Um hugleiðingar Helga Tómassonar tölfræðiprófessors um hnattræna hlýnun

Nýleg Morgunblaðsgrein Helga Tómassonar prófessors í tölfræði við Háskóla Íslands og viðtal við hann á visir.is um hnattræna hlýnun, sem hann telur lítil rök vera fyrir, hafa vakið mikla athygli. Helgi segir að hitamælingar sýni ekki marktæka hnattræna hlýnun, þegar þær eru greindar sem tilviljunarkenndar tímaraðir með tölfræðilegum aðferðum. Hefur hann því ályktað, að hugmyndir um hamfarahlýnun vegna mikillar losunar koltvíoxíðs út í andrúmsloftið af mannavöldum séu ekki á rökum reistar.

Ég fjalla ítarlega í bók minni Loftslagsbreytingar¹, sem kom út í byrjun nóvember, um það af hverju varhugavert sé að túlka hitamælingar þannig, að þær sýni mikla hlýnun andrúmslofts á síðustu áratugum af völdum sívaxandi losunar koltvíoxíðs. Ég hef verið í reglulegu sambandi við kínverska haffræðinginn Lijing Cheng við Vísindaakademíuna í Beijing, sem hefur stjórnað rannsóknum alþjóðlegs hóps vísindamanna á hlýnun sjávar. Byggði ég umfjöllun mína í bókinni á niðurstöðum hópsins. Í grein sem hann birti í ársbyrjun 2018 í tímaritinu EOS², er einmitt fjallað um mismunandi merki um hnattræna hlýnun og áreiðanleika þeirra. Hópurinn skoðaði tímaraðir fyrir þrjár breytur: 1. meðalhita á yfirborði jarðar (GMST), 2. aukningu hitaorku í efsta 2.000 metra lagi heimshafanna (OHC) og 3. hækkun yfirborðs sjávar (SLR). Þessi þrjú merki hafa línulega hneigð með 95% vikmörkum (e. linear trend) sem hér segir: GMST= 0,016 ± 0,005 °C/ár; OHC= 7,9 ± 0,03 ZJ/ár; SLR= 3,38 ± 0,10 mm/ár, þar sem hitaorka sjávar er mæld í ZettaJoule (1 ZJ = 10^21.·J, 1 Joule = 1 vatt·sekúnda).

Stærð merkisins (S) borin saman við náttúrulegan breytileika þess (oft kallað suð merkisins N, e. noise) skiptir mestu máli um hvernig það nýtist til að sýna hnattræna hlýnun. Finna má suð (N) hinna þriggja merkja með því að reiknað staðalfrávik þeirra (SD, e. standard deviation), eftir að merkin hafa verið afhneigð (e. detrended). Staðalfrávik merkjanna þriggja reiknast þannig vera: SD1= 0.110 °C/ár; SD2= 7,7 ZJ/ár; SD3= 3,90 mm/ár. Hlutfallið S/N (merki/suð) er líklega bezta vísbendingin um hversu vel merkið (tímaröð þess) greinir hnattræna hlýnun. Eftir því sem það er hærra er merkið betra.

S/N hlutfall hinna þriggja merkja reiknast: 0,14 (GMST); 1,03 (OHC); 0,87 (SLR). Cheng og samstarfsmenn hans komast því að þeirri niðurstöðu, að mjög erfitt sé að ná fram raunverulegri vísbendingu um hitastigsaukningu vegna mikil suðs í tímaröðum hitamælinga. Ég kveð sterkar að orði í bók minni og tel hitamælingar í raun vera ónothæfan vitnisburð um hnattræna hlýnun. Er ég að því leyti sammála Helga Tómassyni. Hins vegar er merkið sem sýnir aukningu hitaorku í efstu 2000 metrum heimshafanna afar traust (S/N = 1,03) og hækkun sjávarborðs (SLR) einnig vel nothæft (S/N = 0,87).

Eftir að farið var að dreifa ARGO-mælingaduflunum út um öll sjö heimshöfin um síðustu aldamót, hefur nákvæmni mælinga á kennimerkjum sjávar aukizt verulega, eins og meðfylgjandi mynd sýnir, sem er endurteiknuð með leyfi Lijing Cheng. Á henni má sjá, að efsta lag heimshafanna hefur hlýnað verulega á síðustu áratugum, og ekkert lát er á því. Þessi hlýnun sjávar hefur síðan valdið veðurfarsbreytingum í átt að öfgakenndara veðurfari víða um heim, sem allir kannast við.

Geimvísindastofnun Bandaríkjanna, NASA, hefur nú um 40 ára skeið mælt orkustrauma sólar og jarðkerfisins inn og út úr gufuhvolfinu með gervitunglum sínum og geislamælitækjum, rétt fyrir ofan lofthjúp jarðar. Jarðkerfið fær langmestan hluta þeirrar orku (99,98%) sem gerir jörðina byggilega frá sólinni. Ársmeðaltal orkunnar sem við fáum frá sólinni er 340 W/m² (vött á fermetra) miðað við allt yfirborð jarðar (510,072 milljón ferkílómetrar). Til þess að loftslag á jörðinni haldist stöðugt, verðum við skila sömu orku til baka út í geiminn. Ef við skilum minni orku en við fáum frá sólinni, hleðst hún upp í jarðkerfinu, það hlýnar. Ef við skilum meiri orku til baka, kólnar. Þetta er einföld eðlisfræði.

Yfirmaður CERES-gervitunglamælinga á vegum NASA, dr. Norman Loeb, bauð mér að gerast fastafulltrúi í CERES-vísindamannahópnum, sem fylgist með geislamælingum CERES- og SORCE-tunglanna, eftir að uppkast að bók minni um hnattræna hlýnun kom út á vegum amazon.com 2020. Á reglulegum fundum vísindamannahópsins, tvisvar á ári, gera Loeb og starfsmenn hans grein fyrir mælingum á orkuójafnvægi jarðkerfisins, þ.e.a.s. mismuninum á orkunni sem við fáum frá sólinni og þeirri sem við skilum til baka út í geiminn. Síðastliðin 20 ár, eða frá því CERES-mælingarnar tóku við af ERBE-mælingum NASA, hefur orkuójafnvægið farið sífellt vaxandi. Það mældist ríflega 1,5 W/m² að jafnaði árið 2022. Það kann að líta út sem frekar lág tala, en orkuójafnvægi upp á 1 W/m² jafngildir 4,5·10⁶ TWstundum af raforku/ári, sem jarðkerfið gleypir umfram það er það skilar til baka út í geiminn. Til að setja þessa tölu í samhengi framleiða Íslendingar 20 TWstundir/ári af raforku.

Hvað verður svo um þessa orku sem hleðst upp í jarðkerfinu ár hvert. Í síðustu ástandsskýrslu Milliríkjanefndar SÞ um loftslagsmál (IPCC: AR6, 2021) er sagt, að 91% hennar fari í að hita upp heimshöfin, 3% í að bræða íshellurnar á Grænlandi og Suðurskautslandinu svo og alla landjökla, 5% í að hita upp landmassa jarðar og að lokum 1% í hlýnun andrúmslofts. Ég umreiknaði orkuójafnvægið yfir í hitaorku (ZJ) og bætti tímaferli þess við myndina. Virðist hún staðfesta ofangreinda niðurstöðu IPCC, alla vega hvað sjóinn áhrærir.

Lokaorð

Flestir loftslagsvísindamenn forðast að tala mikið um hækkandi hitastig og hitamælingar af sömu ástæðu og Helgi gerir. Því miður fer nánast öll umræða á vettvangi Sameinuðu þjóðanna og meðal almennings og stjórnmálamanna fram á grundvelli hitamælinga, enda auðveldast að skilja þær. Það segir venjulegum manni frekar lítið að tala um hækkun hitaorku sjávar í einingunni ZettaJoule eða segja frá orkuójafnvægi jarðkerfisins í vöttum á fermetra.

Ég tel því óvarlegt að prédika mikla hamfarahlýnun á grundvelli mælingaruna hitastigs við yfirborð jarðar frá miðbiki 19. aldar, en tölurnar sem hér hafa verið settar fram tala sínu máli. Þótt ekki sé hægt að nota hitamælingar sem vísbendingu, er hlýnun sjávar og orkuójafnvægið skýr vitnisburður um hnattræna hlýnun, sem ekki er hægt að skýra nema með auknu magni gróðurhúsalofttegunda í lofthjúp jarðar. Hana ber að taka alvarlega og grípa til viðeigandi ráðstafana.

¹ Edvard Julius Solnes, 2023. Climate Change: Cause – Consequences – Mitigation, 275 bls., amazon.com

² Cheng og fl., 2018. Taking the Pulse of the Planet. EOS, 90 (1), 14-16.