Keelingkurvans El Niño-fluktuationer

Gästinlägg av Gösta Pettersson

I mitt förra gästinlägg beskrevs en kinetisk analys (Paper 3) av den termiska effekt som medför att Keelingkurvan uppvisar fluktuationer som återspeglar Södra Oscillationens globalt genomslående temperaturväxlingar. Vid analysen drog jag nytta av att 1998-års El Niño åstadkom en osedvanligt kraftig temperaturökning och därför gav ett osedvanligt renodlat gensvar i ökningstakten av luftens koldioxidhalt. Utgående från den goda approximationen (Paper 1) att koldioxidens uppehållstid ges av bombprovskurvans relaxationstid (14 år), befanns amplituden för gensvaret svara mot aktiveringsenergin 165 kJ/mol/K för den termiska avgasningen. Pehr Björnboms granskning av min analys bekräftade att dessa skattningar av de två parametervärdena i min enkla luft/hav-modell ger en tillfredsställande beskrivning av styrkan av fluktuationerna i allmänhet och av 1998-års fluktuation i synnerhet (Fig. 1).

TCS-4-fig-1

Figur 1. Simulering (blått) av Keelingkurvans El Niño-fluktuationer (grönt) för uppehållstiden 14 år och aktiveringsenergin 165 kJ/mol/K enligt Pehr Björnboms granskning av min kinetiska modell

Vad jag underlät att påpeka (och nu vill råda bot på) är att det enligt modellen finns oändligt många parametervärden som ger en någorlunda god beskrivning av 1998-års fluktuationstopp. För varje postulerat värde av koldioxidens uppehållstid kan man nämligen finna en aktiveringsenergi som medför att den modellerade amplituden (botten till topp) av fluktuationen överensstämmer med den observerade. 14 år och165 kJ/mol/K var en sådan kombination av parametervärden. Men den observerade amplituden återges t. ex. även bra av kombinationen 5 år och 100 kJ/mol/K liksom av kombinationen 100 år och 750 kJ/mol/K.

Hur ska man i en sådan situation kunna avgöra vilken kombination som är trovärdigast?   Det enklaste sättet är det jag valde, dvs. att utgå från den information man på andra vägar skaffat sig om uppehållstidens storlek. Men man kan även testa vad kombinationerna leder till för förutsägelser beträffande Keelingkurvans långsiktiga trend. Resultaten av sådana test för de ovan angivna tre kombinationerna visas i Fig. 2.

TCS-4-fig-2-

Figur 2. Utfall av min luft/hav-modell för tre kombinationer av uppehållstiden och samhörande värden på den termiska avgasningens aktiveringsenergi

Ju kortare koldioxidens uppehållstid är, desto mindre bidrar antropogena utsläpp till att öka luftens koldioxidhalt och desto mindre behöver avgasningens aktiveringsenergi (temperaturkänsligheten) vara för att El Niño-fluktuationernas styrka ska kunna återges. Är uppehållstiden så kort som 5 år kommer därför såväl antropogena utsläpp som termisk avgasning att ge förhållandevis låga bidrag till ökningen av luftens koldioxidhalt. Motsvarande modellkurva (rosa i Fig. 2) når år 2012 inte ens upp till hälften av den ökning som enligt IPCC observerats sedan 1850.  

Om uppehållstiden är 100 år stannar koldioxidutsläpp länge kvar i luften. Det krävs dessutom en mycket hög temperaturkänslighet för att El Niño-fluktuationernas styrka ska kunna återges. Följden blir att såväl antropogena utsläpp som termisk avgasning kommer att ge mycket stora bidrag till ökningen av luftens koldioxidhalt. Motsvarande modellkurva (blå) föreskriver att ökningen år 2012 under sådana förhållanden skulle ha blivit nästan tre gånger så stor som den observerade.

Men om uppehållstiden är 14 år (och aktiveringsenergin 165 kJ/mol/K) återges Keelingkurvan i det närmaste perfekt av modellen (röd kurva). Testmetoden i Fig. 2 säger alltså att Keelingkurvans långsiktiga trend och El Niño-fluktuationer bäst förklaras med att koldioxidens uppehållstid är 14 år. Det är en slutsats man kan dra utan någon som helst förhandsinformation om uppehållstidens storlek. Analys enligt riktlinjerna i Fig.2 ger en oberoende skattning av uppehållstiden.

Så den som tvivlar på att bombprovskurvan säger något om koldioxidens uppehållstid kan i stället hämta upplysning från resultaten i Fig. 2, vilka på helt andra vägar leder till slutsatsen att uppehållstiden är 14 år. Att den senare skattningen stämmer överens med den som erhålls från bombprovskurvan lär inte vara en slump, utan ger starkt belägg för att båda skattningsmetoderna lett till trovärdiga resultat. 

 “Koldioxidmodellerna revideras från ruta ett av Gösta Pettersson” rubricerade Pehr Björnbom sin granskning av mina analyser. Så kan man kanske beskriva de resultat jag redovisat i Paper 1–3 på False alarm. Jag har i alla fall försökt föra tilbaka kolcykelforskningen till den ruta ett där man tog fasta på gjorda observationer i stället för att söka bortförklara dem.

IPCC:s syn på kolcykelproblematiken präglas av den förutfattade meningen att endast antropogena utsläpp har bidragit till den ökning av luftens koldioxidhalt som Keelingkurvan ger belägg för. Det är därför man stöder Bernmodellen som förutsätter att så är fallet. Det är därför man med referens till Bernmodellen hävdar att att koldioxidens effektiva uppehållstid är i storleksordningen 100 år.

För att kunna driva denna linje har man på ohållbara grunder (Paper 1) ogiltigförklarat och ignorerat såväl bombprovskurvan som uppsjön av andra experimentella belägg för att uppehållstiden är i storleksordningen 10 år snarare än 100 år. Vill man hålla fast vid sin linje kommer man dessutom att tvingas ignorera den starka temperatureffekt som resultaten i Fig. 1 påvisar, en effekt som enligt Paper 3 medför att termisk avgasning periodvis måste ha varit en minst lika betydelsefull koldioxidkälla som antropogena utsläpp.

IPCC låter i praktiken en förutfattad mening och på denna grundad modell falsifiera de observationer som gjorts. Det är ett brott mot den fundamentala principen att observationer är en ofalsifierbar bas för all empirisk vetenskap. Skälet till att IPCC ogiltigförklarar observationerna är uppenbart för den som är gammal nog att minnas 1980-talets kolcykeldebatt. Då framhöll nämligen skeptiker de experimentella bestämningarna av koldioxidens uppehållstid som ett synnerligen starkt argument mot idéen att antropogena utsläpp kan få luftens koldioxidhalt att stiga till nivåer som medför en katastrofal global uppvärmning.

Detta skeptiska argument håller fortfarande, enligt mina analyser i Paper 1–3. Flera före mig har framhållit att IPCC och klimatmodellerare grundar sina beräkningar av framtida temperaturer på  kolcykelmodeller som står i strid med föreliggande observationer och gravt överdriver de föreväntade framtida bidragen av antropogena utsläpp till luftens koldioxidhalt. Men jag är den förste som genom strikt kinetisk analys av bombprovskurvan och Keelingkurvans El Niño-fluktuationer kunnat kvantifiera bidragen från såväl antropogena utsläpp som termisk avgasning. Och det hoppas jag ska göra skillnad i den vetenskapliga debatten.

Att de separat beräknade bidragen från dessa två koldioxidkällor befunnits vara av jämförbar storlek belägger ohållbarheten av den förutfattade meningen att endast bidraget från antropogena utsläpp har varit av betydelse. Att de beräknade bidragens summa återger Keelingkurvan är ett analytiskt resultat av sådan tyngd att jag är förvissad om att klimatologisk forskning omsider kommer att anamma huvudparten av de slutsatser jag dragit.

Kommentarer

Kommentera längst ner på sidan.

  1. Lars Jonsson

    Tack Gösta för en bra artikel. Vi hoppas att det fortfarande är möjligt att påverka politiken med fakta, men alldeles så säkra kan vi inte vara. Dessa resultat borde i bearbetad from skickas till någon vetenskaplig tidskrift, gärna med allmän tillgänglighet. Har du funderat på det? Dock borde det spela mindre roll, antingen stämmer beräkningarna eller så gör det de inte och då borde någon svara emot, eller annars acceptera dessa grundläggande fakta.
    Aders Bolling skriver i DN i dag att det saknas belägg för att stormar ökar, så helt hopplöst verkar det inte vara att även fakta kring klimatet till slut sipprar fram även i media – så låt oss hoppas.

  2. Lasse

    Spännande inlägg igen Gösta.
    Vad innebär dina slutsatser? Är det så att vi kan få respons på minskningar av CO2 utsläpp med en kortare efterdröjande effekt än IPCCs förutsägelser?
    Är det kanske dina observationer som fått upp uppmärksamheten på pH i haven som nytt bekymmer.
    För det är väl dit överskottet av CO2 söker sig med mer eller mindre rask takt?

  3. Slabadang

    Tack Gösta!

    Dominobrickor och poletter ramlar ner lite olika fort och tar sina olika långa vägar. För mig radade bombkurvan upp motsägelserna/osäkerheterna i Bernkurvan i lång kö när jag väl accepterat att bombkurvans C14 måste vara representativ för hastighetskonstanten för ALL co2 i atmosfären ned i havet/biosfären under den period kurvan representerar. Det du gör i observationen är att du välter en första dominobricka ställda i den långa kedja som leder fram till Bernmodellen och avkrävs sedan med dubbla måttstockar bevis för de resterande dominobrickornas position och fallvinkel. typ “Jamen … Revellefaktorn då?”) “Göstas modell ger ju inte svar på förändringen av den totala mängden co2 i atmosfären”.

    I grunden lurar det antagande som utgick ifrån att kolcykeln var i “balans” vid 280 PPM? Jag hävdar att bevisbördan om detta förhållande ligger i knät på IPCC och skall försvaras och förklaras gentemot den observation du fokuserar på.

  4. Lasse

    #3 Dominobrickorna rasar från två håll nu. Dels den av Gösta här ovan beskrivna CO2 omsättningen och dels de framsteg som görs för att förstå periodiciteten som uppmärksammas här:
    http://wattsupwiththat.com/2013/10/14/will-their-failure-to-properly-simulate-multidecadal-variations-in-surface-temperatures-be-the-downfall-of-the-ipcc/#more-95560

    Jag misstänker att Argusbojarna ligger bakom inbromsningen av havs temperaturen!

  5. Gösta Pettersson

    Lasse #2

    Slutsatsen att koldioxidens uppehållstid är 14 år (och analysen av Keelingkurvans fluktuationer) säger
    1. Att termisk avgasning periodvis varit en minst lika bidragande faktor som antropogena utsläpp till att luftens koldioxidhalt ökat etnligt Keelingkurvan.
    2. Att de inte finns någon anledning att befara att utsläppen av fossil koldioxid kan höja luftens koldioxidhalt till politiskt oacceptabla nivåer (tvågradersmålet).
    3, Att responsen på ändringar av utsläppstakten mycket riktigt kommer att vara bra mycket snabbare än vad IPCC hävdar.
    4. Att klimatmodellerarna tvingas ta hänsyn till termisk avgasning om de vill bli tagna på allvar.
    5. Att IPCC:s kolcykelbudget måste omarbetas, eftersom havsupptaget av fossil koldioxid drastiskt har underskattats.

    Jag tror inte att mina analyser har det ringaste att göra med klimatforskarnas nutida fokusering på havens pH. Möjligen kan de omsider tas som argument för att ytterligare framhålla CO2-utsläppen som en försurande faktor.
    Vad jag saknar i den senare debatten är argumenten som säger att CO2 även boven i dramat. När vi som miljövänner vid mitten av 1900-talet oroade oss över försurningen av svenska marker och insjöar var alla rörande överens om att den orsakades av svavel- och kväveoxider. Kolsyra bör väl som svag syra ge en pH-buffring som mildrar effekterna av de starka svavel- och salpetersyrorna, dvs. bör uppträda som en bas gentemot de starka syrorna.

  6. Väldigt bra och klarläggande inlägg, Gösta. Jag tycker att din utredning av kolcykeln har stor värde.
    Både vetenskapligt och pedagogiskt. I klimatdiskussionen borde det verka som en bomb, om inte vår media vore så skeva. Vi bloggare är som en myra jämfört med SVT-, DN- och SvD-elefanten.

    C-G

  7. Magnus C

    Om Göstas teori är sann så faller väl hela växthuseffekts-teorin? När temperaturen ökar, ökar koldioxidhalten i luften pga termisk avgasning. Då ökar temperaturen ännu mer, och då ökar avgasningen ännu mer, osv.

    På samma sätt åt andra hållet. Vid ett stort vulkanutbrott minskar temperaturen. Då minskar koldioxidhalten, och då minskar temperaturen ännu mer osv.

    Eftersom temperaturen på jorden har varit väldigt stabil under väldigt lång tid, så kan inte koldioxidhalten spela någon avgörande roll för temperaturen på jorden.

  8. Gösta Pettersson

    Magnus C #7
    “Då ökar temperaturen ännu mer, och då ökar avgasningen ännu mer, osv.”

    Ja, det är rätt. Att det bör föreligga en sådan återkoppling påpekade bl. a. Lennart Bengtsson i en av sina kommentarer tlll mina analyser. Men att denna positiva återkopplingen föreligger är ingen nyhet (vi vet sedan länge att koldioxid löses sämre i varmt vatten), ej heller är den unik för CO2. Du har i princip samma återkoppling för avdunstningen av vatten.

    Vad man ofta förbiser i diskussionen av sådana effekter är att avgasningen/avdunstningen i sig själv kräver värmeenergi och därför verkar temperatursänkande. Att växthuseffektens positiva återkoppling skulle överväga värmeförbrukningens negativa återkoppling verkar föga troligt, eftersom det rimligen borde innebära att koldioxidens för länge sedan skulle ha gasats ut från ocenerna. Respektive för vattnets del att oceanerna för länge sedan borde ha avdunstat.
    Dock att det hela kompliceras av att växthuseffektens svar på koncentrationsökningen av växthusgaser inte är linjär.

  9. Gösta Pettersson

    Magnus C #7
    “Då ökar temperaturen ännu mer, och då ökar avgasningen ännu mer, osv.”

    Ja, det är rätt. Att det bör föreligga en sådan återkoppling påpekade bl. a. Lennart Bengtsson i en av sina kommentarer till mina analyser. Men att denna positiva återkoplling föreligger är ingen nyhet (vi vet sedan länge att CO2 löses sämre i varmt vatten), ej heller är den unik för CO2. Du har i princip samma positiva återkoppling för avdunstningen av vatten.

    Vad man ofta förbiser i diskussionen av sådana effekter är att avgasningen/avdunstningen förbrukar värmeenergi och därför verkar temperatursänkande. Att den senare negativa återkopplingen skulle vara svagare än växthuseffektens positiva återkoppling verkar föga troligt, eftersom koldioxiden i så fall sedan länge borde ha gasats ut från haven. Respektive för vattnets del att haven sedan länge borde ha avdunstat.
    Dock kompliceras det hela av att växthuseffektens styrka inte är linärt beroende av växthusgasernas koncentration, vilken öppnar möjligheten för att luftens innehåll av vatten och koldioxid befinner sig i något slags stationärt tillstånd där de positiva återkopplingarna existerar men numera har ringa effekt.

  10. Peter Stilbs

    Magnus C #7 – det är nog inte det Gösta säger egentligen. Argumentet brukar istället användas för vattenavdunstningen – som dogmatiskt skulle ge en “positiv feedback” som förstärker koldioxidens förstärkta växthuseffekt (som annars skulle stanna vid ca 1 grads uppvärmning om man fördubblar koldioxidhalten) med en faktor ca 3.

    Det är en annan av hörnpelarna i klimatalarmismen. Också lika svag. Troligare verkar det numera att det är en negativ återkoppling – inte en positiv.

  11. Björn-Ola

    Jag har en fråga som någon kanske kan besvara, när vi nu pratar om vattenavdunstning.
    Hur påverkar värmestrålningen från atmosfären havet? Den kan ju inte penetrera vattnet till skillnad från solens kortvågiga värmestrålning. Jag har hört sägas att värmeatmosfärens strålning inte kan värma upp havet p.g.a. detta utan snarare leder till ökad avdunstning. Är detta sant?

  12. Sten Kaijser

    En liten kommentar kring “utgasningen”. Det intressanta med bombkurvan är ju som alla påtalat att den dels minskar den kumulativa effekten (vilket innebär att med kontroll på tillförseln så kan inte koldioxidhalten bli hur hög som helst, dels skulle koldioxidhalten minska snabbt om tillförseln uteblir. Däremot spelar det ju ingen roll för de totala mängderna i hav eller luft. Det spelar alltså ingen roll för en eventuell (förmodligen gynnsam) dealkalinisering av haven.

  13. Thomas P

    Björn-Ola #11 Ta ett svartmålat föremål. Allt synligt ljus absorberas extremt nära ytan. Tror du det hindrar att föremålet värms av solljus?

  14. Pelle L

    Thomas P #13

    Nu menade nog Björn-Ola just det att havet värms huvudsakligen på ytan, vilket ökar avdunstningen,
    vilket i sin tur “förbrukar” värmen.

    Dvs att vattnet djupare ner ej värms upp i någon större omfattning.

    Ditt svarta bowlingklot avdunstar väl inte så mycket utan värmen blir kvar i klotet?
    (En del strålar naturligtvis ut.)

  15. Thomas P

    Pelle #14 På samma sätt kunde man säga att mitt svarta föremål bara värms på ytan och därför omedelbart borde stråla ut igen och inte värme resten av föremålet, men som vi vet fungerar det inte mer än till viss del så. Betänk också att eftersom vatten är så ogenomskinligt för IR så kan heller inte avkylningen ske annat än precis vid ytan, även om uppvärmningen från synligt ljus sker längre ned. Om man hävdar att vatten inte kan värmas av IR blir slutsatsen att det heller inte kan kylas av IR. Tänk dig att du täcker vattenytan av en tunn plastfilm som stoppar all avdunstning men släpper igenom både IR och synligt ljus. I så fall skulle vatten värmas till obegränsat hög temperatur. Tror du på det?

    Dvs att vattnet djupare ner ej värms upp i någon större omfattning.”

    För att upprepa: vattnet djupare ned värms av synligt ljus. Värmen måste sen transporteras upp till ytan för att kunna stråla ut, och med mer IR-strålning från atmosfären så får man netto mindre avkylning i ytlagret. Avdunstning är en komplikation som tar hand om en del av energitransporten, men långtifrån all.

  16. Björn-Ola

    Thomas P

    Tack för svaret.
    Det beror naturligtvis på hur bra bowlingklotet leder värme. Blir den jättevarm på ytan snabbt så beror det förmodligen på att den leder värme dåligt vilket leder till ökad värmeavgivning till omgivningen och mindre uppvärmning i djupet av klotet.

  17. Thomas P

    Björn-Ola #16 Du får också skilja på hur snabbt och hur mycket havet värms. Jämför med bowlingklotet som även om det leder värme dåligt förr eller senare blir varmt ända in i centrum, värmeledningsförmågan påverkar bara hur lång tid det tar. En solid kropp är dock *mycket* enklare att räkna på än en vätska med konvektion, avdunstning etc och intuition och kvalitativa resonemang lär inte föra oss speciellt långt till att uppskatta de olika bidragens storlek.

  18. Björn-Ola

    #18
    Jag tycker att det verkar som att de låga temperaturerna i djuphavet tydligt visar att det inte sker någon större värmetranport alls nedåt. Den tillförsel av kallt vatten som sjunker ned vid polerna dominerar helt och där pratar man ju om kretslopp med mycket långa tidsperioder.
    Så då är frågan, hur kan en ökad växthuseffekt leda till en uppvärmning i djuphavet på så kort tid?

  19. Stickan no1

    Vatten som sjunker är generellt sett kallare eller saltare än omgivande vattenmassa.
    Det är alltså bara saltare vatten som kan värma djuphaven. Kallare vatten kyler haven.
    Och då kan man fråga sig vad som kan ge saltare hav?
    Mindre mängd moln som ger mer avdunstning över haven ger detta fenomen.
    Då var vi tillbaka på moln och molnbildning igen.

  20. Pingback

    […] Mats Almgren har i ett blogginlägg på UI ”Den seglivade myten om bombkurvan” kritiserat en bombkurva som Gösta Pettersson räknat fram. Almgren påstår att de beräknade värdena i diagrammet är felaktiga men visar ingen egen beräkning som stöd. Samtidigt ignorerar Mats Almgren att bombkurvan bara är en del av flera resultat av Gösta Petterson. Gösta Pettersson har på ett anmärkningsvärt sätt, genom modifiering av en enkel boxmodell som Revelle och Süess (1957) använde, kunnat förklara Keelingkurvan inklusive dess ENSO-variationer. […]