Menneskeskapt global oppvarming

Mange har sett «Folkeopplysningen» på NRK 3.okt, der klimafornektere fikk rikelig anledning til selv å legge fram sitt syn på sakene – som er at klimaendringene ikke er menneskeskapte, og CO₂-utslipp bare positivt. Professor i klimadynamikk Kristoffer Rypdal er ikke imponert. En enkel statistisk analyse er alt som trengs for å forstå at «klimarealistene» ikke har noe med realisme å gjøre. 

Kr. Rypdal er professor ved UiT og med i Besteforeldrenes klimaaksjon

Hvorfor må global oppvarming
være menneskeskapt?

I Andreas Wahls “Folkeopplysningen” nylig fikk vi igjen stifte kontakt med tre støvete herrer fra de såkalte “Klimarealistene” som kunne fortelle oss at klimaendringene er naturlige og ikke menneskeskapt. I denne kronikken skal jeg beskrive en av de mange uavhengige metodene som brukes for å teste denne påstanden, en metode som har mye til felles med moderne detektivarbeid. Fordelen med metoden er at den er forståelig for de fleste, og kan uføres av enhver som vet hvordan man finner og laster ned observasjonsdata fra nettet, som har tilgang til en billig PC, og kan bruke standard programpakker for statistisk analyse.

Den globale overflatetemperaturen på jorda endrer seg hvis det oppstår en ubalanse mellom energien som stråler inn på jordoverflaten i form av sollys og energien som går ut i verdensrommet  som varmestråling. En slik ubalanse kaller vi gjerne et klimapådriv. Det kan også være temperaturvariasjoner på grunn av varmeutveksling mellom havoverflaten og dypere lag i havet.

Det er tre hovedkilder til klimapådriv; variasjoner i solas utstråling,  store vulkanutbrudd som spyr ut ørsmå partikler som reflekterer solstråling, og forskjellige menneskelige påvirkninger. Utslipp av drivhusgasser har en oppvarmende effekt fordi de reduserer utgående varmestråling, svart sot varmer også opp fordi det absorberer lys, mens utslipp av partikler (aerosoler) har en avkjølende effekt fordi de reflekterer sollys.

Den mest markante naturlige variasjonen i  utveksling av varme mellom overflate og dyphav er  forbundet med et fenomen i den tropiske Stillehavsregionen som på engelsk kalles El Niño Southern Oscillation (ENSO). Dette er en svingning som med 3 til 7 års mellomrom fører til en markant økning i global temperatur. Denne varme fasen av svingningen kalles El Niño, mens  den kalde fasen kalles La Niña. Vi hadde spesielt kraftige El Niño-faser i 1997- 98 og i 2014-16.

De ulike pådrivene og naturlige svingningene varierer i tiden. Solaktiviteten har periodiske variasjoner, vulkanene har plutselige  utbrudd der pådrivet er relativt kortvarig, og  det menneskelige pådrivet har vært jevnt akselererende de siste 250 årene. På grunn av varmetransporten ned i dyphavet er responsen i overflatetemperaturen på disse påvirkningene forsinket. For eksempel vil vi ha en rask avkjøling i løpet av de første par årene etter et kraftig vulkanutbrudd, men det vil også være en mye mer langvarig avkjølende effekt. Denne forsinkelsen må vi ta med i beregningen når vi estimerer virkningen av de  enkelte pådrivene.

Virkningen av hvert enkelt pådriv bærer et mønster i tidsvariasjonen som vi kan sammenlikne med et fingeravtrykk. Problemet er at disse fingeravtrykkene ligger oppå hverandre i det observerte tempertursignalet som vi ser som den svarte, stiplete kurven i figuren til venstre. Jeg tror at selv en ”klimarealist” vil gå god for formen på selve fingeravtrykkene. Uenigheten går på hvor stor vekt  de de enkelte pådrivene har i det totale signalet. Mange klimarealister tror for eksempel at solsignalet  har så stor vekt at det forklarer det meste av temperaturøkningen som vi har observert i perioden 1880-2017.

Det finnes imidlertid en  objektiv måte å bestemme denne vekten på som kalles multippel regresjonsanalyse. Den går ut på å skrive det totale temperatursignalet som en sum av fingeravtrykkene (forklaringsvariable), men der vekten av hvert avtrykk i utgangspunktet er ubestemt. Ved å  sammenligne resultatet av denne summeringen med det observerte signalet vil regresjonsanalysen bestemme vektingen i summen slik at avviket fra det observerte signalet blir minst mulig. Resultatet av denne analysen er vist som de røde kurvene i begge figurer, og kalles gjerne ”det  forklarte signalet”.

Det  spesielle ved figuren til venstre er at i denne analysen er fingeravtrykkene for sol, vulkaner og menneskelige pådriv gitt samme vekt, mens ENSO har blitt gitt en uavhengig vekt som er bestemt av regresjonsanalysen. Vi har altså bare to forklaringsvariable; én  for det samlete pådrivet og én for ENSO. Når vi likevel får så god overensstemmelse mellom det forklarte og observerte signalet, så tyder dette på at pådrivene i utgangspunktet er vektet korrekt, dvs. Vi har forstått fysikken som bestemmer pådrivene. Videre forteller det at vi ikke trenger flere flere pådriv eller klimasvingninger for å forklare det meste av temperaturvariasjonene.

Nå er det lett å se virkningen av det menneskeskapte pådrivet. Vi kan bare fjerne det menneskeskapte bidraget til summen som utgjør den røde kurven. Da får vi den grønne kurven i figuren til høyre. Denne kurven viser den naturlige temperaturvariasjonen. Sol, vulkaner og ENSO bidrar til de hurtige variasjonene, mens de langsomme variasjonene skyldes at de store vulkanutbruddene var samlet i tidsperiodene 1880-1920 og 1960-2000 og medførte at disse periodene var kaldere.

Vi ser videre at i perioden 1998-2014 var temperaturen relativt flat, både observert og forklart temperatur. Dette skyldes i hovedsak den kraftige El Niño i 1998, med et lite bidrag fra lavere solaktivitet i perioden. Hvis vi fjerner ENSO-bidraget fra summen, så vil det forklarte signalet ha en jevn temperaturstigning i  denne perioden. Klimarealistene  har hevdet, og det gjør de visst fortsatt, at utflatingen i denne femten-års perioden er et tegn på at global oppvarming har stoppet. Min analyse viser at  den i hovedsak skyldes ENSO, og dessuten at denne ”pausen” var slutt med El Niño-episoden  som startet i 2014. De tre siste årene er de varmeste som har vært observert i nyere tid.