Linjära temperaturtrender har blivit något av en stridsfråga i klimatdebatten. När det visar sig att en viss tidsperiod, såsom den nuvarande uppvärmningspausen, får en låg beräknad linjär temperaturtrend utan statistisk signifikans så hettar klimatdebatten till, inte sällan med okvädinsord och personangrepp. Ett favoritargument från vissa håll är att temperaturtrenderna blir låga på grund av att de tidsperioder man gör beräkningen för är för korta. Jag har gjort en en skeptisk analys av detta argument och fann att det inte är välgrundat. Analysen gav också överraskande resultat om hur uppvärmningspausens linjära temperaturtrender varierar med tiden, nämligen ett linjärt avtagande.
Som vi ofta har framhållit här på Klimatupplysningen så är uppvärmningspausen (hiatus på engelska) ett vedertaget vetenskapligt begrepp som diskuteras i FNs klimatpanels (IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change) senaste vetenskapliga rapport från 2013, The Physical Science Basis. Jag anser att vi därmed har en fast vetenskaplig grund att stå på för att diskutera uppvärmningspausen och dess betydelse.
Läs mer: Uppvärmningspausen och IPCC. Pehr Björnbom, Klimatupplysningen 2013-10-04.
Läs mer: Uppvärmningspausens orsak och verkan enligt IPCC. Pehr Björnbom, Klimatupplysningen 2013-10-11.
Men uppvärmningspausen är inte populär bland vissa som, av skäl som man bara kan gissa sig till, tydligen gärna skulle se att den inte fanns. Därför ser man olika argument i klimatdebatten där det hävdas att den bara är något som skeptiker påstår finns. Genom att den beräknade temperaturtrenden för den senaste 18-årsperioden är så liten är den inte statistiskt signifikant.
Läs mer: Signifikans hos uppmätt uppvärmning och uppmätt hjärtdöd. Pehr Björnbom, Klimatupplysningen 2015-01-16.
De som ogillar uppvärmningspausen menar då att detta bara är en följd av att skeptiker använder en för kort tidsperiod, i detta fall 18 år, för att beräkna temperaturtrenden.
Men detta argument är felaktigt. Det är nämligen vanligt att temperaturtrender för 18-årsperioder är statistiskt signifikanta. Längden på tidsperioden är inte avgörande för signifikans i detta fall. Att den senaste 18-årsperioden inte visar en statistiskt signifikant uppvärmning är en följd av att temperaturtrendens värde för 18-årsperioder har fallit under flera föregående år.
Det är för övrigt anmärkningsvärt att de heta diskussionerna om uppvärmningspausen vart efter har handlat om allt längre tidsperioder. Först var det tio år eller till och med kortare perioder som diskuterades. När FNs klimatpanel diskuterar saken i sin senaste vetenskapliga rapport är det femtonårsperioder de analyserar. Och nu är vi alltså uppe i artonårsperioder.
Här följer två olika beräkningar med hjälp av en trendkalkylator som finns på nätet. Jag har gjort beräkningar för tidsperioder av två olika längder, 18 år och 17 år. I varje beräkningsfall har den linjära temperaturtrenden beräknats för sju olika slutdatum för perioder av den valda längden. Det senaste slutdatumet är årsskiftet 2014/2015 som betecknas 2015 och motsvarande perioder på 18 år respektive 17 år är 1997-2015 respektive 1998-2015 (1997 står för årsskiftet 1996/1997 etc.).
Kalkylatorn ger ett värde på temperaturtrenden för den valda perioden med felgränser som avser ett konfidensintervall med konfidensgraden cirka 95%. Man kan välja olika temperaturserier. Jag har valt HadCRUT4. Man kan naturligtvis själv lätt göra om beräkningarna med den temperaturserie som man föredrar.
Beräkning 1: Tidsperioder på 18 år
1991-2009: 0.205 ±0.117 °C/decade (2σ)
1992-2010: 0.209 ±0.116 °C/decade (2σ)
1993-2011: 0.186 ±0.111 °C/decade (2σ)
1994-2012: 0.139 ±0.111 °C/decade (2σ)
1995-2013: 0.106 ±0.111 °C/decade (2σ)
1996-2014: 0.096 ±0.109 °C/decade (2σ)
1997-2015: 0.064 ±0.103 °C/decade (2σ)
Ovanstående resultat för perioder på 18 år har plottats i följande diagram:
Beräkning 2: Tidsperioder på 17 år
1992-2009: 0.220 ±0.129 °C/decade (2σ)
1993-2010: 0.188 ±0.123 °C/decade (2σ)
1994-2011: 0.165 ±0.120 °C/decade (2σ)
1995-2012: 0.118 ±0.120 °C/decade (2σ)
1996-2013: 0.102 ±0.121 °C/decade (2σ)
1997-2014: 0.059 ±0.113 °C/decade (2σ)
1998-2015: 0.059 ±0.113 °C/decade (2σ)
Ovanstående resultat för perioder på 17 år har plottats i följande diagram:
För 18-årsperioder fram till en tidsperiod omkring 1994-2012 (enligt första beräkningen) har temperaturtrenderna varit statistiskt signifikanta (dvs. värdet noll finns inte inom konfidensintervallet). Från tidsperioden 1991-2009 har dessa trender stadigt sjunkit från värden över 0,2 grader per decennium till mindre än en tredjedel av detta för den senaste perioden. För 17-årsperioder ser vi precis samma mönster med endast små skillnader i trendvärdena jämfört med 18-årsperioder.
Denna stadigt sjunkande temperaturtrend illustreras av de två diagrammen, där de blå punkterna är mittvärdet och de två andra punkterna visar övre och undre gräns för konfidensintervallet. Märkligt nog avtar temperaturtrenden enligt en linjär trend (trendernas trend med andra ord) som går över i negativa temperaturtrender om ett par år.
Övergång från statistiskt signifikanta konfidensintervall till icke-signifikanta markeras av att den gula linjen för den undre gränsen skär nollaxeln. Dessförinnan innehåller konfidensintervallen inte noll och är alltså signifikanta, därefter innehåller de noll och är alltså icke-signifikanta.
Ett lurigt sätt att beräkna trenderna är att med 2015 som slutdatum gå allt längre bakåt i tiden. Då blir naturligtvis konfidensintervallen för de kortaste tidsperioderna icke-signifikanta medan när dessa blir tillräckligt långa, säg 20-25 år, så får man signifikans. Då drar man slutsatsen att18-årsperiodens konfidensintervall är icke-signifikant därför att tidsperioden är för kort.
Här har jag visat att detta är ett felaktigt resonemang genom att i stället beräkna konfidensintervall för 18-årsperioder allt längre bak i tiden. De intervall som ligger en bit bak i tiden blev signifikanta eftersom temperaturtrenden då var större än nu under den fullt utvecklade uppvärmningspausen. Temperaturtrenden har nu sjunkit såpass att konfidensintervallet blivit icke-signifikant och om temperaturtrenden fortsätter att sjunka, som den räta linjen i diagrammet antyder, så kommer detta även de närmaste åren att fortsätta att vara icke-signifikant.
Det ovannämnda felaktiga resonemanget leder fel därför att man varierar både tidsperiodens längd och var tidsperiodens mittpunkt befinner sig på tidslinjen. Man har gjort några få beräkningar på ett osystematiskt sätt och tror sig se något. Men detta blir fel eftersom man inte har tagit reda på den mer fullständiga bild som framträder om fler beräkningar görs. För att få en sådan fullständigare bild måste man variera tidsperiodens längd respektive mittpunkt systematiskt som vi har gjort i denna analys. Vi finner att det är viktigare var tidsperiodens mittpunkt är förlagd på tidslinjen än hur lång perioden är när tidsperioderna är i aktuellt längdintervall på 17-18 år.
Som vi sett i tidigare blogginlägg om uppvärmningspausen så har FNs klimatpanel i sin prognos för perioden 2016-2035 räknat med som lägsta möjliga uppvärmning att en uppvärmningspaus kan fortsätta till 2035.
Läs mer: Signifikans hos uppmätt uppvärmning och uppmätt hjärtdöd. Pehr Björnbom, Klimatupplysningen 2015-01-16.
Om vi får en så lång uppvärmningspaus skulle vi förmodligen se samma fenomen med mycket längre tidsperioder än arton år. När vi går in i en uppvärmningspaus på till exempel 30 år så är temperaturtrendens konfidensintervall för trettioårsperioden först statistiskt signifikant. Men temperaturtrendens värde avtar med tiden. Även för en sådan period blir därför konfidensintervallet icke-signifikant när temperaturtrenden avtagit tillräckligt mycket och vi har uppnått den fullt utvecklade 30-åriga uppvärmningspausen. Men hur det blir med den saken får framtiden utvisa. Vi vet ju inte hur lång den här uppvärmningspausen kommer att bli, den kan lika gärna stanna vid arton år som att bli betydligt längre. Klimatvetenskapen har ingen möjlighet att svara på hur länge en pågående uppvärmningspaus kommer att fortsätta.
Till slut kan vi konstatera att uppvärmningspausen är verklig och att den kan komma att få, och kanske redan har, stor betydelse för riskbedömningen av klimatförändringarna. Hur lång och betydelsefull den blir är oavgjort och endast framtiden kan utvisa hur det blir.
Uppdatering 2015-01-23
Olle R har i kommentar #14 gjort beräkningar med perioder på 60 år. Tack Olle! Hans resultat tycker jag är så intressanta så att jag ger dem här också i denna uppdatering:
Beräkning 3: Tidsperioder på 60 år
1940-2000: 0.052 ±0.023 °C/decade (2σ)
1941-2001: 0.057 ±0.023 °C/decade (2σ)
1942-2002: 0.063 ±0.023 °C/decade (2σ)
1943-2003: 0.069 ±0.024 °C/decade (2σ)
1944-2004: 0.076 ±0.024 °C/decade (2σ)
1945-2005: 0.084 ±0.023°C/decade (2σ)
1946-2006: 0.091 ±0.023 °C/decade (2σ)
1947-2007: 0.096 ±0.023 °C/decade (2σ)
1948-2008: 0.101 ±0.023 °C/decade (2σ)
1949-2009: 0.103 ±0.023 °C/decade (2σ)
1950-2010: 0.107 ±0.023 °C/decade (2σ)
1951-2011: 0.110 ±0.023 °C/decade (2σ)
1952-2012: 0.112 ±0.022 °C/decade (2σ)
1953-2013: 0.116 ±0.022 °C/decade (2σ)
1954-2014: 0.121 ±0.021 °C/decade (2σ)
1955-2015: 0.123 ±0.021 °C/decade (2σ)
Här följer dessa resultat plottade på samma sätt som förut. Jag har inte lagt in någon trendlinje i diagrammet eftersom kurvan inte är linjär.
Mitt förslag till en förenklad tolkning av kurvans form bygger på följande diagram från mitt blogginlägg Inte så hett: En trend mot lägre klimatkänslighet.
Om vi antar att den sextioåriga trenden bestäms av växthusgasernas strålningseffekt så skall den förklaras av den blå kurvan i diagrammet. Denna kurva är den underliggande trenden när man eliminerat de antagna sextioåriga oscillationerna. Sextioårstrender skall inte påverkas av dessa oscillationer utan endast av den blåa kurvan.
Eftersom den blåa kurvan i Bengtsson-Schwartzdiagrammet har en platå efter 1940 och därefter böjer av uppåt till en maximal lutning onkring 1980 så blir sextioårstrenden för 1940-2000 låg. Därefter stiger denna med tiden, snabbare i början fram till slutdatum 2008.
Men den blå kurvan i Bengtsson-Schwartzdiagrammet böjer sedan av nedåt för att sedan öka rätlinjigt från 1990 och framåt. Detta avspeglar sig i sextioårstrenderna så att de börjar öka långsammare. Om den rätlinjiga avslutande delen av den blå kurvan i Bengtsson-Schwartzdiagrammet fortsätter i framtiden så bör sextioårstrenderna stabilisera sig strax över värdet för slutdatum 2015. Alltså det vi ser är i så fall en asymptotisk insvängning mot detta värde.
Om detta värde är säg 0,14 grad C per decennium så blir den underliggande temperaturstegringen (borträknat sextioårsoscillationen) år 2100 lika med 1,2 C, vilket klarar tvågradersmålet. Men för att vi skall få en linjärt ökad växthusgasforcing så måste växthusgashalterna (räknade som ekvivalenta koldioxidhalter) stiga exponentiellt. Ett sådant resonemang får inte mig att uppleva att risken för klimatkatastrof är överhängande, vilket jag tycker är den syn som också genomsyrar samtalet mellan de två klimatprofessorena John Christy och Kerry Emanuel:
Läs mer: Samtal mellan klimatprofessorerna John Christy och Kerry Emanuel. Pehr Björnbom, Klimatupplysningen 2014-04-11.
Läs mer:Samtal mellan klimatprofessorerna John Christy och Kerry Emanuel, del 2. Pehr Björnbom, Klimatupplysningen 2014-06-06.
The post Skeptisk analys av uppvärmningspausens linjära temperaturtrender appeared first on Stockholmsinitiativet - Klimatupplysningen.
