Thursday, November 15, 2007

Šta je to "klimatska senzitivnost"?

Projekcije porasta temperature koje u svojim izveštajima da je IPCC se kreću od 1,5 stepeni C do čak 6 stepeni u izveštaju iz 2001. AR4 izdat u januaru 2007 govori o rasponu od 1,5 - 4,5 stepeni, sa srednjom, "najboljom" procenom od 3 stepena.

3 stepena C je takozvana klimatska senzitivnost, tj porast temperature koji se očekuje od dupliranja koncentracije CO2 od predindustrijskih 280 ppmv do 560 ppmv koliko se očekuje otprilike 2100 godine, ili nešto malo pre. Sadašnja koncentracija je oko 380 ppmv.

S jedne strane je jasno da je CO2 staklenički gas, što je davno dokazano u laboratorijskim uslovima. On, drugim rečima ima sposobnost apsorpcije infracrvenog zračenja, i time potencijalno sposobnost da poveća temperaturu na Zemlji kao mu se poveća koncentracija. Ali, ključno pitanje je - koliko? Često se pogrešno misli da je to 3 stepena C sa dupliranjem koncentracije. Ali, IPCC ne tvrdi da je 3 stepena C direktna posledica dupliranja koncentracije CO2. Ne! U skladu sa bazičnim termodinamičkim kalkulacijama dupliranje koncentracije CO2 bi vodilo manje više povećanju temperature od oko 1 stepena C. IPCC pretpostavlja da je klimatska senzitivnost otprilike tri puta veća od toga, zato što podrazumeva takozvanu pozitivnu povratnu spregu (positive feedback) CO2 i vodene pare i oblaka. Drugim rečima nešto veće zagrevanje kao posledica porasta koncentracija CO2 vodi većem isparavanju, a znamo da je vodena para daleko najznačajniji staklenički gas na koji otpada oko 95% ukupnog stakleničkog efekta. Onda to vodi još većem zagrevanju i tako ukrug. Tako da se modelska predviđanja IPCC o 3 stepena C kao srednjoj vrednosti klimatske senzitivnosti temelje na pretpostavci vrlo snažnog pozitivnog feedbacka vodene pare, a ne na izolovanom efektu povećanja koncentracije CO2. To je ključna propozicija.

I najproblematičnija istovremeno. Najpre, klima na Zemlji je jedan manje-više stabilan termodinamički sistem. U takvim sistemima po pravilu preovlađuju negativne, tj uravnotežujuće povratne sprege, a ne pozitivne i amplifikujuće. Recimo, jedne godine, kad naiđe El Ninjo, Zemlja se zagreje i za pola stepena više u odnosu na standardnu prosečnu temperaturu. Ali, već sledeće godine se ohladi za ta pola stepena. Ovo je teško zamisliti u jednom sistemu u kome preovlađuje toplotna amlifikacija; jer onda bismo očekivali da sledeća godina bude još toplija, a onda sledeća još toplija od nje i tako redom. Slično tome, očekivali bismo, u slučaju preovlađivanja pozitivne povratne sprege CO2 i vodene pare, da se globalno zagrevanje ubrzava. Ali, obratno mi vidimo da se ono posle snažnog porasta temperature 1980-ih i 1990-ih u poslednjih 10-ak godina praktično zaustavilo. Temperatura posle 1998 godine praktično stagnira, ili čak blago opada. To nije karakteristično ponašanje sistema sa dominacijom pozitivne povratne sprege.

Dalje, kao što je ovde bilo već reči, mnoge klimatološke studije ukazuju da u atmosferi vrlo verovatno dominira negativna povratna sprega. Kako? Na sledeći način: pojačano zagrevanje zaista povećava isparavanje i koncentraciju vodene pare, što amplifikuje dalje temperaturu. Ali, istovremeno, deluje i suprotan proces - vodena para se kondenzuje, formirajući nisku konvenktivnu oblačnost koja donosi padavine i rashlađivanje atmosfere. Dakle, viša temperatura, jednako više vodene pare, jednako više oblaka i padavina, jednako niže temperature. To je mehanizam negativne povratne sprege.

On je, u nešto komplikovanijem obliku, bazično otkriven od strane najmanje tri nezavisne grupe istraživača. Najpre je Richard Lindzen još pre 15-ak godina izašao sa hipotezom o efektu zenice (Iris effect) u tropima. Kada temperatura okeana poraste, raste nivo konvektivne, olujne oblačnosti koja donosi padavine i rashlađivanje, ali dramatično opada nivo visoke cirusne oblačnosti koja ima efekat zagrevanja. Što se Zemlja više zagreva, to se više pojačava ovaj stabilizujući efekat hlađenja. Izgleda da atmosfera u sebi ima ugrađenu jednu vrstu mehanizma zenice: kao što se zenica širi i sužava u zavisnosti od toga da li do oka stiže malo ili puno svetlosti, isto tako se, po Lindzenu, atmosferska visoka oblačnost "otvara" i "zatvara" (smanjuje ili povećava) u zavisnosti da li temperatura raste ili opada, u cilju održavanja ukupne temperature manje-više konstantnom.

Naravno da je Lindzen naišao na žestok otpor mnogih svojih kolega koji su odmah shvatili da "efekat zenice" uništava centralnu pretpostavku IPCC alarmizma, pozitivni feedback. Glavni argument je bio to što su Lindzenovi podaci ipak bili relativno ograničeni - temeljili su se na osmatranjima japanske meteorološke službe u zapadnom Pacifiku.

Ove godine, grupa istraživača sa Univeziteta Alabama u Hantsvilu, predvođena poznatim satelitskim magovima Rojem Spenserom i Džonom Kristijem (naučnici NASA odlikovani najvišim državnim priznanjima za doprinos razvoju monitoringa klime uz pomoć satelita) došla je, ovaj put na osvnovu globalnih podataka sa satelita, do egzaktne potvrde Lindzenove Iris hipoteze. Analizirajući porast tropskih temperatura za vreme sezonskih oscilacija, oni su uočili da u prvom trenutku cirusna oblačnost (sastavljena od leda) raste sa porastom temperature, ali da vrlo brzo počinje da opada, dok niski, olujni oblaci sa kišom nastavljaju da rastu i opadaju naporedo sa kretanjima temperature (vidi sliku). Otvaranje cirusne zenice, omogućava većoj količini toplote da se emituje u kosmos, i da zajedno sa padavinama rashladi površinu Zemlje.

I ono što posebno kod posmatrača i istraživača izaziva gotovo religiozno strahopoštovanje jeste činjenica da čim temperatrura počinje, kao proizvod dejstva ovih mehanizama, i sezonskih oscilacija, da opada, "Zenica" se zatvara! Nivo cirusne oblačnosti raste, da ne bi došlo do dodatnog pada temperature! Spencer ovako objašnjava značaj svojih rezultata, i posebno daje objašnjenje zašto su naučnici ranije pogrešno verovali u dominaciju pozitivne povratne sprege.

Treća grupa istraživača sa konkurentskom satelitskog sistema Remote Sensing System (RSS) pokušala je da verifikuje predviđanja modela globalne cirkulacije atmosfere na kojima se temelji feedback teorija IPCC. F. Weinz i njegove kolege su posmatrali porast koncentracije vodene pare i padavina kao posledica globalnog zagrevanja. Svi klimatski modeli predviđaju porast vodene pare od 7% za svaki stepen porasta temperature, dok bi padavine rasle otprilike 1-3 procenta. To govori o pozitivnoj povratnoj sprezi - vodena para raste brzo, a konvektivna rashlađujuća oblačnost mnogo sporije, što pospešuje. zagrevanje. Ali, šta su otkrili Weinz i kolege? Na osnovu kombinacije sopstvenih satelitskih i zemaljskih podataka o padavinama oni su procenili da su padavine u periodu navodno nezabeleženog globalnog zagrevanja od 1986-2007 porasle oko 7%, (2,5 do 7 puta više od modelskog predviđanja), što će reći, otprilike koliko i vodena para. Pošto su Weinz i kolege, za razliku od Christy-ja i Spencera zagovornici IPCC modela i teorije o antropogenom zagrevanju, oni su bili konsternirani ovim podacima, koji potpuno opovrgavaju modelska predviđanja. Pokušali su da ovu diskrepancu reše analizom promena brzine vetra. Modeli kažu da će za smanjenjem temperaturnog gradijenta između ekvatora i polova, prosečna brzina vetra opasti. Po njihovim proračunima, u periodu 1986-2007 ta brzina bi trebalo da se smanji u tropima u proseku 0.6% po dekadi, a ona je porasla u 0,6% iznad kopna i čak oko 1% iznad okeana. Weinz i kolege priznaju da nemaju niikakav odgovor za ovo očigledno "anti-modelsko" uravnotežujuće reagovanje atmosfere na globalno zagrevanje.

Kako se sve ovo dalje uklapa u priču o klimatskoj senzitivnosti? Pa, u najkraćem to nagoveštava da je stvarna klimatska senzitivnost mnogo manja od 3 stepena C, a možda manja i od 1 stepen, koliko je senzitivnost na CO2 izolovano. I to upravo iz razloga što po svoj prilici negativna povratna sprega zagrevanja, oblačnosti i padavina smanjuje klimatski odgovor na porast koncentracije CO2, a potencijalno ga može učiniti i znatno manjim od 1 stepena C.

Međutim, imamo i dodatne razloge, mimo ovih analiza povratnih sprega, da verujemo da je senzitivnost mnogo, mnogo manja od 3 stepena. Zavisnost porasta koncentracije Co2 i porasta temperature nije linearna nego logaritamska. To znači da je porast temperature od svakog dodatnog molekula koji se emituje u atmosferu sve manji i manji. Kao kad krečite sobu: kad jednom prefarbate zeleni zid belom bojom, promena je velika; drugi put i dalje velika ali manja nego prvi put i tako redom. Kad 35 put pređete belom farbom preko istog zida, razlika u odnosu na 34 put se jedva primećuje. Na sličan način, svaki dodatni molekul CO2 u atmosferi slabi temperaturni odgovor atmosfere - "priraštaj" temperature je sve manji i manji. Stoga, iako smo prešli samo 40% puta do dupliranja koncentracije CO 2 (kada se meri senzitivnost) mi smo, zbog ove okolnosti, već iskusili negde oko dve treećine stakleničkog efekta od dupliranja njegove koncentracije. Ako bi klimatska senzitivnost bila tri stepena, onda bismo do sada očekivali najmanje dve trećine tog porasta , ili oko 2 stepena C. Međutim, po podacima samog IPCC temperatura u XX veku je porasla samo oko 0,6 stepeni C. Od toga, barem polovina se desilo u prvim decenijama XX veka, kada je uticaj antropogenog CO2 bio minimalan, i kada se zagrevanje dešavalo uglavnom usled povećanja sunčeve radijacije. To dalje znači da se od 0,6 stepeni C zagrevanja u XX veku, po nalazima samog IPCC samo oko 0,4 stepena može pripisati antropogenom uticaju, a od toga oko 80% CO2. Drugim rečima porast koncetracije CO2 sa oko 280 na oko 380 ppmv dao je u najboljem slučaju samo negde oko 0,3 stepena C zagrevanja, ili oko 6 do 7 puta manje od projekcija IPCC. Ako prihvatimo prigovor termalne inercije okeana, tj da će se jedan deo zagrevanja tek osetiti kada okeani emituju toplotu koju su akumulirali, možda se može govoriti o pola stepena Celzijusa. Konačna klimatska senzitivnost bi onda mogla da bude negde najviše 0,8 stepeni C, dakle, manje od jedinične senzitivnosti na CO2!

Osim toga, CO2 je samo jedan od stakleničkih gasova. Njih ima još. Osim vodene pare kao najvećeg gasa, tu je i metan koji ima polovinu apsorpcijske moći CO2, zatim ozon i još neki drugi. Kada više gasova staklene bašte postoje zajedno u atmosferi, onda je ukupna apsorpcijska moć staklenika manja od zbira njihovih jediničnih apsorpcijskih moći. Oni međusobno "konkurišu" za apsorpciju toplote. Tako da je i to razlog da verujemo u manju klimatsku senzitivnost na CO2 od IPCC prognoza.

Sve u svemu, u skladu sa ovim, teorije o povećanju temperature za 1,5 do 4,5 ili čak 6 stepeni C u narednom stoleću su bez ikakvog osnova, i predstavljaju opet čistu spekulaciju u čijoj osnovi leže politički, a ne naučni razlozi.

Wednesday, November 14, 2007

Klimatski modeli i antropogeno zagrevanje

U prethodnim postovima smo razmatrali razne aspekte klimatskih modela IPCC, i notirali njihove brojne slabosti. Sada ćemo razmotriti jednu kardinalnu, koja bi se skoro mogla smatrati instancom opovrgavanja tih modela, a ne samo njihovog dovođenja u sumnju.

Naime, svi klimatski modeli IPCC, koji polaze od pretpostavke o dominantno stakleničkom zagrevanju u prethodnih pola veka, imaju bez razlike jedno karakteristično svojstvo: oni predviđaju veći stepen zagevanja u atmosferi nego na zemljinoj površini. Posebno, ti modeli predviđaju takozvanu visinsku amplifikaciju u tropskim krajevima, gde bismo na visini od 8-12 km, na potezu od 20 s južne do 20 st. severne geografske širine trebalo da imamo takozvanu "vruću tačku" - deo atmosfere koji se zagreva rapidno, dva do tri puta brže od površine Zemlje. Postoje dobri teorijski razlozi zašto u slučaju dominacije stakleničkog efekta treba očekivati ovakvu pojavu, u to nećemo sada detaljnije ulaziti. Naučnici IPCC su to sasvim dobro objasnili. Sledeća slika nam pokazuje primer "vruće tačke" koju svi njihovi klimatski modeli bez ostatka predviđaju. Uzeta su četiri najpoznatija modela IPCC.

Kao što se jasno vidi, u svakom od ovih modela je jasno vidljiva "vruća tačka" u tropima, manje više na visini od 8-12 km.

Šta pokazuju osmatranja? Da li podaci potvrđuju modelska previđanja?

Avaj! Po podacima sa satelita koji su dostupni od 1979 godine do danas, zagrevanje se u periodu 1979-2006 u pojasu od 20 sjgš do 20 sgš dešavalo po stopi od 0,07 stepeni C po dekadi. Po oficijelnim podacima CRU koje koristi IPCC, površina Zemlje se u istom tropskom pojasu i u istom periodu zagrevala brzinom od 0,13 stepeni C po dekadi. Dakle, umesto da stepen zagrevanja atmosfere bude dva ili tri puta viši od stepena zagrevanja površine, stvar je potpuno obrnuta - površina Zemlje se skoro duplo brže zagreva od atmosfere! Podaci iz meteo-balona pokazuju još manje zagrevanja u troposferi od satelitskih podataka. Evo grafičkog prikaza stvarnog prostornog rasporeda zagrevanja na Zemlji u poslednjih 30-ak godina.

Dakle, kao što vidimo, ne da nema tropske "vruće tačke" (uporediti sa slikama modela), nego se prostor gde ona treba da se nalazi zagreva sporije i od severne i od južne hemisfere.

Kakve su posledice ovakve situacije? Pa najkraće rečeno, modeli su u problemu. Ili podaci nisu u redu, što je malo verovatno (naime, dve grupe satelitskih podataka i dva seta radiosondažnih podataka se slažu da je stepen zagrevanja atmosfere manji od zagrevanja na površini. Teško je pretpostaviti da su svi oni istovremeno pogrešni).

Dakle, ovo možemo smatrati egzaktnim dokazom da najveći deo zagrevanja koje se događa poslednjih decenija nije stakleničkog porekla, odnosno da čovek sa svojim emisijama CO2 nije odgovoran za to zagrevanje.

Globalno zagrevanje - antropogeno ili ne?

Pripisivanje (eng attribution) postojećeg globalnog zagrevanje pojedinačnim uzrocima je deo poslednja dva izveštaja IPCC. U njima se zaključuje da je najveći deo globalnog zagrevanja u prethodnih pola veka posledica čovekove antivnosti na emisiji stakleničkih gasova". Kako je IPCC došao do ovakve atribucije?

U TAR izveštaju iz 2001 godine prikazan je sledeći rezime koji pokazuje kako se prirodnim činiocima ne može objasnisti globalno zagrevanje, već da odlučujuću ulogu igraju CO2 i drugi staklenički gasovi čiju koncentraciju veštački povećava čovek.


Kao što se sa slike vidi, zagrevanje u drugom delu XX veka se ne može objasniti ni jednom kombinacijom prirodnih faktora, već isključivo uticajem povećanih koncentracija stakleničkih gasova. U studijama koje pokrivaju i period od 1990 do danas, stvar izgleda još jasnije.

Međutim, stvar, nije tako bezazlena, ako pogledamo same izveštaje IPCC. Naime, čak i u najnovijem AR4 izveštaju iz 2007 godine se priznaje da najveći deo faktora koji utiču na klimu uopšte nije proučen ili je proučen vrlo sporadično. Može se reći da savremna nauka o klimi ima nizak nivo znanja o 80% faktora koji utiču na klimu. Recimo, modeli nisu u stanju uopšte da reprodukuju nivo oblačnosti, padavina, reakcije biosfere, efekte aerosola, antropogenih i prirodnih, vulkana, sunčeve radijacije. Sunčev uticaj je u osnovi potpuno nepoznat. Vulkanski uticaj je pre 1990 godine vrlo loše proučavan a i danas nije poznat unutar faktora 3. Oblaci, padavine i vodena para su vrlo loše modelirani. Efekat aerosoli takođe nije poznat i to unutar faktora 10 ili 20 - u klimatskim modelima se pretpostavlje njihovo vrlo snažno rashlađujuće dejstvo, ali je nivo poznavanja aerosoli toliko nizak, da je u pitanju i sam znak, a ne samo ova ogromna i rastegljiva magnituda uticaja; tj nije jasno da li je njihov ukupni neto efekat zagrevanje ili hlađenje. Sulfati kao aerosoli, su s jedne strane odgovorni za hlađenje jer reflektuju sunčevu svetlost u kosmos, ali je crna čađ odgovorna za zagrevanje, jer smanjuje albedo i vodi pojačanoj apsorpciji sunčeve energije.

Praktično jedino što pouzdano znamo jeste da je koncentracija glavnih stakleničkih gasova porasla za oko 25% u XX veku. Sve ostalo je ili potpuno nepoznato ili malo poznato. Dakle, sve one šarene linije u "atributivnoj studiji" su potpuno proizvoljne, tj. povučene tako da potvrđuju unapred postavljene zaključke modela, ali same nisu zasnovane ni na kakvom naučnom znanju (i to po priznanju samog IPCC (videti sliku na str. 4), a ne po tvrdnjama "skeptika"). Uzmimo recimo aerosoli: od 1940-1970 imamo snažan proces globalnog zahlađenja, koji protivreči snažnom, eksponencijalnom porastu koncentracija stakleničkih gasova. Atributivna studija IPCC tvrdi da je to stoga što je zagrevanje bilo maskirano zahlađenjem od 0.3 stepena koje je doneo porast koncetracija industrijskih sulfata, i da se zagrevanje nastavilo od 1970-ih, kada je zbog ekoloških regulacija na Zapadu nivo emitovanih sulfata dramatično opao. Ali, sam IPCC priznaje da je efekat aerosli potpuno nepoznat, i to čak naglašava u svom izveštaju. Dalje, promena oblačnosti od samo 2% može da poništi celokupno radijaciono forsiranje za koje je u XX veku bio odgovoran CO2, a da efekat padavina ne spominjemo. Klimatski modeli su mizerno nesposobni da reprodukuju oblačnost i padavine.

Dakle, takozvana "atribucija" zagrevanja IPCC stakleničkim gasovima je jedna cirkularna procedura, zapravo intelektualna vežba bez ikakvog značaja. IPCC samo pretpostavlja šta bi bilo kad bi bilo, tj kada bi zaista neto efekat aerosoli bio drastično negativan, kad bi modeli zaista pokazali smanjenje niske konvektivne oblačnosti i padavina, kad bi solarni uticaj zaista bio poznat i onakav kako kaže njihov grafik. Ali, ništa od toga nije poznato, a veći deo onog što znamo nam sugeriše da stvar stoji suprotno. Novije studije pokazuju da je efekat aerosoli verovatno blizak nuli, (tako da otpada objašnjenje da su one odgovorne za zahlađenje od 1940-1970), da je solarni uticaj danas znatno viši od projektovanog od strane IPCC, da oblačnost i padavine stvaraju rashlađujući negativni feedback, koji inicijalno zagrevanje umanjuje a ne povećava itd. U svakom slučaju, nikakav dokaz da je najveći deo zagrevanja u proteklih 50 godina antropogeni ne postoji. Reč je o čistoj (i ne mnogo plauzibilnoj) spekulaciji koja se promoviše iz političkih razloga, a koju mediji ponavljaju svakodnevno.