Ilmastonmuutosteoria on nyt falsifioitu - vai onko?

Olen innokkaasti seuraillut sekä ilmastonmuutoksen etenemistä että siihen liittyvää uutisointia. Oma kontribuutioni tähän asiaan on toki ollut vaatimaton, mutta ei kuitenkaan täysin olematon (joskin tieteellisille foorumeille tuntematon; sillä hoitakoon alan "oikeat" tutkijat sen asian, ja kerätköön havainnoistaan kunnian ja meriitit).

Tarkoitan tällä omalla kontribuutiollani sitä, että tein ilmastofoorumille pari vuotta sitten ennusteen ilmakehän hiilidioksidikonsentraation ja ilmaston lämpenemisen suhteesta, johon palasin vuosi sitten ja jälleen tässä kirjoituksessa. Koska tästä ei ole aiemmin ollut blogissani, siirrän tarkastelun aiemmat vaiheet tähän ja jatkan ilmiön seurantaa jatkossa myös täällä.

* * *

Eli tästä kaikki alkoi 25.2.2010:

Nykyisen ilmastonmuutosteorian ytimenä on kasvihuonekaasujen (etenkin hiilidioksidin) vaikutus ilmastoa lämmittävänä tekijänä. Siten hiilidioksidipitoisuuden ja ilmaston lämpenemisen välistä syy-seuraussuhdetta on pidettävä teorian keskeisenä osana.

Laskin huvikseni Mauna Loan hiilidioksidipitoisuuden ja maapallon laajuisten lämpötila-anomalioiden välisen regression koko havaintoajalta eli 51 vuodelta (1959-2009). Tulos oli odotettu, eli sarjojen välillä on tilastollisesti erittäin merkitsevä suhde. Tämä tarkoittaa mielestäni sitä, että hiilidioksidipitoisuuden käyttäminen ilmastonmuutoksen selittäjänä on tässä mielessä perusteltu (regressio tuottanee tilastollisesti merkitsevän tuloksen toisinkin päin, joten tämä ehto ei yksistään ole riittävä mutta unohdetaan se tässä ja uskotaan Arrheniusta). Totesin myös, että regressioanalyysi tuottaa tilastollisesti merkitsevän tuloksen vielä 16 vuoden aikasarjasta (1994-2009), mutta ei sitä lyhemmistä (esim 1995-2009). Laskin näitä lyhyitä sarjoja vuodesta 2009, 1994 ja 1978 taaksepäin. Saamani tulokset olivat 16 ja 17 vuotta; sekä ei lainkaan tilastollista merkitsevyyttä 20 vuoden aikajaksolle 1959-1978. Varhaisimmalla jaksolla hiilidioksidin vaikutus oli siis epäselvempi kuin myöhemmin; ehkä siitä syystä, että muista syistä johtuneet vaihtelut olivat suhteessa suurempia hiilidioksidin vaihteluun kuin myöhemmin sillä sen absoluuttinen vaikutus kasvaa muiden tekijöiden säilyessä oletusarvoisesti samanlaisina.

Tiede perustuu hypoteesien testaamiseen. Muotoilen siis muutaman hypoteesin hiilidioksidin ja lämpötilan välisestä suhteesta, joiden toteutumista voimme seurata tulevina vuosina.

Hypoteesi 1) Hiilidioksidin ja ilmastonmuutoksen välillä säilyy jatkossakin tilastollisesti merkitsevä syy-seuraus-suhde. Siten Mauna Loan ja lämpötila-anomalioiden aikasarjojen välillä tehdyn regressioanalyysin tulee niiden pidentyessä tuottaa edelleenkin tilastollisesti erittäin merkitsevä tulos (tai itse asiassa yhä merkitsevämpi aikasarjojen pidentyessä). Mikäli näin ei tapahdu, voidaan nykyinen hiilidioksidin määrään perustuva ilmastonmuutosteoria hylätä ellei ilmiölle ole osoitettavissa muuta syytä.

Hypoteesi 2) Hiilidioksidin ja ilmastonmuutoksen välillä säilyy jatkossakin tilastollisesti erittäin merkitsevä syy-seuraussuhde tarkastaltaessa nykyisen pituisia aikasarjoja. Siten esimerkiksi aikasarjojen 1965-2015 tulee tuottaa tilastollisesti merkitsevä tulos regressioanalyysissä. Mikäli näin ei tapahdu, voidaan nykyinen hiilidioksidin määrään perustuva ilmastonmuutosteoria hylätä ellei ilmiölle ole osoitettavissa muuta syytä.

Hypoteesi 3) Hiilidioksidin vaikutus ilmastonmuutokseen on jatkossakin sen suuruinen, että se voidaan havaita enintään samanmittaisesta aikasarjasta kuin nykyisin. Tilastollisesti merkitsevän aikasarjan voidaan odottaa lyhenevän siksi, että hiilidioksidimäärän kasvaessa sen vaikutus muuttuu yhä dominoivammaksi (suhteessa muihin tekijöihin) ja siten helpommin tilastollisesti havaittavaksi (kuten edellä kuvaamani laskelmatkin osoittavat). Siten esimerkiksi vuosien 2000-2015 aikasarjoja tarkasteltaessa tulee regressioanalyysin tuloksen olla tilastollisesti merkitsevä. Mikäli näin ei tapahdu, voidaan nykyinen hiilidioksidin määrään perustuva ilmastonmuutosteoria hylätä ellei ilmiölle ole osoitettavissa muuta syytä.

Näistä kolmesta hypoteesista falsifiointivoimaltaan vahvin on ensimmäinen, sitten toinen ja heikoin on kolmas. Toisaalta tieto mahdollisesta falsifioinnista kulkee juuri päinvastaisessa suunnassa, joten kaikkia kolmea on mielenkiintoista seurata tulevaisuudessa.

Lopuksi on tietenkin vielä todettava että mikäli mikään esittämistäni hypoteeseista ei falsifioidu, voidaan nykyisen ilmastonmuutosteorian todeta saaneen vahvistusta, ja selittävän ilmaston lämpötilavaihteluita oikein suuremmalla todennäköisyydellä kuin tänään on mahdollista arvioida (elleivät sitten mahdolliset muut falsifiointiyritykset ole sillä vöin osoittaneet teoriaa vääräksi).

* * *

Tarkasteluni jatkui sitten aikanaan tällä kirjoituksella, joka on päivätty 7.2.2011:

Palaan tähän aiheeseen, koska vuoden 2010 tilastot ovat saatavilla: Mauna Loan mittaukset ovat tuottaneet 389,69 ppm:n hiilidioksidipitoisuuden. HadCRUT3-estimaatti maapallon lämpötilalle puolestaan kertoo 0,498 asteen anomaliasta. Lisäksi vuoden 2009 lämpötilaestimaatti on laskenut 0,439:ään (oli 0,442 tämän ketjun ensimmäistä kirjoitusta kirjoittaessani).

Yllä mainitut lukemat huomioiden on hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan välisen regressioanalyysin tulos edelleen tilastollisesti merkitsevä 16 vuoden aikajaksolla (1995-2010), mutta ei sitä lyhyemmällä aikavälillä. 15 vuoden aikajaksolla regression riskitaso kuitenkin pieneni edellisestä vuodesta ja on nyt 0,065 (edellisenä vuonna 0,072). Tämä on odotusten mukaista, sillä HadCRUT3:n mukaan vuosi 2010 oli tilastoidun historian toiseksi lämpimin vuosi vuoden 1998 jälkeen.

Yhteenvetona totean, että ilmastonmuutoshypoteesi kesti ongelmitta tämän yksinkertaisen falsifiointiyrityksen. Katsotaan taas ensi vuonna.

* * *

Ja lopultakin siirryn tähän päivään ja uuteen tietoon. 

Ensinnäkin Mauna Loan mittaustulokset ovat hiukan muuttuneet siitä, mitä ne olivat vuosi sitten. Kyse on muutamista sadasosista, ja syyt on ilmoitettu tiedon lähteellä. Tämänkokoisilla muutoksilla ei ole merkitystä näihin laskelmiini, mutta ilmoitettakoon nyt kuitenkin että käytän tässä näitä korjattuja lukuja. Myös vuoden 2010 lämpötilaestimaatti on tarkentunut 0,499 asteeseen yli vertailujakson, millä silläkään ei ole merkitystä.

Vuoden 2011 Mauna Loan mittaukset kertovat hiilidioksidikonsentraation nousseen 391,57 ppm:ään. HadCRuT3-malli puolestaan antaa vuoden 2011 maapallolle lämpötilaestimaatin, joka on 0,346 astetta yli vertailujakson. 

Edelle lainaamissani aiemmissa tarkasteluissa kuvatulla tavalla laskettu regressioanalyysi Mauna Loan hiilidioksidikonsentraation ja maapallon ilmakehän lämpötilan välisestä suhteesta antaa tilastollisesti merkitsevä tuloksen (P<0,05), mutta vain käyttäen 18 viime vuoden (1994-2011) dataa. Sen sijaan 17 vuoden data ei tuota tilastollisesti merkitsevää tulosta (P>0,07); eikä myöskään aiemmin tilastollisesti merkitsevä 16 vuoden (P>0,13) tai sitä lyhyempi tarkastelujakso. 

On siis tultu tilanteeseen, joka poikkeaa oleellisesti vuoden 2010 tilanteesta, jolloin ilmakehän hiilidioksidin ja maapallon lämpötilakehityksen välinen suhde oli tilastollisesti merkitsevä tarkasteltaessa 16 vuoden (tai sitä pidempää) aikajaksoa. Oleellista tässä lienevät toisaalta vuodet 1994 ja 1995, joista ensimmäinen oli varsin viileä ja jälkimmäinen hyvin lämmin sekä tietenkin se, ettei ilmasto ole juurikaan lämmennyt 2000-luvulla huolimatta hiilidioksidikonsentraation kasvusta.

Mielenkiintoista kyllä, edellä tekemäni tarkastelu täyttää kolmannen vuonna 2010 kirjoittamani falsifiointikriteerin. Siten tämän, tieteellisesti täysin validin, tarkastelun perusteella nykyinen hiilidioksidin määrään perustuva ilmastonmuutosteoria voidaan hylätä ellei ilmiölle ole osoitettavissa muuta syytä. 

Mahdollisia "muita syitä" olen aiemmin pohtinut täällä ja täällä, joten kiinnostuneet voivat jatkaa asiaan perehtymistä noiden tekstien kautta. Samalla jäämme odottamaan, tuoko kuluva vuosi jälleen muutoksen näihin laskelmiin vai syveneekö ilmastonmuutoshypoteesin ahdinko entisestään.

Aiempia ajatuksia samasta aihepiiristä:

Tiedonvälitystä vai mielipiteen muokkausta?

Tieteellinen huijaus

Senkö lauluja laulat, jonka leipää syöt?