Zaostali odgovori, modeliranje, zgodovina tople grede

BD4_3

Erik Margan


Odgovor na komentarje ob prejšni objavi


Zahvaljujem se g. Dolinarju da je opazil napako, za sliko 2 sem res namesto globalne numerične tabele temperatur za obdobje 1880-2011 pomotoma naložil ameriško. Bralcem se za napako opravičujem, in v zameno ponujam podatek “iz konjskega gobca” —

na naslovu:

<http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf>

je Povzetek za oblikovalce stališč (Summary for Policymakers) iz zadnjega poročila IPCC (AR5 -2013), na 6. strani je graf preteklih globalnih temperatur, kot ga priznava IPCC. Bralcem prepuščam odgovor na vprašanje, ali se uradni graf iz AR5 sklada s trditvijo, ki sem jo skušal ilustrirati, namreč:

ad 1.: … ampak se v 20. stoletju ozračje ni samo ogrevalo. […]”


Temp_Anomaly_IPCC_AR5

Glede samih trendov (linearne regresije) za posamezna obdobja, ter “pavze” v globalnem segrevanju zadnjih ~17 let pa prosim, če si ogledate naslednje grafe GISS, NCD in HadCRUT3 za obdobje 1958-2011 (odkar na Havajih merijo koncentracijo CO2) in si sami izberite tistega, katerega trendi vam najbolj ustrezajo:

<http://climate4you.com/GreenhouseGasses.htm#CO2%20and%20GISS%20diagram>

<http://climate4you.com/GreenhouseGasses.htm#CO2%20and%20NCDC%20diagram>

<http://climate4you.com/GreenhouseGasses.htm#CO2%20and%20HadCRUT3%20diagram>


Temp_and_CO2_Trends_1960_2014

Še opomba o računanju trendov: za začetek izberemo neko majhno število časovnih intervalov znotraj katerih že na pogled opažamo enakomeren trend, nato med mejnima točkama vsakega intervala izračunamo linearno regresijo; nazadnje pa prelomne točke iterativno premikamo tako, da celoten potek v vseh intervalih izkazuje najmanjše možno odstopanje v smislu metode najmanjših kvadratov. Torej premic ne vlečemo kakorkoli nam že ustreza! Več o linearni regresiji na: <http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_regression>.


Žal pa moram, g. B. Dolinar, glede vaših ostalih pripomb ugotoviti, da se lovite za bilke, ki teže vaših ugovorov ne morejo zdržati.


Ni vam všeč slika, ki prikazuje IPCCjevo razumevanje dejavnikov, ki vplivajo na klimo, ker je po vašem prestara (iz AR3). Zato si oglejmo najnovejšo, v IPCC AR5, poglavje 8

<http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf>

na strani 694.


Scientific_Understanding_IPCC_AR5

Najprej moram opozoriti na bistveno razliko: v AR3 je bila navedena „raven znanstvenega razumevanja“ (Level of Scientific Understanding), med tem ko je ta kategorija v AR4 in AR5 opuščena in zamenjana s tremi različnimi kategorijami: Dokazila, Soglasje, Raven zanesljivosti (Evidence, Agreement, Confidence Level), zato je primerjava nekoliko otežena. Namreč, edino Dokazila bi lahko delno predstavljala znanstveno razumevanje, za razliko od zanesljivosti, ki je čisto statistična kategorija, ter soglasja, ki ni nobena kategorija!

Pa kljub temu:

V četrtem stolpcu tabele so navedene stopnje zanesljivosti (Confidence Level, kot jih vidi IPCC): zelo visoko zanesljivost (Very High) si IPCC pripiše le za ogrevalni učinek toplogrednih plinov (WMGHG, prva vrstica); zanesljivost napovedi interakcij med aerosoli (poglavitni faktorji za tvorbo oblakov) in oblaki (6. vrstica) oceni IPCC kot nizko (Low), prav tako hitre prilagoditve interakcij med aerosoli in oblaki (7. vrstica), površinski albedo (10. vrstica) in (učinek) cirusov iz kondenzacijskih sledi (11. vrstica). Razumevanje učinka sončnega sevanja (!) (13. vrstica) je ocenjeno kot srednje (Medium). Vodna para v tej preglednici sploh ni omenjena – ali naj bi iz tega kar zaključili, da je (IPCCjevo) razumevanje učinkov vodne pare sedaj popolno? Najbrž ne, še posebno z vidika dejstva, da je toliko dejavnikov, za katere IPCC ocenjuje svoje razumevanje kot nizko, povezanih z delovanjem vodne pare. Je takšna stopnja razumevanja podnebnih dejavnikov – kot si jo IPCC sam pripisuje! – res dovolj za na desetinko stopinje natančne napovedi, za 20, 50 ali celo 100 let vnaprej?


Ker se sami, g. Dolinar, tako radi sklicujete na “znanstveni konsenz”, poglejte še tretji stolpec (Agreement) v tabeli: IPCC navaja, da je le pri učinku toplogrednih plinov soglasje zelo visoko (Very High); v preostalih 13 kategorijah fenomenov, na osnovi katerih IPCC izračunava podnebne napovedi, je pri sedmih soglasje srednje (Medium), pri šestih pa nizko (Low).


A še bolj indikativen je drugi osnutek istega poglavja iz oktobra 2012: <https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/docs/review/WG1AR5_SOD_Ch08_All_Final.pdf>

- ekvivalentna tabela je na strani 8-37. Precej je razlik, na primer, v tem osnutku IPCC ocenjuje zanesljivost znanja s področij interakcij med aerosoli in oblaki, ter med aerosoli in radiacijo kot zelo nizko (Very Low). Poglejmo še stopnjo soglasja v drugem osnutku: za učinek toplogrednih plinov je seveda visoka, pri ostalih je največ srednja (v petih kategorijah), pri večini pa nizka (8). Se vam zdi, da tolikšna sprememba res odraža napredek klimatološke znanosti v slabem letu in pol (i.e., do konca marca 2014, ko je bila dokončna verzija uradno objavljena)?


Glede slike 4:

Ni toliko problem vira, ta je zgolj prenesel podatke pridobljene nekje drugje. Problem je primerjava sicer neprimerljivih količin C, letno dodane z večletnim povprečjem, zato sem zapisal „hruške in jabolka“. Komentar o razrmerju naravnega in antropogeno dodanega C in temu sorazmernem potencijalnem vplivu na klimo pa ostaja nespremenjen.


Glede slike 6:

Ne gre za noben “trik”. Vidim, g. Dolinar, da ne razumete, da gre pri temu za temperaturno anomalijo (torej odstopanje od arbitrarno določenega povprečja), in ne za dejanske temperature. Pri temperaturnih grafih je uporaba anomalije smiselna zato, da se izognemo lokalnim temperaturnim razlikam (denimo, med visoko goro in sosedno dolino, prav tako razlikami v kalibraciji termometrov, ker je na splošno pri vseh merilnih instrumentih linearnost precej boljša od absolutne natančnosti, itd.). Zato je popolnoma vseeno kje je skupna točka, pomemben je izključno naklon (strmina) krivulje.


Sicer pa vaše pripombe glede slike 6 izražajo nekoliko neobičajno razumevanje statistike. Pišete “da se mora pred primerjavo meritev in napovedi modelov vrednosti pravilno uravnati” – so za vas “pravilno uravnane” primerjave samo take, ki bi kazale, da so modeli GCM pravilno napovedali razvoj temperatur? Edini znanstveni kriterij za smiselno primerjavo je, da so vse vrednosti izrisane v enakem merilu – in to seveda so, kot kažejo številke na ordinati. Kje bi postavili osnovico je vseeno – tudi, če bi prikazali razlike od absolutne ničle ali od temperature površine Sonca, bi vrednosti, napovedane z modeli GCM še vedno naraščale hitreje, kot (satelitsko) izmerjene temperature po UAH in RSS. če vam je že tako všeč leto 1990, pa premaknite osnovnico za kako desetinko stopinje niže – razmerja se bodo ohranila, kaj ne? Običajno razpon vrednosti na ordinati izberemo tako, da so vse primerjane krivulje ravno zajete v sliki, ker so pač tako najbolje vidne razlike in celotni poteki. Na sliki 6 je ta razpon 2,5°C – če se vam zdi prevelik, se spomnite, da bi lahko v takem razponu prikazali celoten “karastrofalni dvig” temperatur v XX stoletju, in to kar dvakrat, pa še bi ostalo prostora!


Glede odstavka “tako se pač bere”: oblake sem seveda impliciral jaz, ker se mi je iz vašega besedila zdelo logično in edino smiselno, da ste mislili na skupen učinek vodne pare in oblakov. Odstavek z vašo obrazložitvijo učinka vodne pare, ki temu sledi, pa je fizikalno nesmiseln in ga ne bom niti poskušal komentirati. Navedel bom zgolj dejstvo, da je za območje absospcijskega spektra CO2 v dalnjem IR (14-16nm) celoten atmosferski stolpec 15km suhega zraka s 400ppm CO2 enakovreden približno 200m stolpcu zraka, ki vsebuje 1% vodne pare in nič CO2. Iz tega si lahko vsakdo naredi svoj sklep.


Še glede vašega – milo rečeno – nenavadnega razumevanja verodostojnosti virov.


Objavo znanstvenih člankov v recenziranih publikacijah zavrnejo v povprečju v več kot 95% primerov, od zavrnjenih (tudi večkrat) se le manjši delež po ustreznih popravkih prebije do objave. To ni nič nenavadnega. To vem, ker sem pred leti tudi sam recenziral kakšnih 20 člankov za 4 različne publikacije (tega iz načelnih razlogov ne delam več).


Da pa se avtorja Lindzen in Choi nista ukvarjala preveč s Trenberthovim modelom je tudi logično, o tem obstaja veliko drugih kritik, zato pripombe recenzentov tu niso povsem upravičene. Toda Lindzen in Choi se ukvarjata pretežno z „čudnimi“ rezultati modeliranja pridobljenih s satelitom ERBE v primerjavi s drugimi modeli. Morda zadevo bolje pojasni zaslišanje strokovnjakov NOAA v ameriškem kongresu, kjer je lepo opisana napaka (sprememba višine satelita in izklopljena zastavica v programski opremi, ki bi morala te spremembe kompenzirati):

<http://www1.ncdc.noaa.gov/pub/data/cmb/faq/NOAA_TKarl_Climate_Adaptation_QFRs.pdf>

Napake se dogajajo vsepovsod in prej ali slej jih nekdo odkrije. In prav je tako!


Sicer pa se v znanosti dobro zavedamo, da objava v recenzirani znanstveni reviji ni garancija pravilnosti članka. Recenzije zagotavljajo predvsem korektno znanstveno metodologijo, med tem ko so rezultati in interpretacije v izključni odgovornosti avtorjev. Vsekakor pa ne more biti znanstveno utemeljen ugovor, da vam, g. Dolinar (ali komurkoli drugemu) sklepi članka niso všeč.


Stara internetna šala pravi:

"The problem with quotes on the internet is that it is extremely difficult to establish that they are genuine." - Abraham Lincoln.


Pri internetnih virih je seveda previdnost pomembna – to velja tudi za vas, g. Dolinar. Opažam, da najpogosteje citirate Skeptical Science (http://www.skepticalscience.com - pod zavajajočim naslovom ga ureja avstralski bloger John Cook) ter RealClimate (http://www.realclimate.org, ki se med drugim lahko pohvali s člani kot sta Michael E. Mann in Raymond S. Bradley, soavtorja slavne “hokejske palice”), ali povzemate sklepe iz teh dveh virov; oba nesporno veljata za nekritična zagovornika teze o antropogenem ogrevanju – to sta za vas vedno verodostojna vira? Mar ne bi vsaj za pokušino prebrali še kak drug internetni vir, audiatur et altera pars, na primer:


http://wattsupwiththat.com

http://www.thegwpf.org

http://www.co2science.org/index.php


(Saj res, mojo internetno stran ste prebrali; a kdo pa sem sploh jaz...;o)


Od skeptika bi utemeljeno pričakoval, da boste trditve Skeptical Science ali RealClimate obravnavali z enako mero skepse, kot jih namenjate “zanikovalskim” spletnim objavam. Saj to je bistvo skeptičnega razmišljanja, kaj ne, “nullius in verba”, “nič na besedo”, kot je moto najstarejše znanstvene akademije na svetu Royal Society?


Zahvaljujem se za vaša vprašanja, ter se opravičujem, da ste na odgovor predolgo čakali, pač, preddopustniške obveznosti, pa dopust... Hvala tudi za vaše prijazno mnenje o meni, pa saj smo vsi pošteni in fejst fantje in sploh; a če smem prosit: še naprej bi rad ostal zanikovalec (ta vloga mi je vedno bolj všeč;o).



Ostal sem dolžan nekaj pojasnil...


G. Dolinar vztrajno skuša osmešiti vsako uporabo računalniških orodij v klimatoloških analizah, najbrž je prepričan, da so v klimatologiji vsi problemi že zdavnaj rešeni in da tu ni kaj računati. Res je da so nekatere reči že intuitivno razumljive, nekatere pa vendar ne. Jasno, da je možno mnoge matematične relacije numerično izračunati tudi na prste, a dvomim, da se bo kdo spravil nad izračun enega samega sevalnega spektra z več deset tisoč vzorcev in nanometrsko ločljivostjo brez pomoči računalnika, kaj šele kakšnih bolj zapletenih problemov. Pa ne zato, ker naj bi računalniško modeliranje bilo neka velika umetnost (včasih tudi je!), pač pa zato, ker je škoda časa nekaj računati več tednov, če do rezultatov lahko pridemo v delčku sekunde. Prepričan sem, da tudi g. Dolinar to dobro razume, računalništvo mu vsekakor ni tuje. A ravno zato me čudi, da dvomi v smiselnost uporabe nekega orodja, češ da naj bi to služilo izključno zamegljevanju problema in zavajalo ljudi, ki jim matematika in fizika ni stroka! In sploh, kakšen je to argument vpričo zelo zapletenih klimatoloških računalniških modelov, na katerih slonijo vse (VSE!) napovedi IPCC?


Sicer pa FYI: programu, ki ga uporabljam je ime Matlab (brez „h“), podjetju, ki program razvija in trži pa The MathWorks. Ime programa je okrajšava za Matrix Laboratory, torej je namenjen predvsem reševanju večdimenzionalnih matričnih problemov. čeprav ima dodatek, ki omogoča tudi analitično reševanje, tako kot bolj slavna Wolframova Mathematica, je do uporabnika nekoliko bolj prijazen, ker omogoča preverjanje vmesnih rezultatov na vsakem koraku, ne pa da le izpiše ali izriše rezultat, za katerega ne veš ali naj mu zaupaš, ali ne. Matlab torej uporabljam predvsem iz praktičnih razlogov, kar pa tudi povem zgolj kot dodatno informacijo morebiti zainteresiranemu bralcu, ne pa ker bi se hvalil kako sem blaaaaazno paaaaaameten.


In če sem na svoji spletni strani uporabil izraz „ni za telebane“, je to bila le parafraza znane serije knjižic „(karkoli že) za telebane“ (* for dummies); najbolj znane so verjetno tiste s področja računalništva. Navodila v teh knjigah so narejena po načelu „kuharskih receptov“, zato se iz teh ni mogoče naučiti dosti več kot mehanskega ponavljanja navodil, ne da bi probleme bolje in globje razumeli. Želel sem povedati, da klimatologije ni mogoče razumeti brez resničnega poglabljanja v fiziko, pa čeprav ne dosti globje od srednješolske ravni. če je g. Dolinar (in morda še kdo) to narobe razumel (nekje je zapisal da najbrž tudi njega uvrščam med telebane), se mu iskreno opravičujem! V dokaz, da ni tako ponujam dejstvo, da še vedno vztrajam v tej polemiki, ker se mi zdi smiselna, in ker odpira mnoga pomembna vprašanja in je dobra priložnost predstaviti nekatere vidike te problematike, ki jih v množičnih medijih ne najdemo prav pogosto.


Seveda g. Dolinar krčevito brani svoja stališča, kar je edino prav, in kljub temu, da je ta stališča (vsaj zgleda tako) nekritično privzel od drugod in sklenil vanje verjeti, v nasprotju z zdravim skepticizmom, ki ga sicer propagira. Vendar je v nekaterih primerih dokazal, da zna kritično razmišljati in zato nikakor ne sodi tja, kamor se je preskromno sam uvrstil (ni veliko ljudi, ki so take samokritike zmožni, kar je še ena potrditev, da tja ne sodi!). Pa tudi sicer, v življenju sem srečal že vse sorte ljudi, a prav nobenega ne bi mogel mirne vesti označiti kot popolnega telebana. Upam da je to sedaj dovolj jasno povedano.


S tem v zvezi bi radi dodal, da če včasih omenim kakšno dodatno podrobnost, ki naj služi za bolj slikovito pomoč bralcem pri širšem razumevanju, nimam pri tem nobenih skritih ali namreno zavajajočih namer. Take podrobnosti seveda nimajo nobene dokazne teže, so zgolj ilustracija. Zato tudi poskuse g. Dolinarja, da na tej osnovi osmeši hkrati tudi resnično tehtne argumente in utemeljene ugovore, skušam kolikor je mogoče ignorirati, ker so taki poskusi za samo polemiko nebistveni in zgolj peljejo stran od osnovnega problema. Včasih pa kakšna taka podrobnost le zahteva dodatna pojasnila, kot sledi v nadaljevanju.


O neustreznosti modela tople gede


Za boljše razumevanje tega članka moram eksplicitno opozoriti na razliko med toplogrednim učinkom in dodatnim toplogrednim učinkom.”, bi nas podučil g. Dolinar. Kar potem opisuje, je lahko le semantična razlika, ne fizikalna. če za hip privzamemo da domnevni „toplogredni učinek“ dejansko predstavlja fizikalno realnost, jo morajo naše enačbe opisati povsem enako, pa naj bo zračna vsebnost CO2 300 ali 400 ali 2000 ppmv (volumskih delov na milijon), ne glede na razlog spremembe zračne vsebnosti CO2, ter prav tako ne glede na delež naravnega povečanja koncentracije v primerjavi s tistim, ki je posledica človekovih dejavnosti. Dolinarjev »dodatni toplogredni učinek« je pač samo razlika med vrednostjo modela za npr. današnjih 400 ppmv, in vrednostjo taistega modela pri 300 ppmv (kolikor naj bi bila zračna koncentracija CO2 ob začetku XX stoletja).


Kar nam g. Dolinar zatrjuje o (predvidoma temeljnem?) “toplgrednem učinku” pa je sploh zavajajoče. Takole pravi: “Toplogredni učinek pojasnjuje, zakaj je povprečna temperatura Zemlje za 33°C večja (približno 15°C namesto –18°C), kot bi bila ob sevalnem ravnovesju brez predpostavljenega učinka.” Seveda, g. Dolinar le povzema že dolgo znano domnevo.


Zavestno tvegam, da bodo nekateri bralci že ob pogledu na naslednje enačbe dobili ošpice, a žal brez enačb tega ni mogoče pojasniti. Torej prosim za potrpljenje. Izračun, ki ga tukaj navajam je sicer napačen iz vsaj 5 razlogov, vendar ga najdemo zelo pogosto v literaturi, celo v univerzitetnih učbenikih (!), zato mu bomo sledili, in pokazali zaenkrat le na eno hudo napako, kasneje ob morebitni naslednji priložnosti pa še na ostale.


Res je, da imajo navedene številke svojo podlago v termodinamiki. Vrednost –18°C dobimo, če ravnovesno temperaturo Zemlje izračunamo s pomočjo Stefan-Boltzmannove enačbe sevanja idealnega črnega telesa, popravljenega za neidealno „sivo“ telo, ob znanem vstopnem sevanju Sonca. Gostota sevalne moči Sonca na površinsko enoto, izmerjena s sateliti v zemeljski orbiti znaša:


j* = 1361 W/m2


Ker je zemlja okrogla in se vrti okoli lastne osi, sprejme le del tega sevanja. Na poševni površini je gostota sevalne moči sorazmerna kvadratu kosinusa vpadnega kota sevanja, zato moramo upoštevati faktor ½ , pa še enak faktor je treba upoštevati, ker je na nočni strani vstopno sevanje enako nič, torej skupno ¼, ali v povprečju:


j* = j*/4= 1361/4 = 340,25 W/m2


Del sončnega sevanja se na vrhni plasti oblakov, vodnih in ledenih površinah, ter svetlejšem ozemlju reflektira nazaj v vesolje in ta delež ne prispeva ogrevanju atmosfere. Povprečni albedo (delež reflektiranega sevanja) znaša a = 0,306. Toda absorbirano sevanje (1a) segreva površje, od tod faktor ~0,7 (kar je zadnjič zmotilo g. Dolinarja).

če naj bo Zemlja dolgočasovno v sevalnem ravnovesju, mora izsevati v povprečju enako količino toplote, kot jo sprejme, toda izsevana toplota bo seveda v IR delu spektra, kjer atmosfera ni popolnoma prozorna, zato ta del sevanja vpliva na temperaturo atmosfere.


Jožef Stefan je ugotovil, da je gostota sevalne moči idealnega črnega telesa odvisna od četrte potence absolutne temperature (izražene v kelvinih, 0K = –273°C) telesa, ki seva:


j* = σT4


Vrednost Stefanove konstante pa je σ = 5,6704×108 Wm−2K−4. Ker pa Zemlja ni idealno črno telo, moramo v tej enačbi upoštevati albedo in tudi povprečni faktor emisivnosti ε, ki ga ponavadi privzamemo, da je za Zemljo enak 1. Popravljena enačba se glasi:


(1−a)j* = εσT4


če iz tega izrazimo temperaturo in namesto j* vzamemo 24-urno povprečje j* :


T = [(1a)j* / εσ]1/4 = [0.7×340 / 5,67×108]1/4 = 254.5K


če od absolutne temperature odštejemo 273 dobimo (približno) –18°C.To je teoretično izračunana temperatura na meji med neidealno črnim (sivim) telesom ter vakuumom. In kje vladajo take razmere? če si boste še enkrat ogledali sliko 12 na moji spletni strani <http://www-f9.ijs.si/~margan/CO2/>, boste ugotovili, da je temperatura zares okoli –18°C na 5km višine (kjer tako gostota atmosfere kot pritisk padeta na približno polovico njune površinske vrednosti)! Kje pa je v ozračju temperatura (povprečnih) 288K, oziroma 15°C? Jasno, ob površju planeta (ker velja tim. kontinuitetna enačba: ob enakomernem pretoku energije mora biti na meji dveh različno gostih plasti temperatura enaka).


Sicer pa omenjena slika 12 prikazuje (znotraj troposfere!) izentropične in adiabatne razmere (kadar ni transporta snovi in se entropija ohranja, denimo v mirnem ozračju zgodaj zjutraj jasnega dne), kjer temperatura pada linearno z višino do kakšnih 12km (tropopavza), kjer je ponavadi 218K (–55°C), gostota ozračja in pritisk pa znašata le 20% površinske vrednosti. Naprej, višje, dominirajo drugi fizikalni procesi, zato se tam temperatura spreminja drugače.


V izentropičnih okoliščinah veljajo naslednja razmerja:


T2 / T1 = (p2 / p1)(γ–1)/γ = (ρ2 / ρ1)(γ–1)


Torej razmerje temperatur je enako potenčni funkciji razmerja pritiskov, oziroma gostot. Pri tem je γ (gama) adiabatni indeks, razmerje specifičnih toplot ob konstantnem pritisku Cp in konstantnem volumnu Cv, ali še bolj preprosto, γ = (f+2)/f, kjer je f število prostostnih stopenj plinskih molekul (smeri gibanja, rotacij, oscilacij). Za dvoatomne molekule (zrak sestavljata pretežno N2 in O2) je f = 5 (3 smeri, 1 rotacija, 1 oscilacija), zato je vrednost adiabatnega indeksa za zrak γ = 7/5.


Torej je temperatura ob površju večja zaradi adiabatskega ogrevanja, v povprečju je v Zemljini atmosferi do višine 12km višinska sprememba okoli 6,4°C/km, v popolnoma suhem zraku pa 10°C/km. To pomeni da v pogojih ko ni večjih divigovanj toplega zraka ne more priti do toplejše zračne plasti na večji višini. Zakaj pa je nad t.i. inverzijsko plastjo temperatura višja, sem že pojasnil.


Kakorkoli se že izvijate, g. Dolinar, Trenberthova shema “radiacijskega ravnotežja” Zemlje bodisi primerja hruške in jabolka, ali pa trdi, da je dolgoročno izstopno sevanje večje od vstopnega. če prvo, potem je Trenberthov argument sploh skregan z znanostjo. če drugo, potem je pa skregan s fiziko. A skušajva si to zadnje predočiti na preprosteši način.


Recimo, da imava parkirišče, na katerga lahko avtomobili prihajajo z leve, in odhajajo na desno. Iz razmerja med prihodi in odhodi lahko ugotoviva:


  • če več avtomobilov prihaja kot jih odhaja, se parkirišče polni (Zemlja se ogreva)

  • če več vozil odhaja kot prihaja, se prarkirišče prazni (Zemja se ohlaja)


Parking_Place


Vendar se v nobenem primeru ne more zgoditi, da bi dolgočasovno vstopalo manj avtomobilov, kot jih izstopa, pa bi se parkirišče polnilo – ker bi to pomenilo, da parkirišče nekako ustvarja nove avtomobile iz nič!


A dejansko Trenberth (če predpostavimo, da ne primerja hrušk in jabolk) trdi točno to: da se Zemlja ogreva (parkirišče polni), in da je izstopno sevanje večje od vstopnega (več avtomobilov odhaja kot jih prihaja). To je celo logično nemogoče, ne le fizikalno!


Zares pa ste me razjezili, ko ste v nemar vzeli ime francoskega matematika Fourierja, katerega enačbe in metode v fiziki uporabljamo tako pogosto, da bi se nam res podrl svet, če bi Fourier res matematično nakazoval t.i. tplogredni učinek, kot ga vi razumete. Zato moram tu dodati eno kolikor se da kratko lekcijo.

O zgodovini toplogrednega učinka


Že kar običajno je postalo, da zagovornik določene teze izbere “začetek zgodovine”, ki njegovi trditvi najbolj ustreza, in zanemari vse, kar se je zgodilo prej. A to je politika in namen politične argumentacije je prepričevanje ljudi, tako kot pri komercialni reklami, zato tudi ko uporablja posamezne elemente znanosti, se načel znanstvenega sklepanja ne drži dosledno.


Ker se v tej debati vendarle držimo znanosti, najprej natančneje definirajmo problem: za našo razpravo ni ključna zgodovina klimatologije, ampak, zgodovina t.i. toplogrednega učinka CO2.


V znanosti velja kot prvi, ki je matematično obdelal tezo o toplogrednem učinku CO2, švedski kemik Svante August Arrhenius (1896)i, pri čemer je sam obstoj učinka povzel po doktorski dizertaciji Johna Tydallaii. Kot vir za svoj matematični opis toplogrednega učinka CO2 je Arrhenius citiral francoskega matematika Jeana Baptista Josepha Fourierja: “Fourier je zatrdil, da ozračje deluje kot steklo tople grede, ki prepušča svetle žarke Sonca [vidno svetlobo], a zadržuje temne žarke [infrardeče sevanje] s tal.” (Arrhenius 1896, str. 237). A Fourier ni napisal nič takega. V svojem delu iz leta 1824iii, v katerem se je ukvarjal z vprašanjem temperature zemeljskega ozračja, je (glede možne analogije s toplo gredo) zapisal: “… če bi sloji, iz katerih je sestavljeno ozračje, obdržali svojo gostoto s prozornostjo, a hkrati izgubili sposobnost gibanja, ki je zanje značilna [konvekcija], bi lahko povzročili učinek, ...”. Fourier je pač vedel, da se topla greda segreje, ker steklo prepušča sončno svetlobo, ki ogreva tla, ne dovoli pa ogretemu zraku, da se dviga – pri tem neprepustnost stekla za (nekatere) infrardeče frekvence bolj malo prispeva k ogrevanju.


Ameriški fizik Robert Williams Wood je že leta 1909 ekperimentalno dokazal, da je Arhheniusova predpostavka napačna. Izdelal je dve “topli gredi”: eno je pokril s steklom (ki ne prepušča nekaterih frekvenc v infrardečem spektru), drugo pa z brušeno ploščo, izdelano iz kamene soli (ki te frekvence prepušča). V prvem poskusu se je “topla greda” pokrita s kameno soljo ogrevala hitreje kot druga pokrita s steklom, kar je bila posledica dejstva, da je kamena sol prepuščala tudi infrardeče sevanje Sonca. V drugem poskusu je nad obe “topli gredi” postavil dodatno stekleno ploščo, ki je blokirala infrardeče sevanje Sonca, in ugotovil, da je bila razlika med obema “toplima gredama” sedaj manj kot 1°C.iv


V svojem delu iz leta 1896 je Arrhenius zatrdil, da bi podvojitev zračne vsebnosti CO2 povišala temperature za 5-6°C, in to linearno, torej ob vsaki podvojitvi (mimogrede, Arrhenius je to videl kot pozitivno, da bi tako lahko preprečili ledeno dobo). A kmalu po objavi Arrheniusove teze je vrsta znanstvenikov (med prvimi prav tako slavni švedski fizik Knut Ångström) eksperimentalno dokazala, da odnos med zračno vsebnostjo CO2 ter temperaturo ne more biti tako preprost. Namreč CO2 lahko absorbira infrardeče sevanje, ki ga Zemlja oddaja, v le nekaj ozkih območjih frekvenčnega spektra. Zato že 20 ppmv (volumskih delov na milijon) CO2 “ujame” večino izhodnega infrardečega sevanja v področjih, kjer CO2 IR absorbira; podvojitev zračne koncentracije CO2 torej ne more “ujeti” več kot preostalnek (za bralce, ki jih zanimajo znanstvene podrobnosti je učinek pojasnjen tukaj http://www.john-daly.com/artifact.htm) – dodatni ogrevalni prispevek CO2 torej z rastjo zračne koncentracije logaritmično upada, zato o kakšnem “podivjanem” toplogrednem učinku zaradi naraščanja atmosferskega CO2 (iz kakršnihkoli razlogov) ne more biti govora.


Arrheniusova hipoteza o obsegu ogrevalnega učinka zračnega CO2 je torej temeljla na napačnih fizikalnih predpostavkah in znanstveno je bila razvrednotena že kmalu po njenem nastanku – bila je pač še ena “lepa hipoteza, ki so jo ubila grda dejstva”. Da se je v 1980tih letih triumfalno vrnila, ni zasluga znanosti, ampak politike. A ker naj bi tu govorili le o znanosti, naj tistim, ki jih politični vidik vseeno zanima, samo predlagam opis na temle viru: http://ciklon.si/stran/?p=16212.


G. Dolinar, že v prvem delu se vam je zapisalo, da smo “zanikovalci” ujeti v nekem preteklem času: “[Leto 1990 mi je zanimivo, ker se mi zdi, da] je laična slika o klimatologiji obstala v tem letu”. Prej napisano naj bo omejena demonstracija, da »zanikovalci« dokaj dobro poznamo zgodovino t.i. toplogrednega učinka še precej pred letom 1990. Pa tudi po tem. Zato lahko dokumentirano potrdimo, da tudi vaša naslednja trditev (iz prvega dela) ne velja: “A ti dokazi [da je za segrevanje zadnjih 50 let kriv večinoma človek] so bili takrat za večino klimatologov še neprepričljivi — in to upravičeno —, da bi nakazovali na človeški vpliv.”


Dejansko je takorekoč oče sodobne (politične) teze o antropogenem ogrevanju ozračja James Hansen že 24. junija 1988 pred komisijo senata ZDA kategorično trdil, da je ogrevanje v 20. stoletju posledica človeških izpustov toplogrednih plinov.v Hansen je senatno komisijo strašil z naslednjo sliko (brez črne krivulje, ki kaže potek dejansko izmerjenih temperatur do leta 2012):




JamesHansen_Predictions_vs_SateliteData


Istega leta so tudi ustanovili Medvladni odbor za podnebne spremembe (IPCC) in ta je v svojem prvem poročilu (FAR – 1990)vi napisal “[…] izpusti, ki izhajajo iz človeških dejavnosti, bistveno povečujejo zračne koncentracije toplogrednih plinov ogljikovega dioksida, metana, klorofluoroogljikov (CFC) in dušikovega oksida. Ta povečanja bodo ojačala toplogredni učinek […]”. In še: “Na osnovi rezultatov trenutnih modelov napovedujemo: po IPCC scenariju business as usual (scenarij A) [človeških] izpustov toplogrednih plinov, rast povprečnih globalnih temperatur po približno 0,3°C na desetletje (z obsegom nezanesljivosti od 0,2°C do 0,5°C na desetletje), kar je več kot zapaženo v toku zadnjih 10.000 let.” (IPCC FAR, Executive Summary). Morda, kot trdi B. Dolinar, so v 1990tih letih “ti dokazi [o antropogenih vzrokih ogrevanja] so bili takrat za večino klimatologov še neprepričljivi”, a če so res tako mislili, so le zasebno – javno so skozi svoje najbolj eminentne organizacije nesporno trdili, da so prav človeški izpusti toplogrednih plinov poglavitni krivec za zapaženo ogrevanje, in da bodo nadaljni antropogeni izpusti privedli do katastrofalnega dviga temperatur. V zadnjih dveh poročilih IPCC je ta trditev sicer nekoliko manj kategorična, sedaj zatrjujejo da je „najbolj verjetno („extremely likely“), da je vsaj polovica ogrevanja v preteklem stoletju posledica človeških izpustov toplogrednih plinov“.


Prav nasprotno je torej res: v 1990tih letih je bilo zelo malo znanstvenikov, ki bi izražali mnenja proti tezi o antropogenem ogrevanju. Eden redkih je bil fizik Freeman Dyson (Einsteinov “naslednik” na univerzi Princeton), ki je opozarjal, da vsebujejo računalniški modeli, na katere se zanaša IPCC, množico variabilnih parametrov (fudge factors), ki so prilagojeni na skladnost s trenutnim podnebjem, zato se rezultati bolj ali manj skladajo z izmerjenimi podatki. “Ampak, nobenega razloga ni, da bi modeli z enakimi vrednostmi parametrov pravilno opisali dogajanje v svetu z drugačno kemijo, na primer, v svetu s povečano vsebnostjo CO2 v ozračju.”vii


To je v znanosti racionalno obnašanje: v 1990tih letih je imela trditev o katastrofalnem ogrevanju podnebja zaradi človeških izpustov pač samo status hipoteze. V takih okoliščinah je mogoče izraziti le znanstveno utemeljen dvom o teoretičnih predpostavkah (kot Freeman Dyson), očitno še ni bilo mogoče oceniti, kako se rezultati klimatskih modelov skladajo z izmerjeno realnostjo. Zato se so se znanstveno utemeljeni ugovori tezi o katastrofalnem antropogenem ogrevanju pričeli vse pogosteje pojavljati v strokovnih člankih, objavljenih po letu 2000, ko je postajalo vse bolj očitno, da so napovedi IPCC vse dlje od izmerjenega obnašanja podnebja.


In če bi g. B. Dolinar preletel spiske znanstvenih člankov, ki jih citiram, bi se lahko prepričal, da jih je bila velika večina objavljenih po letu 2000.


Dejansko je vera v katastrofalno antropogeno ogrevanje tista, ki temelji na teoretičnih modelih iz 1990tih let (in IPCC še vedno stavi na v osnovi enake) – podnebni skepticizem (ali “zanikovalstvo”) pa izhaja predvsem iz znanstvenih objav po letu 2000.



iSvante Arrhenius, 1896, On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground, London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (fifth series), April 1896. vol 41, pages 237–275 - http://www.globalwarmingart.com/images/1/18/Arrhenius.pdf



iiTyndall J., 1861, "On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, Conduction.-The Bakerian Lecture.", The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 4, Vol. 22, pp. 169-194, 273-285.



iiiFourier J (1824). "Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires". Annales de Chimie et de Physique 27: 136–67.



ivWood, R. W. (1909). "Note on the Theory of the Greenhouse". The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, Vol. 17, pp. 319–320. - http://wmconnolley.org.uk/sci/wood_rw.1909.html



vGlobal Warming Has Begun, Expert Tells Senate. By PHILIP SHABECOFF, Special to the New York Times - Published: June 24, 1988 http://www.nytimes.com/1988/06/24/us/global-warming-has-begun-expert-tells-senate.html



viClimate Change, The IPCC Scientific Assesment; Cambridge University Press 1990 - http://www.ipcc.ch/ipccreports/far/wg_I/ipcc_far_wg_I_full_report.pdf



viiFighting climate 'fluff'. Lawrence Salomon, National Post - http://www.nationalpost.com/news/story.html?id=985641c9-8594-43c2-802d-947d65555e8e