Független kutatók két új, lektorált tanulmánya megerősíti, hogy az éghajlati modellek túlbecsülik a légköri felmelegedést, és a probléma az ...
Független kutatók két új, lektorált tanulmánya megerősíti, hogy az éghajlati modellek túlbecsülik a légköri felmelegedést, és a probléma az idő múlásával csak rosszabbodott, nem pedig javult.
Az egyik tanulmányt Dann Mitchell és munkatársai (2020) "A legutóbbi trópusi hőmérsékleti trendek vertikális profilja: Perzisztens modellek a belső változékonyság összefüggésében" címmel tették közzé az Environmental Research Letters folyóiratban (1), a másikat pedig Ross McKitrick és John Christy (2020) "Átfogó felmelegedési torzítás a CMIP6 troposzférikus rétegekben" címmel publikálta az Earth and Space Science folyóiratban. (2)
Mitchell és munkatársai a felszínt, a troposzférát és a sztratoszférát vizsgálták a trópusok felett. McKitrick és Christy a trópusi és a globális alsó és középső troposzférát elemezték. Mindkét cikk a legújabb generációs ("Coupled Model Intercomparison Project version 6" vagy CMIP6) klímamodellek nagy mintáit teszteli, vagyis azokat, amelyeket a következő IPCC jelentéshez használnak, és összehasonlítja a modell kimenetelét az 1979 utáni megfigyelésekkel.
McKitrick és Christy 38 modellt vizsgálhattak meg, míg Mitchell és munkatársai 48 modellt néztek meg. A puszta szám is elgondolkodtató, hogy miért van szükség ilyen sokra, ha a tudomány egyetért. Mindkét cikk "utólagos előrejelzéseket" vizsgált, amelyek a közelmúlt történelmi hőmérsékleteinek rekonstrukciói a megfigyelt üvegházhatású gázok kibocsátására és más változásokra (pl. Aeroszolok és napenergia kényszer) reagálva. A két tanulmányból kiderül, hogy a modellek meghaladják a történelmi felmelegedést a felszín közeléből indulva a felső troposzférán keresztül, a trópusokon és globálisan.
Mitchell és munkatársai 2020
Mitchell és munkatársai egy korábbi tanulmányban azt vizsgálta, hogy az lehet-e a probléma, hogy a modellek felerősítik a felszíni felmelegedést, amikor bizonyos magasságba emelkednek, vagy helyesen határozzák meg a függőleges erősítést, de túl sok felszíni felmelegedéssel kezdik. A rövid válasz mindkettő.
Az alábbi ábrán a modell által előre jelzett felmelegedési trendek láthatók a trópusokon (20S és 20N) (vízszintes tengely) a magassággal (függőleges tengely) szemben. Ahol a trendnagyságok átlépik a nulla vonalat, körülbelül ott kezdődik a sztratoszféra. A piros jelenti azon modelleket, amelyek belsőleg szimulálják az óceánt és a légkört. Kék: azon modellek, amelyek figyelembe veszik a megfigyelt tengerfelszíni felmelegedést, és csak szimulálják a levegő hőmérsékletének alakulását. Fekete vonalak: megfigyelt trendek. A kék adatok még mindig magasak a megfigyelésekhez képest, különösen a 100-200 hPa szintnél (felső-középső troposzféra).
Összességében megállapításaik a következők:
"Jelentős felmelegedési torzításokat találunk a CMIP6 modellezett trendekben, és megmutatjuk, hogy ezek az elfogultságok a felületi hőmérséklet torzításaihoz kapcsolódnak (ezek a modellek irreálisan nagy globális felmelegedést szimulálnak)."
"Megjegyzendő, hogy 1998 és 2014 között a CMIP5 modellek melegedése átlagosan 4-5-ször gyorsabb, mint a megfigyelések, és az egyik modellben a felmelegedés 10-szer nagyobb, mint a megfigyelések."
"A troposzféra mélységében egyetlen modell megvalósulása sem fedi az összes megfigyelési becslést. Van azonban némi átfedés a RICH megfigyelések és a legalacsonyabb modellezett tendencia között, amely megfelel a NorCPM1 modellnek."
"A CMIP6 modellekre összpontosítva megerősítettük Mitchell és munkatársainak (2013) eredeti megállapításait: először is, a modellezett troposzférikus trendek torzítják a meleget a troposzférában (és különösen a felső troposzférában, körülbelül 200 hPa körül), másodszor, hogy ezek az előítéletek a felmelegedés torzításaihoz köthetők. Mint ilyen, nem látunk javulást a CMIP5 és a CMIP6 modellek között." (Mitchell és munkatársai 2020)
Különdíjat érdemel a kanadai modell! "Felhívjuk a figyelmet a CanESM5 modellre: ez a troposzféra legnagyobb felmelegedését szimulálja, nagyjából hétszer nagyobbat, mint a megfigyelt tendenciák." A kanadai kormány a CanESM modellekre támaszkodik, "hogy tudományos alapú mennyiségi információkat nyújtson az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás és mérséklés megalapozásához Kanadában és nemzetközi szinten".
Bár a fenti ábra biztatónak tűnik a sztratoszférában, Mitchell és munkatársai azt találták, hogy ezek a modellek is rosszak. Túl kevés lehűlést jósolnak 1998 előtt és túl sokat utána, és a hatások lineáris tendenciával szűnnek meg. A GHG (üvegházhatású gáz kibocsátás) függőleges "ujjlenyomata" a modellekben felmelegedik a troposzférában és lehűl a sztratoszférában. A modellek előrejelzése szerint a folyamatos sztratoszférikus lehűlésnek a kilencvenes évek vége után is folytatódnia kellett volna, de a megfigyelések szerint ebben a században nincs ilyen lehűlés. A szerzők szerint a probléma az, hogy a modellek nem megfelelően kezelik az ózonréteget károsító hatásokat.
A fenti diagram az 1998-2014 közötti időszakra összpontosít. Hasonlítsuk össze a piros adatokat a fekete vonalakkal. A piros vonalak a klímamodell kimenetei a betáplálás után a megfigyelt GHG-ben és más kényszerben ezen az intervallumon keresztül. Az előre jelzett trendek nem egyeznek a megfigyelt trendprofillal (fekete vonal) - alapvetően nincs átfedés. Túlságosan melegednek a troposzférában, és túlságosan hűlnek a sztratoszférában. A modellek arra kényszerítése, hogy az előírt tengeri felszíni hőmérsékletet (kék) használják, ami gyakorlatilag a "helyes" választ adja a modellre a felszín nagy részén, enyhíti a problémát a troposzférában, de nem a sztratoszférában.
McKitrick és Christy 2020
Christy és McKitrick korábban összehasonlították a modelleket a trópusi középső troposzféra megfigyeléseivel, és bizonyítékot találtak minden modell melegedési elfogultságára. Ez egyike azoknak a tanulmányoknak, amelyeket a trópusi troposzférikus meleg torzításokról készítettek. Az IPCC idézi a munkáját (és másokét is), és elfogadja az eredményeket. Új cikkük azt mutatja, hogy ahelyett, hogy a probléma a legújabb modellekben csökkenne, inkább rosszabbodik. Az elfogultság megfigyelhető a trópusok alsó és középső troposzférájában, de globálisan is.
Megvizsgálták az első 38 modellt a CMIP6 együttesben. Mint Mitchell és munkatársai az egyes modellek első archivált futtatását használták. Íme az 1979-2014 közötti felmelegedési trend együtthatói (függőleges tengely, fok évtizedenként) és 95%-os hibasávok, amelyek összehasonlítják a modelleket (piros) a megfigyelésekkel (kék). LT = alsó troposzféra, MT = középső troposzféra. Minden modell minden mintában felülmúlja a megfigyelt tendenciát (vízszintes szaggatott kék vonal).
A különbségek többsége szignifikáns, <5%, és a modell átlaga (vastag piros) a megfigyelt átlaghoz képest nagyon jelentős, vagyis nem csak zaj vagy véletlenszerűség. A modellek csoportként túlságosan felmelegednek a globális légkörben, még olyan intervallum alatt is, ahol a modellezők megfigyelhetik az erőltetést és a hőmérsékletet.
Az 1979-2014-es periódust használták (mint Mitchell és munkatársai), mert ez az a maximális intervallum, amelyre minden modellt futtattak a történelmileg megfigyelt kényszerítéssel, és minden megfigyelési rendszer rendelkezésre áll. Eredményeik ugyanazok lennének, ha az 1979-2018-as időszakot használnák, amely magában foglalja az utolsó évek forgatókönyveinek kikényszerítését. (Mitchell és munkatársai ugyanezt jelentik.)
McKitrick és Christy azt tapasztalták, hogy a magasabb Éghajlat Egyensúlyi Érzékenységgel (ECS) (> 3,4K) rendelkező modellek gyorsabban melegednek (nem meglepő módon), de még az alacsony ECS-csoport (<3,4K) is melegedő torzítást mutat. Az alacsony csoportban az átlagos ECS 2,7K, a kombinált LT/MT modell felmelegedési trend átlaga 0,21K/évtized és a megfigyelt megfelelője 0,15K/évtized. Ez az ábra (zöld kör hozzáadva; lásd alább) részletesebb összehasonlítást mutat.
A vízszintes tengely a modell felmelegedési trendjét, a függőleges tengely pedig a megfelelő ECS modellt mutatja. A piros négyzetek a magas ECS csoportban vannak, a kék körök pedig az alacsony ECS csoportban. A kitöltött alakzatok az LT rétegből, a nyitott formák pedig az MT rétegből származnak. A keresztek a négy csoport átlagát jelzik, a vonalak pedig az LT (folyamatos) és az MT (szaggatott) rétegeket kötik össze. A nyilak az átlagos megfigyelt MT (nyitott nyíl, 0,09C/évtized) és LT (zárt nyíl, 0,15 C/évtized) tendenciákra mutatnak.
Míg a kék klaszterben lévő modellek (alacsony ECS) jobban teljesítenek, a felmelegedés mértéke meghaladja a megfigyeléseket. Ha egy harmadik modellcsoportot képzelnénk el, amelyek átlagos globális troposzférikus felmelegedési rátái átfedik a megfigyeléseket, akkor nagyjából az általuk zölden felvázolt területen kellene elhelyezkedni. A kapcsolódó ECS 1,0 és 2,0 K között lenne.
Záró megjegyzések
Érthető, hogy az éghajlat modellezése hihetetlenül nehéz, és senki sem hibáztatja a tudományos közösséget, amiért nehéz problémát kell megoldania. De mindannyian szembesülnek a klímamodellezés következményeivel, és makacs módon generációról generációra használják azokat a modelleket, amelyek túl sok felszíni és troposzférikus felmelegedést mutatnak, emellett ott vannak a túlzottan erőltetett forgatókönyvek.
Még 2005-ben, az akkor új amerikai klímaváltozástudományi program első jelentésében Karl és munkatársai rámutattak a trópusi troposzféra túlzott felmelegedésére, mint "potenciálisan súlyos következetlenségre". De ahelyett, hogy azóta kijavították volna, a modellezők tovább rontották a helyzetet.
Mitchell és munkatársai figyelembe vették, hogy a hibás felmelegedési tendenciák mellett az elfogultságok tágabb következményekkel is járnak, mivel "a légköri keringési trendek a szélességi foktól függnek". Más szavakkal, ha a modellek rosszul kezelik a trópusi troposzférát, az potenciális hibákat okoz a modell légkörének számos más jellemzőjében. Még akkor is, ha az eredeti probléma a trópusi középső troposzféra túlzott felmelegedésére korlátozódott, most a globális troposzféra átfogóbb meleg elfogultságává nőtte ki magát.
Ha a troposzféra eltérései egyenletesen oszlanak meg a modellek között a túlmelegedés és a hűtés között, akkor azt zajra és bizonytalanságra lehet fogni. De ez nem így van: mindez fölösleges felmelegedés. A CMIP5 modellek túlságosan felmelegedtek a tenger felszínén és túlságosan a trópusi troposzférában. Most a CMIP6 modellek túlságosan felmelegednek a globális alsó és középső troposzférában. Ez elfogultság, nem bizonytalanság, és amíg a modellező közösség nem talál módot a kijavítására, a gazdasági és politikai döntéshozó közösségek jogosan feltételezhetik, hogy a jövőbeli felmelegedési előrejelzéseket túlbecsülik, potenciális módon a modelltől függően. (3)
(1) - https://iopscience.iop.org/article/10
(2) - https://agupubs.onlinelibrary.wiley
(3) - https://judithcurry.com/2021/08/17/
