Czego nie pokazał Svensmark

December 27, 2017

Skoro reaktywacja bloga tak świetnie mi idzie, dzisiaj napiszę kilka słów o ostatnim artykule Henrika Svensmarka i wpływie promieniowania kosmicznego na klimat.

Portal PAP pisze o badaniach Svensmarka tak

Promieniowanie z eksplodujących gwiazd oddziałuje na ziemskie zachmurzenie - wynika z nowej publikacji w “Nature Communications”. Opisany mechanizm mógł częściowo decydować o średniowiecznym ociepleniu, tzw. małej epoce lodowcowej czy zmianach klimatu XX wieku.

I w sumie się nie dziwię, bo w dzisiejszych smutnych czasach niewiele redakcji naukowych stać na to, by zrobić coś więcej niż przetłumaczenie notki prasowej wrzuconej na EurekaAlert czy inne agregatory naukowych newsów.

Od razu zatem sprostuję: z publikacji Svensmarka i kolegów [1] nie wynika, że promieniowanie z eksplodujących gwiazd oddziałuje na ziemskie zachmurzenie (no chyba, że taka supernowa wybuchnie bardzo blisko Ziemi…). Wyniki badań nie odnoszą się też ani do średniowiecznego ocieplenia, ani do małej epoki lodowej, a już na pewno nie do globalnego ocieplenia obserwowanego w ostatnim stuleciu.

Nie wątpię, że autorzy bardzo chcieliby, żeby z ich badania dowiodły, że globalne ocieplenie jest spowodowane przez zmiany strumienia promieniowania kosmicznego.²² Opublikowane opinie recenzentów wskazują, że w pierwszej wersji tego artykułu spekulacje o klimacie zajmowały znacznie bardziej eksponowane miejsce, trafiając m.in. do abstraktu, i dopiero po ich komentarzach zostały usunięte jako niemające wiele wspólnego z rzeczywistymi wnioskami z badań. W końcu hipotezę tę Svensmark głosi już od dwudziestu lat, z miernymi efektami: znajdowane przez niego korelacje pomiędzy zachmurzeniem a promieniowaniem rozpadały się jak domek z kart, gdy tylko zaczęli zajmować się tym inni specjaliści, analizując dłuższe szeregi danych obserwacyjnych i uwzględniając ignorowane przez Svensmarka niepewności i błędy systematyczne [2].

Jak niektórzy pamiętają, na początku udało mu się nawet zainteresować naukowców z CERN-u, którzy — opierając się o twierdzenia Svensmarka — zapowiadali nawet, że mechanizm ten będzie mógł wyjaśnić co najmniej połowę wzrostu średniej globalnej temperatury w ostatnim stuleciu. Minęło niemal dwadzieścia lat, w czasie których CERN sfinansował eksperyment CLOUD, który miał tę hipotezę zweryfikować — i tak się też stało. Niestety dla Svensmarka, była to weryfikacja negatywna [3], a wpływ promieniowania kosmicznego na tworzenie się jąder nukleacji chmur okazał się być znikomy w porównaniu z innymi, naturalnymi i antropogenicznymi czynnikami.

Dla klimatologów nie było to oczywiście niespodzianką. Hipoteza Svensmarka implikuje, że spadek aktywności słonecznej, powodując wzrost strumienia galaktycznego promieniowania kosmicznego i postulowany wzrost zachmurzenia, powinien prowadzić do globalnego ochłodzenia. Takiego ochłodzenia nie obserwujemy, zatem promieniowanie kosmiczne znaczącego wpływu na klimat nie ma. Ani Svensmark, ani jego apologeci nigdy nie wyjaśnili tego paradoksu.³³ Czasami ktoś próbował tłumaczyć to odwołując się do inercji systemu klimatycznego — że owszem, powinniśmy obserwować globalne ochłodzenie, i takie ochłodzenie nadejdzie niebawem. Problem w tym, że mechanizm postulowany przez Svensmarka działa “od góry”, czyli poprzez modyfikację bilansu promieniowania u szczytu atmosfery, zatem powinien być mierzalny bez żadnego opóźnienia.

Strumień promieniowania kosmicznego (niebieski) i anomalia średniej temperatury globalnej (czerwony). Skala strumienia GCR została odwrócona (zgodnie z hipotezą Svensmarka, powinien być anty-skorelowany z temperaturą). Źródła danych: GISTEMP, NMDB (Moskwa).

Jak zatem wyjaśnić wyniki właśnie opublikowanych badań Svensmarka i jego kolegów? Mam kilka podejrzeń.

Po pierwsze, nie jestem przekonany że naprawdę zmierzono to, co autorzy twierdzą, że zmierzono. Rachunek błędów nigdy nie był silną stroną Svensmarka (ponownie polecam lekturę np. [2]), ale w najnowszej jego pracy występuje w postaci szczątkowej, a raportowane niepewności są duże nawet przy jednosigmowych przedziałach podawanych przez autorów.⁴⁴ Z podsumowania wyników zobrazowanego na fig. 4 wynika, że gdyby niepewności rozszerzyć do 2σ, połowa z eksperymentów (V1, V2, V3, V5, V10 i V11) byłaby spójna z efektem zerowym. Po drugie, nawet gdyby zmierzony efekt przyspieszenia tempa wzrostu aerozolu siarczanego — rzędu 1-4% jak podają autorzy — był realny, wcale nie jest powiedziane że odgrywa znaczącą rolę w rzeczywistej atmosferze. Warunki w których przeprowadzano eksperyment były dość ekstremalne (np. koncentracja par kwasu siarkowego była kilkadziesiąt razy wyższa, niż w ziemskiej troposferze), i nie uwzględniały innych związków i typów aerozolu biorących udział w tworzeniu jąder nukleacji chmur. Po trzecie, autorzy próbują obudować swoje wyniki spekulacjami, które uzasadniały cytowaną w notce prasowej PAPu tezę, że

w końcu znaleźliśmy ostatni element układanki tłumaczący, jak cząstki z kosmosu wpływają na klimat Ziemi. Daje nam to zrozumienie, w jaki sposób zmiany powodowane przez aktywność Słońca czy supernowej oddziałują na klimat.

Niestety, jeśli przyjrzeć się bliżej, spekulacje te są oparte o bardzo selektywny przegląd literatury przedmiotu: niemal wyłącznie samo-cytowania (których w sumie, w całym artykule jest aż 26%). Co gorsza, w wielu przypadkach są to cytowania starych prac autorów, które po prostu okazały się być błędne. Przykładem mogą być ref. 14 (artykuł Svensmarka z 1998 r. [4]) i ref. 17, 18 i 19 (artykuły Shaviva z 2008, 2002 i 2003 r.), przywoływane na poparcie “obserwowanych” korelacji strumienia GCR z klimatem Ziemi. Rozumiem potrzebę podpompowania dorobku autorów i ich wewnętrzne przekonanie, że mieli rację, ale umieszczanie błędnych, własnych badań w takim kontekście jest po prostu nieuczciwe.

PS. Bardzo dobre podsumowanie świeżej literatury przedmiotu na ten temat można znaleźć na portalu Nauka o Klimacie, do którego odwiedzin gorąco zachęcam.

Przypisy

Svensmark H., Enghoff M. B., Shaviv N. J., Svensmark J. (2017): “Increased ionization supports growth of aerosols into cloud condensation nuclei”, Nature Communications 8, 2199. Laken B. A., et al (2012): “Interactive comment on Effects of cosmic ray decreases on cloud microphysics by J. Svensmark et al.”, Atmospheric Chemistry and Physics Discussisons, 12, C962–C973, (szczególnie fig. 2 i fig. 4). Oraz długa lista skompilowana przez Ariego Jokimäki. Pierce J.R. (2017): “Cosmic rays, aerosols, clouds, and climate: Recent findings from the CLOUD experiment”, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, V. 122, 15, 8051–8055; Gordon, et al (2017): “Causes and importance of new particle formation in the present-day and preindustrial atmospheres”, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, V. 122, 16, 8739–8760. Svensmark H. (1998): “Influence of Cosmic Rays on Earth’s Climate”, Physical Review Letters, 81, 5027, skomentowany w: Laut P. (2003): “Solar activity and terrestrial climate: an analysis of some purported correlations”, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, V. 65, 801–812.