Čo je globálne otepľovanie ?
Preto, aby sme pochopili v čom je spor medzi klimatoskeptikmi a zástancami boja proti globálnemu otepľovaniu by bolo dobré vedieť, čo to globálne otepľovanie vlastne je. Dávať peniaze na niečo neurčité nemá nikdy zmysel.
Hypotéza AGW
Hypotéza AGW (anthropogenic global warming) znie, že človek ovplyvňuje klímu prostredníctvom zvýšenej produkcie CO2 tak, že sa táto otepľuje a výsledok otepovania klímy môže spôsobiť vážne škody [ľudstvu, planéte]. https://en.wikipedia.org/wiki/Global_warming
To, že každý človek, ktorý svojou telesnou teplotou prevyšuje priemernú teplotu svojho okolia, spôsobuje otepľovanie je evidentné.
Samotný výdaj tepla je však zanedbateľný. A je to tak aj pri 7 miliardách ľudských jedincov. Ľudstvo prostredníctvom bazálneho metabolizmu vyprodukuje menej ako 2*10^19 J tepla (7x10^9 * 365 * 7*10^6 J). V oceánoch je as 1,3 * 10^9 km3 vody, čo je 1,3 * 10^21 kg. Takže teplo vydané všetkými ľuďmi planéty za celý rok ohreje vodu v oceáne o asi 0.000003 °C.
Hypotéza AGW hovorí, že človek je hlavnou príčinou otepľovanie globálneho charakteru vďaka emisiám CO2. Podľa IPCC (https://en.wikipedia.org/wiki/IPCC_Fifth_Assessment_Report) je extrémne pravdepodobné, že človek je hlavnou príčinou otepľovania od roku 1950.
Otepľovanie súvisí s teplotou, je to zvýšenie teploty. Všetky modely, na základe ktorých vydáva IPCC varovania a na základe ktorých sa bohaté krajiny sveta rozhodli financovať boj proti AGW predpovedajú zyvýšenie globálnej teploty Zeme. Čo je však teplota Zeme ?
Teplota Zeme
Predstavme si, že chceme zmerať globálnu (povrchovú) teplotu jablka. Môžeme to urobiť tak, že zmeriame teplotu na rôznych miestach a namerané hodnoty spriemerujeme. Ak však jablko do polovice ponoríme do horúcej vody a necháme ho chvíľu tam, merania teploty sa na rôznych miestach budú líšiť. Ak budeme zhusťovať sieť bodov, na ktorých meriame teplotu, tak sa budeme blížiť k určitej limitnej hodnote. Keďže meranie má vždy určitú nepresnosť, nemusíme pokračovať s meraním do veľkých detailov, aby sme s veľkou istotou našli limitnú hodnotu. Rozhodne nám však nestačí odmerať jedno či dve miesta.
Aplikujúc tento princíp na meranie globálnej teploty Zeme, postupoval by som nasledovne: Určím dve vzdialenosti A < B. Následne rozmiestnim po celom povrchu Zeme meracie stanice tak, aby vzdialenosť dvoch najbližších staníc bola nie viac ako A a zároveň menej ako B. Tým zabezpečím, že sieť staníc nebude ani príliš hustá, ani príliš riedka. Stanice musím umiestniť tak, že sa už nenájde „voľné“ miesto, teda miesto, na ktoré by sa dala umiestniť stanica, ktorá by spĺňala podmienku. Pre určenie takejto siete je možné použiť aj iné kritéria, ale aj toto pre náš príklad stačí. Môžem si tak napríklad určiť za tieto vzdialenosti hodnoty 100km a 125km. Potom by na Slovensku boli stanice napríklad v Bratislave, Trenčíne, Štúrove, Detve, Oravskej Polhore, Levoči a Michalovciach – spolu 7 staníc (blízko za hranicami by boli ďalšie). Jedna takáto stanica by pokrývala plochu asi 4500 km2, takže na svete by týchto staníc muselo byť 120 000. Pre Slovensko by teploty boli nepresné, pre územie v strede Indického oceánu by boli zbytočne husté. Mohli by sme si určiť ešte hustejšiu sieť, ale tento prístup je proste ekonomicky nereálny.
Preto je potrebné použiť merania z nerovnomerne rozmiestnených bodov. Platí to aj pri meraniach teploty pomocou satelitov (ktoré postupne zaberajú rôzne časti Zeme). Aritmetický priemer nám nestačí, na odhadnutie priemernej teploty je potrebná štatistika.
Klimatológovia používajú len tie dáta, ktoré majú a prikladajú im rôznu váhu. Ale v neprístupných oblastiach (Antarktída, tropické pralesy a oceány) má dostatočnú históriu a presnosť meraní len minimum staníc. Preto akokoľvek presné sú dáta z Európy či USA (neskôr si ukážeme, že až také presné nie sú), tak priemerná teplota, ktorá vzniká z nepresných a chýbajúcich meraní nemá veľkú výpovednú hodnotu. Takto vypočítaná globálna teplota je taká, akú objednávateľ štatistiky potrebuje. Podľa mňa preto nemožno exaktne používať termín globálna teplota a od neho odvodený termín globálne otepľovanie. Možno samozrejme hovoriť o lokálnom otepľovaní a to v mnohých regiónoch sveta. Príčiny týchto lokálnych otepľovaní budem rozoberať v inom blogu.
Dáta
Definícia globálnej teploty Zeme je teda dosť nejasná. Je možné merať povrchovú teplotu na určitých miestach alebo v určitých vrstvách atmosféry (obyčajne nižšie vrstvy troposféry). Merania teploty atmosféry však pochádzajú len z nedávnej minulosti (satelitné merania od 1979 ukazujú malý trend nárastu teploty).
Vo videu https://www.youtube.com/watch?v=Gmc5w2I-FCA v čase 14:35 vidno, že namerané hodnoty teplôt sa výrazne líšia v závislosti od spôsobu merania. Modely však majú najvyšší nárast, zatiaľ čo satelitné merania najnižší.
Problém je hlavne s rozložením meracích staníc (8% súše - Antarktída - je reprezentovaná 8 stanicami). Naopak v miestach s vyššou hustotou obyvateľstva nastáva problém, že mnohé stanice sa postupom času dostali z okraja miest do stredu.
Z oceánov (70% povrchu Zeme) sú dáta úplne nekvalitné (čas 29:20 - jedno meranie mesačne je považované za dostačujúce). Na Sibíri v minulosti dostávala obsluha meracích staníc viac paliva, ak nahlásili nižšiu teplotu. Toto všetko ukazuje, že máme nekvalitné dáta získané za (z hľadiska klimatológie) krátke obdobie.
V čase 32:50 uvádza Dr. Keen merania teplôt z 9 staníc na Aljaške od roku 1900 (čiže nie len od 1980 ako pri satelitných dátach) a jasne je tam vidno oteplenie 30-tych a 40-tych rokov a následné ochladenie do roku 1975. Za storočie bol nárast o 0.5°C. Priemer z týchto staníc bol však organizáciou NOAA upravený tak, že sa objavil nárast teploty o 3°C za storočie!
Oprava dát
Problém s presnosťou teplotných dát tu teda objektívne je a ich nepresnosť sa vedci aj „vedci“ pokúsili napraviť. NOAA v experimente na viac ako 100 staniciach USA v rokoch 2004 - 2014 poukázala, že jej algoritmus na úpravu surových dát bežných staníc voči presnejším meraniam týchto špeciálnych staníc funguje. Úpravy na dátach v minulosti sú však podľa mňa otázne. V nasledujúcich odsekoch sa pokúsim zosumarizovať aké úpravy na dátach sa uskutočnili a na základe akých dôvodov. Na stránke https://skepticalscience.com/understanding-adjustments-to-temp-data.html možno nájsť kroky aplikované na zdrojové dáta za účelom ich opravy.
Zmena času merania (Time Observation Bias = TOB)
V podklade pre úpravu teplôt na základe zmeny času zaznamenávania teploty z večerných hodnôt na ranné (ktoré v USA nastávalo priebežne v priebehu 2. polovice 20. storočia) ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/ushcn/papers/vose-etal2003.pdf sa v odseku 4 uvádza vysvetlenie tejto odchýlky. Ak sa maximálna teplota zaznamená o 17:00 a ďalší deň príde k poklesu teploty, teplomer môže ukazovať vyššiu teplotu z predchádzajúceho dňa. Ak sa minimálna teplota zaznamená o 8:00, tak ďalší teplejší deň už pod hodnotu z 8:00 teplota nemusí poklesnúť, a preto bude minimum pre nasledujúci deň nižšie ako v skutočnosti bolo. Táto chyba sa odhaduje až na 2°C.
Vďaka SHMÚ som mohol na dátach z bratislavského letiska z roku 2016 zanalyzovať, aký dopad má čas merania na priemernú teplotu. Išlo o dáta zbierané každú minútu. Existujú prípady, keď ranné meranie zaznamená vyššie teploty ako večerné. Väčšinou je to však naopak. Za celý rok výchadza záver, že ak je teplota zaznamenávaná k 17:00 za aktuálny deň, tak priemer vychádza o 0.25°C vyšší ako skutočnosť. Ak sa teplota zaznamenáva o 8:00 za predchádzajúci deň, tak priemer je o 0.17°C nižší.
Dokument na základe, ktorého došlo k úprave TOB (ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/ushcn/papers/karl-etal1986.pdf) ukazuje na obrázku 8 rôzne grafy odchýlok priemerných teplôt získaných podľa času merania, výsledky sú väčšinou o dosť vyššie ako v mojom príklade.
Úprava TOB aplikovaná od 60-tych rokov postupne na merania jednotlivých staníc, kde sa prešlo z merania večer na meranie ráno je matematicky odôvodnená. Nakoľko rozdiely sú také významné, na overenie správnosti aplikovania TOB (čierna farba) by bolo potrebné mať záznamy zo všetkých staníc a aplikovať na nich príslušnú krivku úpravy TOB.
V tomto sa naozaj mnohí klimatoskeptici mýlia, čas merania má vplyv na teplotu a hodnoty teplôt získané v inom čase nemôžu byť navzájom porovnávané.
Homogenizácia
Štatistickou analýzou meraní v susedných staniciach je možné odhaliť zlomy v krivkách nameraných hodnôt. Tieto nastávajú z rôznych dôvodov. Vrátane zmeny druhu teplomera, zmeny skrinky, zmeny času zaznamenávania minimálnej a maximálnej teploty. Ďalšími chybami, ktoré možno spôsobiť zlom v meraniach sú zmena umiestnenia alebo okolia stanice.
Vo videu sa uvádzajú príklady zmien umiestnenia skrinky alebo okolia, ktoré znamenajú, že súčasné merania dávajú vyššie teploty (najčastejšie ide o urbanizáciu). Takže homogenizácia odhalí podozrivé skoky v meraní teploty na určitých staniciach, postupné zmeny (ako sa stanica dostáva z okraja mesta do stredu) však nie. Tieto pomalšie efekty však väčšinou zvyšujú priemernú teplotu v okolí stanice (pričom vo vzdialenejšom okolí takéto zvýšenie nenastáva).
Zmena teplomerov a meteorologických skriniek
V článku https://skepticalscience.com/understanding-adjustments-to-temp-data.html ako aj v ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/ushcn/v2/monthly/menne-etal2009.pdf sa vysvetľuje, že meteostanice prešli v 80-tych rokoch z LiG teplomerov na MMTS teplomery a zmenili sa aj parametre skriniek, v ktorých sa teplomery nachádzajú. Podľa nich majú novšie MMTS teplomery merať o 0.5°C nižšiu teplotu ako LiG. Preto o túto hodnotu upravili dáta.
Ale v článku http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0426(1993)010%3C0233:COMRAL%3E2.0.CO%3B2 strana 236, kapitola 5 (Conclusions) tabuľka 4, uvádzajú rozdiely v meraniach maximálnej a minimálnej teploty (384 a 199 prípadov) a výsledok 0.3-0.4°C vyššie maximum a 0.1-0°C nižšie minimum pri chybe merania až 0.5-0.6 °C! Jednak tá nepresnosť je taká veľká, že to môže byť úplne naopak a navyše, ak je vyššie maximum a nižšie minimum, tak priemer bude niečo medzi (teda 0.15 a nie 0.5).
Toto len dokazuje, že merania majú príliš veľkú nepresnosť a štatistika dodá požadovaný výsledok. Tabuľka 6 ukazuje, že je možné dosiahnuť nižšiu odchýlku, ale je potrebné poznať silu vetra a množstvo slnečného svitu počas merania. Najpresnejšie sú merania pri nízkom vetre a nízkom slnečnom svite, kde MMTS teploty sú vyššie o cca 0.3°C (teda nie nižšie). Na záver uvádzajú, že nie je možné prepočítať teploty merané senzormi LiG na MMTS bez znalostí veterných a slnečných podmienok. Tieto zmeny by sa mali premietnuť do úpravy označenej zelenou farbou, ku ktorej sa vrátim neskôr – zosumarizovali to ako homogenizácia.
V menne-etal2009.pdf na strane 998 uvádzajú v grafoch g a h veľkosť zmeny pripisovanej prechodu z LiG na MMTS. Vychádzajú im tam aj hodnoty takmer 2°C čo je viac ako 4 násobok odchýlky od maxím zistených Weynlandom a Armstrongom (-0.3°C a 0.5°C). Hlavne priemer rozdielu minimálnej teploty je tam 0.37°C zatiaľ čo v druhej štúdii 0.06 (kapitola 4a). A maximálna teplota v druhej štúdii nebola o 0.52°C vyššia, ale len o 0.3-0.4°C.
Dosť pochybný je preto nárast po roku 1994 až o 0.08°C. V tom čase už realizovalo prechod na MMTS iba 10% staníc. Znamenalo by to primerný nárast teploty pripisovaný homogenizácii až o o 0.8°C. Aj bez poznania presných dát je rozdiel v priemerných posunoch minimálnej a maximálnej teploty ťažko vysvetliteľný.
Dáta, ktoré sa používajú ako základ pre identifikáciu globálneho otepľovania (https://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2016/feb/08/no-climate-conspiracy-noaa-temperature-adjustments-bring-data-closer-to-pristine#img-2) sú najviac zvyšované v období 1900-1935 o takmer 0.3°C a znižované v období 1945-1980 o 0.1°C, pričom k výmene teplomerov (ktorá mala mať vplyv maximálne +0.15°C) dochádzalo až po roku 1980 a zmene meraní na ranné (vplyv +0.25°C) postupne od 1955.
Na tomto grafe je divné, prečo sú teplotné minimá v 40-tych rokoch tak znižované (až o 0.2°C). Takže homogenizácia dát je podľa mňa dosť pochybná a len prípad k prípadu je možné vyhodnotiť, či daná úprava bola oprávnená. Pochybností je však veľa.
Globálnosť dát
Všetky tieto údaje sa týkajú USA, preto o globálnosti ťažko hovoriť. Teplotné zmeny v rôznych častiach Zeme sú dosť odlišné. V Hurbanove (nárast o 0.0146°C ročne) sa zdá, že napriek zdanlivo nezmenenému okoliu meteostanice (pivovar je vzdialený stále o takých 600 metrov) došlo k výraznému otepleniu. O pôvode dát a meraní však nič neviem, príklad z bratislavského letiska môže ukazovať, že čas merania mohol mať vplyv na výsledné ročné priemery.
Naopak na Islande je trend od 1931 po 2000 pokles o 0.013°C ročne.
Antarktída (dvojnásobná rozloha oproti USA) má v súčasnosti už asi 100 staníc, asi polovica je automatická, ale stále sú rozložené nerovnomerne (https://en.wikipedia.org/wiki/Antarctic_Automatic_Weather_Stations_Project#/media/File:2009_AWS_Sites_ALL_12_04_2009.jpg). V najchladnejšej časti takmer nie sú. Podľa http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/BAMS-D-11-00015.1 majú automatické stanice presnosť +/- 0.5°C. Napriek tomu dáta reprezentujúce globálne mesačné teploty obsahujú napríklad pre október 1967 štatistickú presnosť 0.045°C. A to pri 3 staniciach na 12 000 000 km2 územia Antarktídy za 70° južnej šírky (väčšina staníc je na Antarktickom polostrove).
Ak by sme mali na celom povrchu na 4 000 000 km2 jednu stanicu, tak by pre globálneho priemer bolo potrebných asi 45 staníc (plocha súše je 180 mil. km2). Potom by chyba každej stanice bola najviac 0.045 * √(45), teda 0.3°C. Chcú nám tu tvrdiť, že z jednej stanice v Antarktíde majú priemernú dennú teplotu s presnosťou 0.3°C za územie 4 000 000 km2 (to je zhruba rozloha Európskej Únie) ? Pravdepodobnejšie je, že pod globálnou teplotou sa rozumie priemer na súši od 70° j.š. po 70° s.š (k presnej definícii sa mi nepodarilo dopracovať)
Ešte šokujúcejšia je podľa mňa práca s dátami oceánskych teplôt. Vedci upravujú historické dáta meraní teploty oceánov, hoci sami priznávajú, že ešte do deväťdesiatych rokov minulého storočia pochádzalo 90% meraní z lodí. Pričom iní vedci skúmajú ako mohol spôsob merania teploty hodením vedra do vody ovplyvniť nameranú teplotu v porovnaní s novšou metódou. https://www.carbonbrief.org/explainer-how-data-adjustments-affect-global-temperature-records
Veď oni merali teplotu len na trasách lodí jeden krát za mesiac. To sú tak nepresné dáta, že žiadna štatistika by sa s nimi nemala robiť. Priemerná teplota za mesiac a danú plochu oceánu (v južnej časti Tichého oceánu môže ísť o milióny km2) môže mať chybu 5 a viac stupňov. Brať do úvahy teploty morí v časoch pred satelitným meraním by rozhodne žiaden vedec nemal.
Záver
Dáta pre určenie globálnej teploty a otepľovania sú nepresné a pokrývajú len malú časť povrchu Zeme. Na nich je možné pozorovať lokálne otepľovanie, pričom nepresnosť merania, zmeny mikroklímy staníc ako aj zmeny fyzikálnych vlastností meracích prístrojov (výmeny teplomerov, skriniek a podobne) spôsobujú, že skutočnú teplotu v minulosti odvodzujeme od nameranej teploty úpravami, z ktorých mnohé sú pochybné a nepresné (aj za predpokladu, že každú hodnotu merania upravovali individuálne podľa iných meteorologických meraní ako oblačnosť, sila a smer vetra, presný čas merania).
