många andra varnar Judith Curry för re-analys-produkterna: These products are tremendously useful for a variety of applications, but the new shouldn’t be used for trend analysis without more assessment of their capabilities. Detta rimmar väl med att CBHs undersökning hade det uttalade syftet att göra sådana test. Låt oss nysta vidare.

Genom en slump kom jag över en ERA-rapport3 av A. Simmons et al., där det också görs jämförelse mellan temperaturer från re-analys och de konventionella serierna. Simmons et al. har använt både ERA-Interim och en japansk motsvarighet, JAR-55, i båda fallen med data fram till och med 2015. I figuren visas dessa data, och också fyra av de välkända tidsserierna för yttemperaturen. Had4_UAH_v2 är Cowtan och Ways4  ”spatially extended” HadCRUT4.


Det är uppenbart att resultaten i stort stämmer väl överens i detta tidsavsnitt. Det finns skillnader som ingående diskuteras i rapporten. Överensstämmelsen framgår också av trenderna: ERAI, JRA-55 och GISTEMP ger alla 0,17 grader per decennium, båda HadCRUT serierna 0,18 och NOAA 0,16. Det avviker från CBHs artikel, där ERAI och de traditionella serierna skilde sig åt väsentligt. Det sista årets starka uppvärmning kan inte ha gjort så stor skillnad – vilket också framgår av att trenden för HadCRUT 4 och GISTEMP endast ökat marginellt.

Till stor del kan skillnaden mellan CBHs trend och den från Simmons et al. förklaras av att de senare anbragt en korrektion på temperaturen över hav om 0,1°C för tiden före januari 2002, beroende på att en ny källa för havsytans temperatur började användas då. Justering har diskuterats i tidigare arbeten5. CBH gör inte denna justering – de diskuterar den inte ens, trots att de rimligen måste ha känt till den.

CBH avslutar sin artikel med följande:
We therefore strongly suggest that tropospheric temperature trends from re-analyses should replace surface temperature trends in future climate validation studies. If we use the temperature trend of the layer 700-400 hPa or any other similar measure, instead of the surface temperature trend, then this is probably a better representation of the global tropospheric temperature and presumably a more robust quantity to assess climate change.
När re-analyserna ger lika robusta resultat som de konventionella tidsserierna (de gör det knappast nu) och om troposfärtemperaturen ändrar sig i samma takt som yttemperaturerna (det har inte empiriskt visats att så är fallet) så kanske det skulle vara bra. Vi är inte där än. När det gäller användning för jämförelse med modellsimuleringsresultat krävs dessutom längre tidsserier. Så RCHSs val, att processa modellresultaten för att göra dem jämförbara med mätresultaten, kommer att förbli överlägset ett bra tag till.

Referenser
1Mark Richardson, Kevin Cowtan, Ed Hawkins and Martin B. Stolpe, Reconciled climate response estimates from climate models and the energy budget of Earth, Nature Climate Change 2016, 6, 931
  2 M. Cederlöf, L. Bengtsson och K.I. Hodges Tellus A, 2016, artikel nr 31503: Assessing atmospheric temperature data sets for climate studies.
  3 A. Simmons, P. Berrisford, D. Dee, H. Hersbach, S. Hirahara, J-N. Thepaut,  2016, ERA Report Series 25 Estimates of variations and trends of global surface temperature.
  4 Cowtan K, Way RG (2014) Q.J.R. Meteorol. Soc., 140, 1935–1944, doi: 10.1002/qj.2297
  5 Simmons och Poli 2015, Arctic warming in ERA-Interim and other analyses. Q.J.R. Meteorol. Soc., 141, 1147-1162, och referenser däri.

11 feb. 2017

Ännu en fejkskandal om NOAA-forskare

Under förra helgen och början av den här veckan var det mycket väsen om ännu en fejkskandal som handlade om en artikel av ett grupp forskare från bl a NOAA med Thomas Karl i spetsen. Artikeln, som publicerades i tidskriften Science 2015, visade effekten av nya metoder för att kombinera temperaturdata från fartyg och bojar. Denna fejkskandal slogs upp stort av den brittiska tabloiden Daily Mail med en rubrik som talade om "Avslöjade: Hur världsledare lurades till att investera miljarder genom manipulerade klimatdata." Journalisten bakom artikeln var David Rose, sedan tidigare ökänd för publicera felaktigheter om klimathotet. Resten av klimatförvillosfären, inklusive dess svenska förgrening, hakade snabbt på. Det gjorde också amerikanska kongressens Committee on Science, Space, and Technology och dess ledare Lamar Smith, en republikansk politiker som även tidigare har ägnat sig åt förföljelse av NOAA-forskarna.

Vad det hela till sist utmynnade i var betydligt mindre dramatiskt än vad som hade rapporterats i Daily Mail: en f d NOAA-anställd, John Bates, som hade arbetat med kvalitetssäkring av temperaturdata, tyckte att Karl m fl borde ha uppgett i sin artikel att en del av de temperaturdata som de använde var från en experimentell version. Det handlade alltså inte om någon manipulation.

Däremot kan attacken mot NOAA att ha varit koordinerad mellan David Rose på Daily Mail, politikern Lamar Smith samt f d klimatforskaren Judith Curry. Curry var den som Bates talade med först. Smith använde fejkskandalen som tillhygge i en kongressutfrågning om EPA i tisdags.

Här är en bra sammanfattning i videoform av vad som hände:


Och här är några bra länkar för den som eventuellt skulle vilja gräva djupare:

20 jan. 2017

Trump trollar bort klimatförändringarna

Bland det först som USAs nya president Donald Trump gör är att trolla bort klimatförändringarna från Vita Husets webbplats. Här är den gamla sidan från Obamas tid:


Nu finns det bara det här:



Så inleds en tid av okunskap, barbari och mörker i USAs historia.

8 jan. 2017

Om "pausen" som är fortsatt försvunnen


Sommaren 2015 publicerade ett grupp forskare från NOAA en artikel i Science som presenterade en uppdaterad version av NOAAs metod för att uppskatta temperaturen vid havsytan sedan 1880-talet, och i synnerhet då den globala medeltemperaturen. Man hade också använt en ny databank med temperaturdata. Den nya metoden hade faktiskt en ganska liten påverkan, förutom för en period under andra världskriget. Nu har ett par andra forskare publicerat en artikel i Science Advances där de jämför olika skattningar av havsytetemperaturen  inkl de gamla och nya versionerna som NOAA använder (de kallas ERSST version 3b och version 4) med data från bojar och satellitmätningar. De fann att ERSST version 4 stämde bäst överens med dessa. Med andra ord, de bekräfta att den nya metoden faktiskt var en förbättring.
Gamla (svart streckat) och nya (grått) versionerna av ERSST, jämfört med skattningar från bojar (rött) och satelliter (blått). Från  Cowtan et al, 2017.

Det här är alltså en berättelse om helt vanligt vetenskapligt arbete, om hur metoder förfinas och sedan testas och bekräftas av oberoende grupper av forskare.

Förutom en sak: den nya metoden som NOAA presenterade 2015 gav nämligen en något högre trend från 1998. Den nya trenden låg nära trenden under 1950-1999. Den omtalade "pausen" sedan 1998 hade alltså försvunnit! Denna påstådda och tydligen mycket sköra"paus" är central i klimatförvillarnas argumentation.   Eller snarare: själva ordet "paus" är väldigt viktigt - klimatförvillarna har sällan något av substans att säga om vad denna "paus" skulle innebära. Så när den första artikel publicerades förlorade klimatförvillare både i USA och andra delar av världen helt besinningen. Nu är det så här att ett annat centralt tema hos klimatförvillarna är att anklaga klimatforskare för att manipulera och förfalska data. Det gjorde man också nu, och det hela urartade till politisk förföljelse av NOAA från bl a den Amerikanska kongressledamoten Lamar Smith (som självklart är republikan och som får betydande kampanjbidrag från olje- och gasindustrierna). Smith krävde att NOAA-forskarna skulle lämna ut allt mer av sina interna arbets- och diskussionsmaterial, inkl deras email. Syftet var att försöka hitta något uttalande av forskarna som kunde användas för att styrka fusk-anklagelserna. I slutändan verkar det hela dock inte att ha lett någonstans, och förhoppningsvis innebär de nya resultaten att den här pseudo-skandalen nu är överspelad.

Så detta är alltså också en helt normal berättelse om hur klimatförvillare arbetar: ytliga argument om "pauser" o dy, smutskastning och politisk förföljelse av klimatforskare, och rotande i email (eller försök därtill).

Läs också de här två kommentarerna i Scientific American.

Referenser
Possible artifacts of data biases in the recent global surface warming hiatus. Thomas R. Karl, Anthony Arguez, Boyin Huang, Jay H. Lawrimore, James R. McMahon, Matthew J. Menne, Thomas C. Peterson, Russell S. Vose, and Huai-Min Zhang. Science aaa5632Published online 4 June 2015 [DOI:10.1126/science.aaa5632]


Assessing recent warming using instrumentally homogeneous sea surface temperature record
Zeke Hausfather,  Kevin Cowtan, David C. Clarke, Peter Jacobs, Mark Richardson och Robert Rohde. Science Advances  04 Jan 2017: Vol. 3, no. 1, e1601207.

7 jan. 2017

Läs om klimatmodeller

Nyfiken på ur klimatmodeller fungerar? Nu finns en hel bok tillgänglig som "open access". Demystifying Climate Models är en guide till klimatmodeller och eras användning riktad till ickeexperten.

Book Demystifying Climate Models: A Users Guide to Earth System Models by Andrew Gettelman

Ladda ner e-boken här.