Velký klimatický posuv 1878
Uveřejněno dne 24 října 2013 000 13:08
Ve svém posledním článku na WUWT jsem předvedl techniku detekce, která nám umožňuje zbavit klimatická data šumu a extrahovat z nich různé přirozené modely, které v časových rozsazích dekád dominují proměnlivosti teplot.
Za tím následoval článek na mém blogu, kde jsem tuto analýzu prodloužil do roku 1850 a ukázal, proč je tato použitá metoda detekce v prvním řádu odolná vůči proměnlivosti amplitud v primárním módu.
Obrázek 1a – První diference primárního módu Obr 1b – Trendu zbavená první diference primárního módu
Z Obrázku 1b vidíme, že když odfiltrujeme trend, tak sklon oscilací primárního módu zůstal v záznamech omezený na rozmezí ± 1,2 °C za století během celých 163 let.
Ten lineární trend zřetelný ve sklonu Obrázku 1a vypadá jako by šlo o parabolický teplotní trend. IPCC na to dělá nepřímé narážky v posledním vydání AR-5 Shrnutí pro tvůrce politik:
„Každá z posledních tří dekád byla následně vždy na zemském povrchu teplejší než jakékoliv předchozí desetiletí od roku 1850 (viz Obrázek SPM.1). Na Severní polokouli bylo nejspíš období let 1983-2012 nejteplejším 30 letým obdobím posledních 1400 let (se střední mírou věrohodnosti).“
To by mohla docela dobře být i pravda, je tomu ale tak přinejmenším od poloviny 19. století. Ovšem závěr chmurného prohlášení IPCC pak je, že antropogenické účinky na klima byly přítomny už od těch dávných dob. Pojďme tu hypotézu prověřit.
Až do tohoto okamžiku jsem používal data s odfiltrovaným trendem v analýze singulárního spektra (SSA), protože to odstranění trendu nám pomůže oddělit mód oscilací klimatického systému od trendu s nízkou frekvencí. Budeme se teď ale zajímat o charakteristiku trendu samotného. Obrázek 2 ukazuje trend SSA vyextrahovaný z dat severní polokoule od Hadcrut4.
Obrázek 2 – SSA[L=82,k = 1,2] z Hadcrut4
Vidíme, že data oscilují kolem extrahovaného trendu s téměř pořád stejnou amplitudou od vrcholu k vrcholu až asi do roku 2000. O tomto odklonu více později. Opravdu zajímavou charakteristiku tohoto trendu odhalíme, když se podíváme na její první diferenci (derivaci červené křivky na obrázku 2 podle času) zobrazenou na obrázku 3.
Obrázek 3 – První diference extrahovaného trendu
Každý inženýr v tom okamžitě rozpozná tvar charakteristiky skokového přechodu mírně tlumeného systému 2. řádu popsaného rovnicí 1,
(1)
Kde a je velikost skoku, b posuv, w vlastní frekvence, z faktor tlumení a t časový odstup od doby, kdy došlo ke vstupu skoku,
je jednotka skokové funkce, která je nulová, když je argument negativní a jinak jednotková.
Parametrické vyhlazení (1) dat obrázek 3 zobrazený na obrázku 4.
Obrázek 4 – Parametrické vyhlazení (1) versus data
Vím, co si myslíte. To vystižení je příliš perfektní na to, aby to byla pravda. Musí jít o vnitřní reakci SSA filtru. Tuto hypotézu ale můžeme otestovat integrací rovnice (1) a srovnáním výsledku s nefiltrovanými daty.
Obrázek 5 – neurčitý integrál (1) versus data
Vidíme, že výsledný integrál sedí i s nefiltrovanými daty s tím, že trendem nevysvětlený zbytek vykazuje to samé oscilační chování jako před tím. Integrál (1) dává rovnici 2 níže:
(2)
Vím, co si myslíte. Celou dobu se říkalo, že projev AGW (antropogenického globálního oteplování) se ukáže jako skok ve sklonu průběhu teplotních dat s odfiltrovaným šumem, a není to snad přesně to, co na obrázku 4 vidíme? Když přes sebe překreslíme obrázek 3 a surová data na ten samý graf, uvidíme skutečnou kouřící zbraň jako důkaz.
Obrázek 6 – První diference extrahovaného trendu versus data
Kolem roku 1878 došlo v klimatu k dramatickému posuvu spolu, s nímž nejspíš došlo ke spuštění impulsu vedoucího k vyvrcholení teplot. Klima v důsledku toho přešlo z fáze ochlazování asi -0,7°C za století do fáze oteplování asi +0,5°C za století, který až dosud zůstává konstantní. Vidíme, že toto časové období bylo také v souběhu s velikým vyvrcholením sluneční aktivity, jak zobrazuje obrázek 7.
Obrázek 7 – Solanki et al, Nature 2004 Obrázek 2. Srovnání mezi přímo měřenými počty slunečních skvrn (SN) a SN rekonstruovanými přes různé kosmogenické izotopy. Zakresleny jsou SN rekonstruované z D14C (modře), 10-letý průměr skupinového počtu slunečních skvrn (GSN, červeně)
Téměř veškeré klima posledního jedna a půl století je vysvětleno rovnicí (2) spolu s primárním módem oscilací 60+ let, který jsme vyextrahovali už v předchozím díle a zobrazen je na obrázku 8b.
Obrázek 8 – Primární model SSA (L=82, k=3,5) versus regresí nevysvětlený zbytek rovnice (2) (vlevo) Obrázek 8b – rovnice (2) + primární model versus hadcrut4
Jak si všimli i jiní, tento 60+ letý mód oscilací nakreslený na obrázku 8a silně koreluje se slunečním osvitem.
Obrázek 9 – Tento obrázek byl vytvořen Robertem A. Rohdem z datových zdrojů uvedených níže
1. Irradiance: http://www.pmodwrc.ch/pmod.php?topic=tsi/composite/SolarConstant
2. International sunspot number: http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SOLAR/ftpsunspotnumber.html
3. Flare index: http://www.koeri.boun.edu.tr/astronomy/readme.html
4. 10.7cm radio flux: http://www.drao-ofr.hia-iha.nrc-cnrc.gc.ca/icarus/www/sol_home.shtml
Všimněte si, že rekonstrukce podle Solanki et al. ukázaná na obrázku 7 není v souladu s obrázkem 9 u současné sluneční aktivity. Teplotní záznamy však jasně sledují Solanki, řešení těchto rozporů však nechávám na jiných.
Kontrola na regresí nevysvětlený zbytek z Obrázku 8b ukázaná na Obrázku 10 ukazuje, že chybí nějaký dodatečný trend nebo projev antropogenického účinku.
Obrázek 10a – regresí nevysvětlený zbytek k rovnici 2 plus primární mód oscilací
Obrázek 10b – vyhlazený histogram nevysvětlených zbytků
Podobná analýza byla provedena i na záznamech teplot z povrchů moří. Výsledky jsou zobrazeny na Obrázku 11.
Obrázek 11 – SST (červeně) versus Hadcrut4 (modře)
Vidíme, že teploty pevniny následují teplotu povrchu oceánů se 4-5 pětiletou prodlevou.
Závěr
Klimatické záznamy posledních 163 let dobře vysvětluje integrál tlumeného skokového přechodu druhého řádu v reakci na spouštějící událost, k níž došlo uprostřed až koncem 70. let 19. století, spolu s oscilačním módem regulovaným slunečním osvitem. V analyzovaných teplotních záznamech neexistuje žádný důkaz podporující to, že by lidstvo mělo nějaký měřitelný účinek na globální klima.