Wszystko, co prof. Świrski mógłby wiedzieć o średniej temperaturze globalnej

January 25, 2018

…gdyby mu się chciało.

Prof. Konrad Świrski poskarżył się, że nominacja jego wypowiedzi do konkursu na klimatyczną bzdurę roku to “pół zdania wyrwanego z kontekstu”, i postanowił ten brakujący kontekst dopisać, w nadziei że pozwoli to ocenić jego wypowiedzi i posty “w lepszy sposób”.

Przeczytałem więc jeszcze raz oryginalny tekst prof. Świrskiego, za który dostał nominację, i niestety nie sądzę, by mu się udało. Żadne dodatkowe wyjaśnienia nie czynią prawdziwymi stawianych tam tez, że “wskaźnika średniej temperatury nikt nie rozumie”, że “nie wiadomo, gdzie i jak mierzyć”, że “nie podajemy jakichkolwiek wzorów lub danych wejściowych”, gdy tak naprawdę chodziło o to, że to prof. Świrski nie rozumie, nie wie, i nie potrafi dotrzeć do publikacji zawierających wzory i dane wejściowe. Po czym, pomimo szumnych deklaracji o roli Rozumu i Dążeniu do Prawdy, obarcza winą za własną ignorancję nachalnych lobbystów.

Obszerny komentarz do tamtej wypowiedzi prof. Świrskiego można znaleźć na portalu Nauka o Klimacie. Wydaje mi się, że większość podnoszonych przez niego wątpliwości znajduje tam wyjaśnienie (a jak nie, to są wyjaśnione szczegółowo w odległych o jedno kliknięcie źródłach), ale pomimo tego w najnowszym wpisie na blogu wciąż widoczne jest niezrozumienie pojęć i metod jakimi posługuje się klimatologia.

Spróbuję do podnoszonych przez niego pytań i wątpliwości odnieść się poniżej; choć postaram się unikać dłuższych cytatów, mam nadzieję że uda mi się wiernie sparafrazować argumenty prof. Świrskiego.

NIKT NIE ROZUMIE CO TO ŚREDNIA TEMPERATURA

Choć Porozumie Paryskie nie definiuje każdego pojawiającego się w nim pojęcia, w tym konkretnym przypadku nie ma wątpliwości że cel traktatu jest wyrażony w odniesieniu do indeksu klimatycznego, który jest używany w literaturze naukowej od ponad pół wieku, i którego wartość jest regularnie (co miesiąc) obliczana przez kilka ośrodków naukowych, z bardzo zbliżonymi wynikami. Już samo to powinno mu silnie zasugerować, że ktoś rozumie czym jest anomalia (odchylenie) średniej temperatury globalnej i w jaki sposób się ją definiuje, nawet jeśli on sam ma z jego zrozumieniem problemy.

NIE WIADOMO KIEDY BYŁA EPOKA PRZEDINDUSTRIALNA

Pojęcie epoki przedindustrialnej jest używane od co najmniej pięćdziesięciu lat (nie jest więc pojęciem nowym, jak twierdzi prof. Świrski), a jego sens wydaje się dość jasny: jest to okres poprzedzający rewolucję przemysłową, a w konsekwencji związaną z nim eksploatację paliw kopalnych, która rozpoczeła się w drugiej połowie XVIII wieku.

Można arbitralnie wskazać jakieś wydarzenie historyczne i powiedzieć, że “dokładnie” tutaj kończy się jedna epoka a zaczyna druga (tym właśnie problemem demarkacyjnym zajmuje się aktualnie specjalna grupa robocza w Podkomisji ds. Stratygrafii Czwartorzędu), ale z punktu widzenia praw fizyki nie ma to większego sensu. Wpływ antropogenicznych gazów cieplarnianych na klimat był znikomy w roku 1750, i nawet sto lat później był stosunkowo niewielki (aczkolwiek już wtedy mógł być mierzalny [1]). Biorąc pod uwagę wszystkie niepewności związane z rekonstruowaniem zmian klimatu w ostatnich 200-250 latach, niewielkie różnice wynikające z odmiennych definicji epoki przedindustrialnej i “długoterminowych wahań temperatury” nie mają dużego wpływu na to jak definiujemy cele klimatyczne.

Przykładowo, gdyby prof. Świrski przeczytał prace naukowe (albo chociaż ich streszczenia), do których się w swoim wpisie odwołuje [2][3], dowiedziałby się że różne definicje “okresu przedindustralnego” mają na szacunki globalnych zmian temperatury wpływ mniejszy niż 0.2°C. Odpowiada to mniej więcej dekadzie globalnego ocieplenia przy jego obecnym tempie.

ILE WYNOSI WARTOŚĆ REFERENCYJNA ŚREDNIEJ TEMPERATURY

Pytanie o “dokładną” wartość referencyjną temperatury globalnej ma mniej więcej tyle sensu, co pytanie o wartość referencyjną poziomu wszechoceanu. Co do zasady można obliczyć i jedno (około 13,5ºC), i drugie (około 3,7 km), ale nie musimy znać wyniku aby oszacować, z dużą dokładnością, zmiany tych wartości.

W przypadku temperatury dolnej warstwy atmosfery wynika to z praw fizyki, które nakładają silne ograniczenia na ilość energii, które może tracić płynąca przez jakiś obszar parcela powietrza. Dlatego też zmiany temperatur, uśrednione w dłuższych niż kilka dni okresach, są skorelowane na obszarach setek kilometrów. Przykładowo, jeśli w jakimś miesiącu jest cieplej niż zwykle, to jest cieplej niż zwykle w całej Polsce: i w Łebie, i w Warszawie, i na Kasprowym Wierchu, nawet jeśli wartości zmierzonych temperatur różnią się o mniej więcej 10ºC. Na podstawie pomiarów z tych trzech lokalizacji można obliczyć zmiany temperatury całej Polski w skali miesięcznej czy rocznej z dokładnością do kilku dzięsiętnych części stopnia. Obliczenie, w oparciu o te same dane, “średniej temperatury Polski” z taką samą dokładnością byłoby oczywiście niemożliwe.

SKORO MAMY PŁACIĆ TO NAJPIERW PRECYZYJNIE ZDEFINIUJMY

Odnoszę wrażenie, że prof. Świrski nie do końca rozumie, na czym polega Porozumienie Paryskie i co jest jego celem. To nie ograniczenie prędkości, za którego przekroczenie trzeba płacić mandat. Istotą Porozumienia jest dobrowolna redukcja emisji gazów cieplarnianych, z długoterminowym celem zdefiniowanym jako ograniczenie globalnej zmiany temperatury do 2 stopni Celsjusza, ponieważ w ten sposób zmniejszamy ryzyko niebezpiecznej dla ludzkości modyfikacji globalnego klimatu.

Cel 2ºC jest, z naukowego punktu widzenia, probabilistyczny, bo niemożliwe jest (przynajmniej na razie) dokładne obliczenie, czy np. rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej zachodzi przy wzroście temperatury o 2ºC, 2,12ºC, czy 3,5ºC względem jakiegoś arbitralnego poziomu sprzed 200 czy 300 lat. Co więcej, ponieważ skutki zmian klimatu ostatecznie zależą od lokalnej zmiany temperatury, w teorii można je określić nawet jeśli nie wiemy, jak dokładnie wyglądał klimat w XVIII wieku czy kiedykowiek idziej.

Tym bardziej między bajki można włożyć tezę prof. Świrskiego, że “jedno miejsce po przecinku” może oznaczać “zupełnie inny kierunek polityki klimatycznej”. Ostatecznym celem polityki klimatycznej jest zakończenie użytkowania atmosfery (i oceanów, ale to trochę inna historia) jako darmowego wysypiska śmieci dla produktów spalania kopalin. Implikuje to redukcję emisji gazów cieplarnianych niemal do zera, i ten prosty fakt nie ulegnie zmianie, jeśli za 10 czy 20 lat jakieś badania wskażą, że w 1750 roku średnia temperatura globalna wynosiła nie 13,5ºC, a 13,7ºC.

Tym bardziej nie musimy się obawiać, że nasze obecne cele redukcyjne okażą się zbyt ambitne. Robimy zdecydowanie zbyt mało, by miało to się stać w najbliższej przyszłości “problemem”.

ALE MIERZENIE TEMPERATURY JEST TRUDNE

Wiele problemów we współczesnej nauce jest, jak to określił prof. Świrski, “niebanalnych”. Zmierzenie masy protonu jest niebanalne. Zbudowanie drzewa filogenetycznego żyjących na Ziemi organizmów jest niebanalne. Dowód twierdzenia Fermata jest niebanalny.

Ale to, że jakiś problem naukowy jest trudny, albo że prof. Świrski czegoś nie rozumie, nie znaczy że tego “nikt nie rozumie”.

W tym konkretnym przypadku “niebanalny problem” został rozwiązany, i od wielu lat klimatolodzy potrafią obliczyć zmiany średniej temperatury globalnej z dużą dokładnością. Mówią o tym nawet odnośniki, które prof. Świrski co prawda przekleja, ale chyba ich nie doczytał do końca. Przykładowo, cytując pierwsze zdanie z mojego FAQ o pomiarach temperatury

Żeby nie być gołosłowny to właśnie na portalu naukaoklimacie.pl jest przywoływany link http://doskonaleszare.blox.pl/2011/01/FAQ-Pomiary-temperatury.html i tam literalnie „W jaki sposób można porównywać temperatury mierzone 100 lat temu, przy użyciu ówczesnych przyrządów i metod, z pomiarami współczesnymi? Krótka odpowiedź brzmi: „Zazwyczaj nie można”

nie zauważa, że dosłowanie następne zdanie, oraz kolejne dwa akapity, zawierają wyjaśnienie tego, w jaki sposób klimatolodzy potrafią rekonstruować zmiany temperatur pomimo tego, że pomiary wykonywane w różnych okresach zwykle nie są bezpośrednio porównywalne. Podobnie jest zresztą z materiałami NASA GISS, do których co prawda linkuje, ale najwyraźniej przeczytał tylko pierwsze zdanie (i to zresztą niedokładnie, bo nie ma tam mowy o “pracach Hansena z lat 70”).

Trudno więc poważnie traktować kogoś, kto głośno domaga się “precyzyjnych” definicji i “dokładnych” wyliczeń, a nie chce mu się nawet przeczytać ze zrozumieniem kilku zdań, bezpośrenio nawiązujących do stawianych przez niego pytań.

ALE DLACZEGO 2⁰C

Bo decydenci polityczni, w oparciu o najlepszą dostępną wiedzę naukową dotyczącą skutków zmian klimatu, uznali że większy wzrost średniej globalnej temperatury byłby zbyt ryzykowny.

Choć prof. Świrski sugeruje, że cel Porozumienia Paryskiego został wymyślony niedawno, po czym dorobiono do niego naprędce uzasadnienie, w rzeczywistości było, jak można się spodziewać, zupełnie inaczej. Badania nad tym, jak powinna wyglądać stabilizacja klimatu, jakie są związane z tym koszty i jakie ryzyko, były prowadzone od końca lat 80-tych. Dobrym przykładem może być raport grupy roboczej AGGG, której raport ukazał się jeszcze w 1990 roku [4], a której prace kontynuowało (i wciąż kontynuuje) IPCC przez kolejnych 28 lat.

ALE DLACZEGO 1.5⁰C

Bo koalicja państw wyspiarskich i najmniej rozwiniętych stwierdziła, też w oparciu o najlepszą dostępną wiedzę naukową, że dla nich zbyt ryzykowny jest wzrost średniej temperatury globalnej przekraczający półtora stopnia.

Jest to zresztą dobrą ilustracją dla kolejnej kwestii, której nie rozumie prof. Świrski: otóż proces negocjacyjny dotyczący ograniczenia globalnego ocieplenia nie polegał na tym, że naukowcy zebrali się, ustalili co jest dla ludzkości najlepsze, po czym podyktowali politykom co należy zrobić. Oczywiście, naukowcy też są ludźmi, i mogą mieć własne opinie na temat tego, co należy robić i w jaki sposób; wielu z nich zresztą te opinie wygłasza publicznie, w tej czy innej formie. Jednak w ostatecznym rozrachunku decyzje podejmują nie naukowcy, tylko politycy, którzy mogą się różnić wyznawanymi ideologiami, wartościami, i przekonaniami co do tego jakie metody są akceptowalne i jakie cele uświęcają środki. Dodatkowy, ambitny (czy, jak mówią co bardziej cynicznie nastawione osoby, niemożliwy) cel redukcyjny 1.5⁰C był własnie owocem buntu najbiedniejszych państw świata, które w XXI wieku będą ponosić konsekwencje działań państw bogatszych.

ALE WYNIKI POMIARÓW SĄ RÓŻNE

Nie są.

Prof. Świrski porównuje dwa wykresy, jeden przedstawiający analizę NASA GISS, drugi analizę z unijnego projektu Copernicus CCS, i pisze że na tym pierwszym “temperatura ruszyła w górę szybciej, bo od 1980”, a na drugim “zmiany następowały aż dekadę później”. W rzeczywistości tempo zmian temperatury jest niemal identyczne, a różnice wynikają tylko z innego sposobu prezentacji — NASA przedstawia odchylenia roczne względem średniej z lat 1951-1980, Copernicus 12-miesięczną średnią ruchomą odchyleń miesięcznych względem lat 1981-2010. Jeśli narysujemy obie serie w ten sam sposób, zgodność między nimi jest bardzo dobra — i to pomimo tego, że projekt Copernicus oparty jest o reanalizę historyczną, w ramach której uwzględnia się (“asymiluje”) kilka rzędów wielkości więcej danych, a zamiast interpolacji statystycznej używa numerycznego modelu atmosfery.

Porównanie zmian średniej globalnej temperatury w analizie Copernicus CCS (niebieskie i czerwone słupki) i NASA GISS (czarna kreska). Wykresy przedstawiają anomalie miesięczne, wygładzone średnią 12-miesięczną.

Apel prof. Świrskiego, aby “poważnie” traktować problem pomiarów temperatury, trudno mi więc uznać za szczery.

Przypisy

1. Abram N.E., et al. (2016): “Early onset of industrial-era warming across the oceans and continents”, Nature 536, 411–418. 2. Hawkins E., et al. (2017): “Estimating Changes in Global Temperature since the Preindustrial Period”, Bull. Am. Meteorol. Soc. 98, 9. 3. Schurer A.P., et al. (2017): “Importance of the pre-industrial baseline for likelihood of exceeding Paris goals”, Nature Climate Change 7, 563–567. 4. Rijsberman F., Swart R.J. (1990): “Targets and indicators of climate change”, Stockholm Environment Institute.