torstai 8. tammikuuta 2015

Hiilidioksidin vaikutus globaaliin ilmaston lämepenemiseen

Tämä kirjoitus on jatkoa kirjoitussarjalle, jonka edellinen osa löytyy täältä. Valitettavasti en enää pysty käyttämään samaa lämpötilatiedostoa kuin aiemmin (HadCRUT3), sillä sitä ei ole päivitetty viime toukokuun jälkeen.

Tässä tarkastelussa siirryn käyttämään satelliittidataa, vaikka se alkaakin vasta vuodesta 1979. Näin siksi, etten ole havainnut mitään sen luotettavuutta kyseenalaistavaa - toisin kuin ehkä paremmin tunnetuista maanpinnan mittauksiin perustuvista HadCRUT4 ja GISS -aikasarjoista. 

Tällä kertaa laskin kaikki mahdolliset regressiot hiilidioksidin ja satelliittidatan mukaisen maapallon vuotuisen keskilämpötilan välille. Näin toimien tein muutamia mielenkiintoisia ja vahvasti aiempia havaintojani tukevia huomioita.


Yllä olevasta kuvasta nähdään Mauna Loalta mitatun ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja maapallon alailmakehän satelliittimittauksiin perustuvan vuotuisen keskilämpötilan välisen regression tilastollinen merkitsevyys. Kaikki kuvaan piirretyt aikasarjat ulottuvat vuoteen 2014, joten jokainen aikasarja on vuoden edellistä lyhyempi. 

Siirryttäessä kuvassa vasemmalta oikealle huomaamme, että vuodesta 1979 alkavasta aikasarjasta aina vuodesta 1992 alkavaan sarjaan asti hiilidioksidin ja keskilämpötilan välinen riippuvuus on poikkeuksetta tilastollisesti merkitsevä (P < 0,05). Nämä tilastollisesti merkitsevät aikasarjat ovat siis keskenään eripituisia ja 36-23 vuotta pitkiä. 

Vuodesta 1992 alkavan aikasarjan jälkeen tilastollinen merkitsevyys kuitenkin katoaa kokonaan, joskin vuodesta 2011 alkaneessa vain neljän vuoden mittaisessa aikasarjassa hiilidioksidin ja ilmakehän keskilämpötilan välinen yhteys on jälleen tilastollisesti merkitsevä. 

Tällä perusteella näyttää siis siltä, että tilastollisesti merkitsevän yhteys maapallon keskilämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden väliltä olisi kadonnut pariksikymmeneksi vuodeksi palaten taas aivan viime aikoina merkitseväksi. Näin ollen kyseessä voisi olla vain satunnainen häiriö ja edessämme olisi sittenkin ilmastotieteen valtavirran käsityksen mukaiseen hiilidioksidin ja keskilämmön aiheuttama kauhea ilmastokatastrofi. 

Vai onko sittenkään? 

Havaitsemamme huolestuttavan nelivuotisen aikasarjan merkityksen ymmärtämiseksi meidän on tarkasteltava viimeisen 15 vuoden aikaista maapallon keskilämpötilan muutosta. Olen piirtänyt ilmaston kuukausittaisen vaihtelun seuraavaan kuvaan.


Kuvasta näemme, etteivät viimeiset neljä vuotta ole suinkaan olleet erityisen lämpimiä, mutta niiden aikana lämpötila on noussut melko tasaisesti vuoden 2011 aikaisesta kuopastaan. Vielä selvempi lämpötilan nousujakso löytyy vuosien 2008-2010 väliseltä jaksolta. Tilastollinen tarkastelu paljastaa myös sieltä lyhyen ja tilastollisesti merkitsevän jakson. 

Koska jälkimmäistä jaksoa seuraavien vuosien tiedot ovat käytössä, voidaan tarkastella mitä sen jälkeen tapahtui. Lyhyesti sanottuna jo vuotta pidempi eli vuodesta 2008 vuoteen 2011 jatkuva aikasarja on kaukana tilastollisesta merkitsevyydestä (P = 0,586). Tämä osoittaa kyseessä olevan vain hyvin lyhyen lämpenevän aikajakson aiheuttaman tilastollinen sattuman, kuten kuvassa näkyvä maapallon keskilämpötilan hyvin jyrkkä nousu (2008-2010) ja sitä seurannut lasku (2011-2012) osoittavat. 

Edelle kirjoittamani analyysit osoittavat, etteivät yksittäiset kovin lyhyet aikasarjat ja niiden tilastolliset vertailut kerro luotettavasti hiilidioksidipitoisuuden ja ilmaston keskilämpötilan välisestä suhteesta. Sellaiset ovat itse asiassa odotusten mukaisia, sillä käyttäessämme tilastollisen merkitsevyyden rajana P-arvoa 0,05 tarkoitamme sitä, että pidämme merkitsevänä regressioita jotka syntyvät harvemmin kuin joka kahdeskymmenes kerta (eli todennäköisyydellä 0,05). 

Siten tällaisessa tarkastelussa yksi kahdestakymmenestä mittauksesta on aina tilastollisen merkitsevä pelkästään sattuman vaikutuksesta. Sellaista on tilastotiede!

Samalla on kuitenkin huomattava, että mikäli muutaman viime vuoden nouseva lämpötilatrendi jatkuu, myös yhteys ilmaston lämpenemisen ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden välisestä riippuvuudesta voi jälleen saada ihan oikeaakin lisätukea. Palaan asiaan ensi vuonna, mikäli tarvetta ilmenee.

* * *

Koska olemme nyt todenneet liian lyhyisiin aikasarjoihin liittyvän ongelman, tarkastelkaamme ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja keskilämpötilan merkitystä hieman pidemmistä aikasarjoista. Valitaan tarkasteluun kymmenen vuoden pituiset aikajaksot. Tämän tarkastelun tulos on esitetty seuraavassa kuvassa.

 
Yllä olevassa kuvassa esitetty kymmenvuotisjaksojen mukaan rakennettu analyysi alkaa palkilla, joka kertoo ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja keskilämpötilan välisen tilastollisen korrelaation vuosien 1979 ja 1988 välillä. Viimeinen palkki kertoo korrelaation vuosien 2005 ja 2014 välisenä aikana. 

Kuvasta näemme, että ainoat tilastollisesti merkitsevät kymmenvuotisjaksot olivat vuosina 1989-1998 ja 1992-2001. Samoihin aikoihin myös useat muut kymmenvuotisjaksot olivat kohtuullisen lähellä tilastollista merkitsevyyttä, mutta tällä vuosituhannella tuo raja on siirtynyt yhä kauemmas.

Tämän tarkastelun perusteella voidaan päätellä, että ilmakehän hiilidioksidin ja keskilämpötilan välinen riippuvuus oli suurinta 1990-luvun aikana kadotakseen sitten lähes kokonaan. Tämä käsitys vastaa yleistä käsitystä ilmakehän lämpenemisen pysähtymisestä huolimatta hiilidioksidipitoisuuden tasaisesta kasvusta. 

Lopuksi esitän vielä kuvan, jossa näkyvät ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja keskilämpötilan välisten suhteiden tilastolliset merkitsevyydet 15 vuoden jaksoissa samaan tapaan laskettuna kuin edellisessä kymmenvuotisjaksokuvassa.


Kuvasta nähdään, että suurimmassa osassa sarjan keskivaiheilla olevista 15-vuotisjaksoista ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden ja keskilämmön välillä on ollut tilastollisesti merkitsevä yhteys. Tuo yhteys katosi varsin nopeasti 1990-luvun loppupuolella alkaneista 15-vuotsijaksoista. 

* * *

Kaikkiaan tämä tarkastelu osoittaa, että ihmisen eli kasvihuonekaasujen aiheuttama ilmastonmuutos näyttää olleen vahvimmillaan 1990-luvulla. Sen jälkeen hiilidioksidin ja lämpötilan välinen riippuvuus on varsin selkeästi kadonnut. 

Yksi mahdollinen selitys näille havainnoille on se, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousun ja maapallon keskilämpötilan kehittyminen määräytyvät eri tekijöiden perusteella, mutta nämä tekijät vaikuttivat samansuuntaisesti erityisen vahvasti 1990-luvun aikana. Tai sitten ilmakehään on vaikuttanut tuntemattomia tekijöitä, jotka ovat väliaikaisesti peittäneet kasvihuonekaasujen vaikutuksen. Tai maapallon ylimääräinen lämpö on yksinkertaisesti kadonnut jonnekin, josta emme havaitse sitä.

Joka tapauksessa on selvää, että ilmakehän hiilidioksidin määrän ja maapallon keskimääräisen lämpötilan välinen suhde tukee varsin heikosti teoriaa ihmisen toiminnan aiheuttamasta jatkuvasti kiihtyvästä ilmastokatastrofista.

Aiempia ajatuksia samasta aihepiiristä:

1 kommentti:

Kiitos ajatuksen lukemisesta

Tervetuloa uudelleen!