Avsnitt 40b
(Avsnitt 40b som är ett efterföljande avsnitt till nr 40 men där ljudkvaliteten är så dåligt att jag valt att inte lägga ut på Youtube.)
Vetenskapen är inte överens
I mitt senaste avsnitt nr. 40 sa jag att vi inte vet helt säkert vad som har orsakat ökningen av koldioxid i atmosfären. Många skeptiker och alarmister anser att det är i princip klarlagt och tar för givet att det är människan som ligger bakom större delen av ökningen från ca 280 ppm till drygt 415 ppm.
Innan man drar tvärsäkra slutsatser vill jag gärna förstå vad som ligger bakom påståendet att det är människan som ligger bakom nästan hela ökningen av koldioxid i atmosfären och hur stor tilltro vi egentligen kan tillskriva den modell (Bernmodellen) som leder oss till den slutsatsen.
Bernmodellen är en oceanmodell som baseras på diffusionssamband och den är konstruerad av en man som heter Joos och ytterligare en oceanograf vid Berns universitet. Ursprungsmodellen beskriver transporten av spårämnen i haven. Transporten av spårämnen från ytan till djuphavet är en långsam process. Det har då fött tanken att havets upptag av CO2 också sker långsamt som präglas av en långsam transport av CO2 från havsyta till djuphav. Gösta Pettersson (kinetiker och professor i biokemi) anser att detta var en dödfödd tanke redan från början enligt kinetiskt teori eftersom präglingen på grund av rådande jämviktsförhållanden för havens CO2-upptag måste vara låggradig med en mindre än cirka 2-procentig och därmed försumbar effekt. Rätt eller fel! Om jag har fattat rätt var detta ändå orsaken till att oceanmodellen utvidgades till en kolcykelmodell (Bernmodellen) som även beskriver kinetiken för havens upptag av utsläpp av fossil CO2 samt framställer den som höggradigt präglad av processer med halveringstider på hundratals år. Enligt Gösta är den här utvidgningen alltså felaktigt genomförd ur reaktionskinetisk aspekt. Jag kan inte själv bedöma vad som är rätt eller fel men jag får känslan av att mycket sitter i detaljerna.
I avsnitt 40 sa jag att jag själv saknar tillräcklig kompetens i fysik och matematik för att avgöra vad som är rätt eller fel men att jag ändå vill lyfta fram ett antal invändningar mot Bernmodellen och dess tillförlitlighet. Frågan om vad som orsakar den kraftiga ökningen av koldioxid i atmosfären är viktig och den måste vi förstå ordentligt. Står det utom allt rimligt tvivel att det är vi människor som är orsaken till ökningen? Eller beror en stor del av den ökning vi ser på avgasning från haven som vi då inte kan kontrollera?
Det har visat sig att detta är en mycket komplicerad fråga som dessutom är mycket kontroversiell även bland många skeptiker. Jag har därför försökt att få en bild av vad personer som jag har stort förtroende för säger om Bernmodellen och vilka problem man ser.
I mitt senaste avsnitt förklarade jag att det enligt Bernmodellen är vi människor som orsakat hela ökningen av koldioxid i atmosfären och enligt professor Salby och hans modell beror endast en mindre del på oss människor. Det är klimatmodellerna som IPCC publicerar resultaten från som explicit utgår från att klimatet skulle varit oförändrat från år 1880 om människan inte hade förorsakat globala förändringar genom utsläpp, ändrad markanvändning mm. Bernmodellen är en kurvanpassning till resultatet från klimatmodellerna. Att alla förändringar av klimatet som modellerna visar beror på människan är därför en självklarhet. Modellerna är byggda så. Att koldioxidhalterna har ökat beror således enligt modellerna helt på människan. Vi vet att haven ger ifrån sig koldioxid när dom värms upp – men enligt modellförutsättningen beror all uppvärmning på människan så den koldioxid som haven tillfört (eller snarare inte absorberat när jämvikten hav/atmosfär förskjutits på grund av ökad temperatur) beror också på människan.
Klimatmodellerna bygger på Bernmodellen eller liknande modeller – men om man byter modell för hur koldioxiden upptas av hav och biosfär, t.ex. till något som liknar den kurva som professor Salby förespråkar så skulle resultatet INTE ändras vad gäller tiden 1880 fram tills nu eftersom man parametriserar klimatmodellerna för att reproducera historiska data. Förutsägelserna om klimatet år 2100 skulle däremot skilja kraftigt för de olika scenarierna om framtida koldioxidutsläpp.
Nu till några kommentarer om Bernmodellen, där en del går lite på tvärs mot vad jag lyfte fram i förra avsnittet.
Första kommentaren från min vän Leif som är Dr. i molekylfysik handlar om att han anser att det är fel att kritisera Bernmodellen med hänvisning till bombkurvan. Mekanismerna som gör att modellerna ger så långa uppehållstider beskrivs tydligt av IPCC. Det handlar om att havets PH sänks och då kommer ytvattnet snabbt i balans med atmosfärens koldioxidhalt. Omblandningen tar 10-tals eller 100-tals år men det är reaktionen med sediment som tar tusentals år som gör att stora utsläpp (enligt modellerna) blir kvar så länge i atmosfären. När det gäller bombkurvan så påverkar detta ytterst marginella utsläpp inte havens PH så C14 löser sig i havet precis som C12 men havet ger tillbaka en blandning av C12 och C14 som har mycket lägre halt av C14. Utbytet hav/atmosfär är cirka 40 gånger större än nettoflödet atmosfär/hav enligt IPCC, AR5. Detta ger bombkurvans huvudsakliga form av en ren exponentiell avklingning. (Men det finns en svans enligt modellerna på grund av biosfären. Den finns i verkligheten också.)
Bernmodellen är alltså inte giltig för långa tider. I förindustriell tid fördelade sig kolet mellan atmosfär/hav/biosfär så att endast cirka 2% fanns i atmosfären. Ifall atmosfären får ett stort tillskott kommer så småningom samma jämvikt att inträda och ökningen av atmosfärens koldioxidhalt blir försumbar. IPCC skriver också om detta I AR5 kapitel 6 sid 472.
Det är alltså inte ”Bernkurvan.” som bör kritiseras enligt Leif och andra. Det som kan vara fel är hur man ansätter att havet påverkas av att koldioxid löser sig i havet och sänker PH. Det finns mycket skrivet om detta och jag kan absolut inte bedöma vad som är vettigt.
Professor Salby, han kommer fram till att koldioxidens relaxationstid (uppehållstid på miljövetarspråk) är 15 år. Men det betyder inte att en engångspuls av CO2-utsläpp har försvunnit efter 15 år, utan att halveringstiden för utsläppspulsen är 15 x ln 2 ≈ 10 år. Man kan säga att 0,7 gånger relaxationstiden (uppehållstiden) ger halveringstiden. Efter fyra halveringstider är så lite kvar (så lite som 5%) så man kan betrakta utsläppet som upptaget i naturen. Men det tar alltså cirka 40 år innan man kommit därhän. Det här illustreras av bombkurvan. Efter millennieskiften kunde inte längre C14 från de senaste bombproverna, som upphörde 1961, detekteras. Man har alltså kunnat uppmäta att 1961 års C14-överskottstopp inte längre kunde detekteras efter millennieskiftet.
Leif säger att anledningen att man inte har observerat den svans som finns kvar efter bombproven är att mätningarna är så osäkra. Det beror på att C14 läcker från världens kärnkraftsproduktion och på det naturliga tillskottet. Indirekt kan man se att en del av C14 från bombproven finns kvar i atmosfären och kommer att finnas i hundratals år. Alla växter som band kol under tiden när bombproven gav hög halt C14 i atmosfären ger ifrån sig extra C14 till atmosfären när dom dött och förmultnar eller bränns upp.
Andra kommentaren handlar om att Leif anser att Bernmodellen är en kurvpassning till resultatet av klimatmodeller! Han menar alltså att grunden inte är Bernmodellen utan de gängse klimatmodeller som ger Bernmodellen till resultat. Den stora frågan är i vilken utsträckning den syn på havets upptag av CO2 som IPCC förfäktar är rimlig. IPCCs syn på saken beskrivs här: What Happens to Carbon Dioxide After It Is Emitted into the Atmosphere? Börjar på sidan 544 här https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter06_FINAL.pdf
Här beskrivs i klartext det som eventuellt är fel i dagens klimatmodeller. Som jag förstår saken är det största problemet IPCC:s syn på Revellfaktorn, dvs. hur påverkas havens upptagningsförmåga av koldioxid när pH sjunker något. Revellfaktorn, även kallad buffertfaktorn är ett mått på världshavens förmåga att ta upp den av människorna i atmosfären utsläppta koldioxiden. Vid högt värde på Revellfaktorn så tar oceanerna upp koldioxiden både sakta och ofullständigt så att en stor del av denna blir kvar i atmosfären under tusen år. Vid lågt värde så tas koldioxiden upp snabbt och fullständigt och mänskliga utsläpp kan inte leda till stora bestående ökningar av koldioxidhalten i atmosfären. Klimatkänsligheten talar om i hur hög grad ökningen av koldioxidhalten ökar den globala temperaturen så talar Revellfaktorn om i hur hög grad mänskliga koldioxidutsläpp påverkar koldioxidhalten i atmosfären. Därför är Revellfaktorn lika viktig som klimatkänsligheten när man skall bedöma vilka effekter klimatpolitiska åtgärder kan få på klimatet.
Att dom antaganden som görs av IPCC leder till att koldioxidens uppehållstid enligt modellerna kan beskrivas på ett sätt som Jonas ogillar är inte ett matematiskt fel enligt Leif utan en matematiskt korrekt konsekvens av gjorda antaganden. Jag har själv inte kompetensen att avgöra vad som egentligen är fel och hur det möjligen skulle kunna rättas till – men en sak är klar. Det är oerhört svårt att mäta havets PH noga. Att Joos (modellkonstruktören till Bernmodellen) försöker motivera exponentialfunktionerna är knappast matematiskt/fysikaliskt oantastligt enligt Leif – men enligt honom är det som sagt irrelevant.
Problemet är enligt Leif inte Bernmodellen utan klimatmodellerna och den konsensus som finns kring hur dom skall parametriseras.
Gösta Pettersson har länge uttryckt sin kritik mot Bernmodellen och förklarar för mig att Bernmodellen inte härstammar från några klimatmodeller men att den däremot i sin egenskap av kolcykelmodell används för att förse klimatmodeller med (felaktiga) ingångsdata för vilka lufthalter av CO2 som enligt diverse utsläppsscenarier kan förväntas uppkomma i framtiden. För cirka 10 år sedan tog Bernforskarna själva hand om beräkningen av vilken temperaturökning som de enligt dem förväntade ökningarna av luftens CO2-halt bör åstadkomma. Så numera har stolta Schweizare uppgraderat Bernmodellen till att vara en klimatmodell.
Jonas Rosén håller fast vid (till skillnad från Leif) att det stora problemet med Benmodellen är att Joos (konstruktören) anpassar pulssvaret till matematiska funktioner eftersom det får en mycket större innebörd än bara kurvanpassning.
För att förstå vad ett pulssvar är låter vi Y vara vattennivån i en tunna som har ett hål i botten. Vatten kan rinna från tunnan till en liten damm där vi har en pump som pumpar vatten genom en slang till tunnan. Väntar vi länge kommer en jämvikt att inträda. Vattennivån i tunnan kommer att stanna på en bestämd nivå. (eller så rinner vattnet över eller når inte över hålet. Vi har valt pumpen så att det blir en jämviktsnivå någonstans nära mitten av tunnan. Om vi nu plötsligt häller ut en stor hink med vatten i tunnan kommer nivån i tunnan att plötsligt stiga. Hur nivån sedan ändrar sig med tiden är pulssvaret och ihällandet av hinken är pulsen. Skulle vi i stället för en hink med vatten hälla i samma volym sirap (trögflytande) skulle vi få ett helt annat pulssvar.
Leif invänder mot Jonas beskrivning. Han exemplifierar istället genom att anta att havet absorberar CO2 med en tidskonstant av 15 år och att biosfären enbart består av träd med egenskaper som svensk granskog livslängd typ 70 år samt att biosfären och havet absorberar lika mycket första året. Resultatet blir ett pulssvar med minst två exponentialfunktioner. Trädens biomassa ökar kraftigt när dom absorberar hälften av den utsläppta koldioxiden. Träden behåller kolet tills dom dör vid typ 70 års ålder. Alltså: 50% av pulsen går direkt ner i havet, 25% blir biomassa som återbördats till atmosfären inom 35 år MEN 25% blir biomassa som släpps ut från biomassan mellan år 35 och år 70. Att det verkligen är så bernmodellen beter sig visas här: https://unfccc.int/resource/brazil/carbon.html
Skillnaden mellan grön och röd kurva.
Delprocesserna kommunicerar inte med varandra säger Jonas. Det blir i praktiken som med vattentunnan som jag pratade om i avsnitt 40. En viss andel måste rinna ut genom det lilla hålet - trots att det finns ett större hål. Nej säger Leif. Modellen med tunnan är fel. Klimatmodellerna innehåller många ”tunnor” och diverse pumpar, slangar och nivåberoende ventiler…
Jonas hävdar att om man gör som Joos, och bestämmer att pulssvaret ska se ut på ett visst sätt så har man också bestämt hur systemet kommer se ut. Jonas har missuppfattat Joos säger Leif. Joos har bestämt hur han tror systemet ser ut och har därefter beräknat pulssvaret numeriskt. Analytisk lösning finns inte. Sedan har han anpassat några exponentialfunktioner och en konstant som tillsammans skapligt noga reproducerar den numeriska lösningen.
Enligt Jonas uppstår problemet när man gör en matematisk tolkning av sin kurvanpassning, d.v.s. att man tolkar det som systemets impulssvar. Det är absolut inte matematiskt fel att göra en kurvanpassning MEN det är absolut fel att tolka sin kurvanpassning matematiskt, vilket man gör i Bernmodellen. När man har bestämt ett pulssvar så har man också bestämt hur de styrande differentialekvationerna ser ut.
Leif håller inte med. Problemet är att klimatmodellen ger det pulssvar som kurvanpassningen visar. Klimatmodellen kan vara fel (mycket troligt) men kurvpassningen är helt korrekt i det att den visar vad som händer de första 100 åren med god noggrannhet kontrar Leif.
Tredje kommentaren från Leif handlar om att han anser att mina förklaringar till varför klimatmodellerna ger den kurva som godtyckligt approximerats enligt Bernmodellen är lite lätt meningslösa. ”Att dom undermåliga klimatmodellerna ser ut som dom gör beror på dom parametrar man valt för att beskriva moln, ändringar av havets PH, tidskonstanter för havets omblandning, växtlighetens ökning på grund av mer CO2 och högre temperatur och en oändlig massa andra saker.” Varför modellerna inte stämmer har jag pratat om i avsnitt 7 och 8.
Leif återupprepar att Bernmodellen är en kurvpassning till resultatet av klimatmodellernas pulssvar över en 100-årsperiod och jag lägger in referensen till denna kurva i undertext.
https://unfccc.int/resource/brazil/carbon.html
Fjärde kommentaren: Nästa sak som kommenterades var att jag ifrågasatte varför man refererar till Tyndalls experiment för 160 år sedan. Invändningen från Leif var att: Dom som hänvisar till Tyndall menar inte alls att det är hans mätningar som ligger till grund för klimatmodellerna. Det finns senare mätningar av exempelvis Happer. Spektroskopi är en stor gren i fysiken. Kunskapen om hur stabila och vanligt förekommande molekyler interagerar med strålning är extremt väl känd. Data finns tabellerade i HITRAN och Happer har visat hur man med hjälp av dessa data kan beräkna hur strålningen från jorden genom molnfri atmosfär ser ut från rymden.
Det verkliga problemet är att vi inte vet atmosfärens exakta sammansättning av exempelvis moln, aerosoler, vattenånga etc. Leif anser inte heller att problemet är avsaknaden av så kallade värmestrålningsfysiker utan det är snarare avsaknaden av experimentalister som kan mäta den faktiska värmestrålningen från jorden med satelliter som kan säga varifrån strålningen kommer. Leif har säkert rätt. (Sen nämner han ett exempel där mätningarna visar med 100% säkerhet att koldioxiden över Antarktis har en kylande effekt. Mer CO2 ger mer kyla i Antarktis!).
Hur kan vi sammanfatta vad Jonas och Leif hävdar i denna viktiga fråga:
Kanske den viktigaste slutsatsen från mitt förra avsnitt 40 var att tala om att enligt professor Salby är den observerade temperaturökningen stor nog att förklara 85% av observerad CO2-ökning. Det här håller Jonas med om men inte Leif. Argumentet från Leif är att en temperaturökning på betydligt mer än 1 grad har hänt flera gånger under den senaste interglacialen men motsvarande våldsamma svängningar i CO2-halt har inte inträffat enligt vad man kan utläsa ur diverse proxys. Att 1 grad skulle ge 85% av den observerade ändringen på 135 ppm, alltså 115 ppm per grad ser han som uteslutet. Hur mycket global medeltemperatur ändrat sig finns det olika bud om, men den minsta skillnaden är cirka 0,5 grader enligt https: //www.ncdc.noaa.gov/global-warming/last-2000-years detta innebär att den största ändringen på grund av 1 grad varmare klimat skulle vara cirka 20 ppm. Alltså cirka 15% av observerad ändring av CO2 i atmosfären. Detta kan ju vara lite fel, men att 85% skulle bero på uppvärmning finner jag fullständigt uteslutet säger han.
IPCC beskriver klimatmodellerna. Dom är designade för att ge ett stabilt förindustriellt klimat utan mänskliga utsläpp. Det är så antagandet ser ut. Om det skulle vara korrekt så är kanske klimatmodellerna någotsånär riktiga anser Leif men Jonas håller inte med.
Om i stället hälften av temperaturökningen som vi sett efter den lilla istiden är en naturlig återhämtning på grund av naturliga och okända fenomen, då har klimatmodellerna grovt överskattat koldioxidens betydelse. Här är Jonas och Leif överens. Båda ser det också som högst troligt att det har skett en återhämtning i temperatur efter den lilla istiden.
Det är det "anpassade" impulssvar som ger upphov till alla konstigheterna i Bernmodellen enligt Jonas. För att beräkna ett systems impulssvar måste man veta vilka ekvationer som styr systemet. Därefter kan man göra kurvanpassningen till det impulssvar man har.
Som de gör nu så blir systemets beteende helt beroende på vilken matematisk formel man råkar välja för sin kurvanpassning. Man kan få i stort sett vilket systembeteende som helst när man gör på detta sätt.
Det spelar absolut ingen roll vilken matematisk formel man väljer så länge serieutvecklingen överensstämmer med systemets numeriskt beräknade impulssvar anser Leif. Man kan beskriva Bernkurvan med en serieutveckling i sinus och cosinus (alltså en fourierserie) och få precis lika noggrann beskrivning inom ett på förhand valt tidsintervall (100 år t.ex.) Det skulle vara väldigt obegåvat eftersom antalet termer i serieutvecklingen skulle behöva vara mycket stort.
Bernmodellen är fel säger Jonas och impulssvaret är fel. Leif utgår från att impulssvaret är rätt och anser inte att det är bevisat ännu att Bernmodellen faktiskt är fel. Leif hävdar med bestämdhet att impulssvaret korrekt beskriver egenskaperna hos klimatmodellerna i SAR och TAR. Klimatmodellerna är inte fullständiga och solklart fel när det gäller mycket långa tider eftersom karbonatavlagringarna i djuphavet ännu inte är medtagna i modellerna. Modellerna är hårt parametriserade och där finns enligt Leifs mening säkerligen åtskilliga fel som tar ut varandra när historiska data beräknas. Man har ju valt parametrar för att åstadkomma just det. Av detta följer enligt Leif att man kan förvänta sig att modellerna stämmer för extrapolation in i den nära framtiden såvida inget onormalt inträffar. Som t.ex. att antropogena utsläpp plötsligt slutar öka och kanske t.o.m börjar minska något. Eller att solen går in i ett nytt Maunder Minimum eller något annat som vi inte vet något om.
Gösta Pettersson anser att Bernmodellens diskvalificerande svaghet är att dess föreskrivna impulssvar är totalt oförenligt med vad som empiriskt har observerats. Elimineringen av bombprovsöverskottet av 14CO2 har inte varit multiexponentiell utan monofasisk. Elimineringen har inte krävt uppåt tusen år för att närma sig fullbordan, utan har befunnits vara fullbordad efter mindre än 50 år. Leif anser att Pulssvaret i Bernmodellen och övriga IPCC-modeller beror av pulsens storlek. För en mycket liten puls som C14 från bombproven påverkas inte havets PH alls och då absorberas CO2 snabbt i ythavet. I sin skrift Siegenthaler and Joos, 1992 skriver författarna att dom kan få överensstämmelse med C14 från bombproven såväl som naturligt C14.
Frågan om det är människan som orsakar koldioxidökningen, min fråga ett i listan, är helt avgörande för hur man ska se på klimatfrågan och den är inte minst avgörande för de klimatåtgärder som vidtas. Om vi skulle anta att hela temperaturökningen beror på ändrad solaktivitet/kosmisk strålning/långsamma svängningar i havet/eller något annat så skulle vi därmed anta att koldioxid inte alls påverkar temperaturen. Temperaturökningen skulle förklara något i stil med 15% av den observerade ökningen av luftens CO2-halt. Att en mycket stor del måste komma från mänskliga utsläpp förefaller vara en ofrånkomlig slutsats – därmed har Salby fel. Det spelar ingen roll, för med detta antagande påverkar ju CO2 inte temperaturen. Att koldioxiden inte alls skulle påverka temperaturen är dock extremt osannolikt.
Klimatsystemet är så komplicerat så jag tror inte det hjälper hur många fler kunniga personer som granskar modellerna. Tyvärr. Jag anser att det viktigaste är att bromsa paniken och avslöja fake-news om katastrofer av olika slag. Vallen som skall skydda Skanör/Falsterbo baseras på att SMHI använder modellresultat från RCP8.5 såvitt jag förstått. I Skanör har havet stigit med cirka 100 mm på 25 år: https://www.psmsl.org/data/obtaining/stations/2108.php
Data är brusiga – men att havsnivåhövningen accelererar ser man inte. Snarare tvärt om. Karlskrona ligger rätt nära. Där har havsnivån varit oförändrad sedan 1887:
https://www.psmsl.org/data/obtaining/stations/70.php
Rimlig gissning för Skanör är att balansen mellan landhöjning och havsnivåhöjning förblir i stort sett oförändrad. Havsnivåhöjning i Skanör till 2100 cirka 3 dm. Planerare kan ju tänka 500 år framåt också – men den omedelbara paniken verkar fånig.
Just nu är det väldigt varmt i Seattle och däromkring. Nya värmerekord. Det vore intressant att veta om det är rekordvarmt i omkringliggande landsbygd också.
länk till Joos arbete: https: //gmd.copernicus.org/articles/11/1887/2018/#bib1.bibx32