Hołyst

September 26, 2015

Z opóźnieniem odsłuchałem debaty o klimacie prof. Hołysta (Instytut Chemii Fizycznej PAN) z prof. Malinowskim (Zakład Fizyki Atmosfery UW) w programie red. Łasiczki (Tok FM). Nie mogę powiedzieć, bym dowiedział się z niej czegoś nowego lub ciekawego o klimacie czy globalnym ociepleniu, bo z obecnych w studiu dyskutantów jedyna osoba, która wiedziała coś na ten temat (prof. Malinowski), z trudem mogła dojść do głosu. Większość programu była tak naprawdę poświęcona niewiedzy prof. Hołysta i red. Łasiczki.

Zostało to zresztą świadomie zracjonalizowane przez prof. Hołysta , który przedstawił się jako agnostyk globalnego ocieplenia, wymieniający wątpliwości i niepewności związanych z klimatem, bez których rozstrzygniecia nie da się określić roli czynników atropogenicznych. A wątpliwości wymienianych przez prof. Hołysta jest mnóstwo: co do przyczyn zmian koncentracji pary wodnej w atmosferze i jej udziale w efekcie cieplarnianym; emisji metanu z topnienia wiecznej zmarzliny; dwutlenku węgla ze spalania biomasy; niepewności w pomiarach nierównowagi radiacyjnej i pochłaniania ciepła przez oceany; czy cyrkulacji atmosferycznej na planetach w rezonansie orbitalnym ze Słońcem.

Chodzi mi tylko o to, że pokazuję że mogą być procesy, na przykład spowalniające ruch Ziemi, które będą systematycznie prowadziły do zmian klimatycznych. Może się zmieniać orbita, może się zmieniać aktywność Słońca […] jest parowanie oceanów. Ja teraz świadomie nie używam żadnych liczb, tylko podaję argumenty które należy sprawdzić.

D’oh! Przecież mogła się zmienić orbita! Że też nikt na to nie wpadł.

Dalszy przebieg rozmowy, i powtórzona przez prof. Hołysta anegdotka obwieszczanym w XIX wieku końcu nauki sugeruje, że on naprawdę wierzy w to, że nikt przed nim nie zweryfikował pomysłów, które pojawiły się w jego genialnej głowie po drodze do studia radiowego. I że może klimatolodzy powinni wziąć się wreszcie do roboty, bo przecież kilka teorii dotyczących przyczyn globalnego ocieplenia prof. Hołyst podsunął im na tacy.

A tak poważnie, to oczekiwałbym że rzetelny naukowiec, jeśli ma wątpliwości co do ustaleń z obcej mu dziedziny, to w pierwszej kolejności skonsultuje się ze specjalistami, przeczyta kilka podręczników, albo sprawdzi podstawową literaturę przedmiotu. Może się bowiem okazać, że te wątpliwości wynikają z jego własnej ignorancji, i nijak się mają do rzeczywistego stanu badań.

Weźmy dla przykładu pierwszą podniesioną wątpliwość:

Ja zacznę może od faktu. Najważniejszym gazem cieplarnianym jest woda [sic], prawda? Prawda. Tuż przed audycją zadałem pytanie naszemu ekspertowi, Szymonowi [Malinowskiemu], i dowiedziałem się że ilość pary wodnej w powietrzu wzrosła o półtora procenta [sic] od roku 1970tego. […] Ta para wodna w atmosferze bierze się z procesu parowania, i tu przekazuję informacje z takich ostatnich badań, otóż parowanie niezwykle silnie zależy od tego jakie wieją wiatry, i bardzo łatwo jest zaburzyć równowagę pomiędzy wodą w stanie ciekłym, głównie oceanami, a ilością pary wodnej w powietrzu, i to można zrobić w miarę szybko. I teraz pytanie jest następujące: być może, są jakieś procesy klimatyczne, które powodują, że zmieniło się tempo parowania wody, i to jest główna przyczyna tego, że lokalnie teraz widzimy podniesienie temperatury, a za trzydzieści lat te same procesy doprowadzą do tego że para wodna w powietrzu skondensuje, spadnie na ziemię, i będzie zimno.

Nie będzie.

Wiemy co jest główną przyczyną ocieplenia. Wiemy, jaki wpływ na skład atmosfery mają antropogeniczne emisje dwutlenku węgla, potrafimy obliczyć wynikające z nich zmiany przepływu promieniowania podczerwonego przez atmosferę, i potrafimy oszacować konsekwencje klimatyczne z wystarczajcą dokładnością, by przypisać czynnikom antropogenicznym co najmniej połowę ocieplenia od roku 1950. Co więcej, jednym z przewidywań teorii antropogenicznego globalnego ocieplenia, sformułowanym jeszcze pod koniec XIX wieku [1], jest towarzyszący ociepleniu wzrost zawartości pary wodnej w atmosferze, działający jednocześnie jak dodatnie sprzężenie zwrotne.

Gdyby to inne, nienazwane przez prof. Hołysta “procesy klimatyczne” wymuszały, poprzez zmiany zawartości pary wodnej w atmosferze, zmiany temperatury, prowadziłoby to do jeszcze większej zagadki: dlaczego dwutlenek węgla nie powoduje ocieplenia, mimo że zgodnie z obowiązującą fizyką powinien je powodować? A jeśli powoduje ocieplenie, dlaczego nie obserwujemy znacznie większej zmiany temperatury: tej wywołanej przez klimatyczne krasnoludki prof. Hołysta, oraz dodatkowo tej spowodowanej wzrostem zawartości dwutlenku węgla?

Zmiany zawartości pary wodnej w atmosferze nad oceanami w latach 1988-2015. Źródło danych: RSS.

Jeszcze większym nonsensem jest teza, że “bardzo łatwo” można zaburzyć równowagę pomiędzy wodą w oceanach i atmosferą. Dane obserwacyjne demonstrują, że jest wręcz przeciwnie, a ilość pary wodnej w atmosferze jest wartością bardzo stabilną. Policzmy: dobowy globalny opad wynosi około 2,8 kg/m² [2], zatem suma opadu dla całego globu wynosi 520 tys. km³ rocznie. Z drugiej strony, całkowita zawartość pary wodnej w atmosferze w cyklu rocznym oscyluje pomiędzy 23 a 26 kg/m² [3], wahania międzyroczne są rzędu 0,2 kg/m², a trend długoletni wynosi około 0,34 kg/m², czyli 173 km³ na dekadę [4].

Liczby te pokazują, że strumienie parowania i opadów bilansują się w niemal idealny sposób (z dokładnością do 0,003%), a “zaburzyć równowagę pomiędzy wodą w stanie ciekłym, głównie oceanami, a ilością pary wodnej w powietrzu” jest bardzo trudno. Dlatego, jak tłumaczył w programie prof. Malinowski (a czego nie mogli zrozumieć zarówno red. Łasiczka, jak i prof. Hołyst), nie jest tak naprawdę ważne ile wody paruje, bo i tak tyle samo spadnie w postaci opadów atmosferycznych.

Kolejnym nieporozumieniem jest sugestia prof. Hołysta, że większa zawartość pary wodnej w atmosferze musi wynikać ze zwiększonego parowania. W rzeczywistości, ponieważ obie wielkości zależą od różnych procesów, jedno nie implikuje drugiego. Przykładowo, jak już kiedyś wyjaśniałem, zwiększenie zawartości dwutlenku w atmosferze powoduje bezpośrednio zmniejszenie opadów (a więc i parowania) poprzez zmianę bilansu radiacyjnego na powierzchni planety i u szczytu atmosfery; zatem w sytuacji w której jednocześnie zwiększamy koncentrację dwutlenku węgla oraz kompensujemy część wzrostu temperatury przy pomocy aerozolu zmieniającego ilość docierającego światła słonecznego, możliwe jest osiągnięcie stanu z cieplejszą i bardziej wilgotną atmosferą, i jednocześnie mniejszymi opadami [5].

Literatura naukowa na temat cyklu hydrologicznego i jego czułości na wymuszenia radiacyjne jest zresztą bardzo bogata, i podejrzewam że gdyby prof. Hołyst tylko chciał, mógłby sam znaleźć odpowiedź na swoje pytania i zrozumieć, dlaczego jego pomysły, na które wpadł w przerwie na reklamy, są łagodnie rzecz ujmując niedorzeczne.

Ale to wymagałoby jakiegoś wysiłku. O wiele łatwiej jest występować w roli agnostyka, i rozkładać bezradnie ręce w obliczu skomplikowanego wszechświata. Nie wiemy! Nic nie wiemy! I nigdy się nie dowiemy!

Ktoś bardziej cyniczny mógłby podejrzewać, że postawa epistemologiczna prof. Hołysta nie wynika tylko z przerośniętego ego oraz ciężkiego Krugera-Dunninga, a była świadomym zastosowaniem prawa Brandoliniego. W końcu, szansa na to że ktoś na żywo, z pamięci, będzie potrafił odnieść się do wszystkich losowo podnoszonych wątpliwości (bo co ma wspólnego zmiana tempa obrotu Ziemi z globalnym ociepleniem?) jest niewielka… A jeśli ekspert czegoś nie wie i musi się do tego przyznać, wygrywamy.

Jeśli jednak jakimś cudem wie, możemy podbić stawkę zgłaszając kolejne wątpliwości, jeszcze bardziej nonsensowne.

O ile potrafimy opisać układy w stanie równowagi, i takimi równaniami posługują się również klimatolodzy, to absolutnie nie mamy zielonego pojęcia jak funkcjonują układy dalekie od równowagi, takie jak atmosfera.

Odnalezienie w swoim otoczeniu urządzeń wykorzystujących nierównowagowe procesy termodynamiczne zostawiam jako ćwiczenie dla czytelnika.

Cytowana literatura

1. Arrhenius (1897) On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. 2. Np. Rodell, et al. (2015) The Observed State of the Water Cycle in the Early 21st Century. 3. Vonder Haar, et al. (2012) Weather and climate analyses using improved global water vapor observations, Trenberth i Smith (2005) The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses, Berrisford, et al (2011) Atmospheric conservation properties in ERA-Interim, Wang, et al. (2006) A near-global, 2-hourly data set of atmospheric precipitable water from ground-based GPS measurements, Grossi, et al (2015) Total column water vapour measurements from GOME-2 MetOp-A and MetOp-B. 4. Policzone jako jedno odchylenie standardowe i trend liniowy z serii TPW RSS wersja 7. 5. Np. Wu, et al. (2013) Anthropogenic impact on Earth’s hydrological cycle.