Tillbakablick på 2011 – Spencers och Braswells fasplansanalyser

Bilden är från den hobbyforskningsrapport som diskuteras i slutet av artikeln.

Här gör vi en tillbakablick på turerna kring Spencer och Braswell under året. De utsätts för en tendentiös kritik som går ut på hårda angrepp på allt som kan tänkas vara felaktigt i deras publicerade artiklar. Samtidigt förbigås deras banbrytande arbete om fasplansanalyser av strålningsdata från satelliter från 2010, som antyder låg klimatkänslighet, med tystnad. Men fasplansanalyserna har stor potential att ge oss nya insikter om klimatsystemet. Jag har faktiskt själv bedrivit en del klimatforskning på hobbynivå med hjälp av Spencers och Braswells metod och kommit fram till resultat som stöder deras uppfattning.

John Christy, Roy Spencer och William Braswell från University of Alabama, Huntsville, har gått till den klimatvetenskapliga historien för sitt banbrytande pionjärarbete med den mycket krävande vetenskapliga uppgiften att mäta den globala medeltemperaturen med hjälp av satelliter. Med sin inriktning på satellitobservationer och insikterna från dessa har denna forskargrupp också bildat sig självständiga åsikter om klimatsystemets känslighet.

Men klimatvetenskapen har en ovanlig organisation genom IPCC- processen vilket har medfört att vissa forskare som har varit särskilt aktiva inom denna fått en tongivande ställning. Detta har medfört att åsikter och vetenskapliga argument som forskarna inom UAH-gruppen kommit fram till om att klimatkänsligheten är låg och att naturliga variationer kanske betyder mer än ökade växthusgashalter har orsakat konflikter med andra forskare. Här är ett exempel på hur Roy Spencer blivit måltavla för agressiva personangrepp.

När Roy Spencer var inbjuden till Sverige för ett klimatvetenskapligt seminarium i Sveriges Riksdag våren 2009 så var han den internationellt sett mest meriterade av de forskare som höll föredrag vid detta möte. Han presenterade då sin aktuella innovativa forskning tillsammans med William Braswell om analys av strålningsdata från satelliter med fasplansdiagram. Men trots den långväga gästens mycket aktningsvärda klimatvetenskapliga bakgrund häcklades han av en lekman med ovidkommande påståenden som avsåg att misstänkliggöra honom ur vetenskaplig synpunkt.

Under året som gått har man i vissa kretsar inriktat sig på att speciellt angripa Roy Spencer tillsammans med John Christy och William Braswell. Man kritiserar några utvalda vetenskapliga artiklar av Spencer och Braswell och kritiken går ut på att finna fel i artiklarna samtidigt som man undviker att erkänna det som är rätt och riktigt i dessa. Kritiken framgår bland annat i Wikipediaartikeln om Roy Spencer. Vi har här på TCS uppmärksammat hur kritik från Dessler och Trenberth med flera bygger på rena felaktigheter som avser att dölja fel som man själv har gjort (dvs. en felaktig regressionsmetod för utvärdering av satellitdata). Men ett vetenskapligt arbete, Spencer och Braswell (2010) om fasplansanalyser, förbigås med tystnad. Där finns tydligen ingenting att kritisera.

En annan av Roy Spencers kritiker är professorn i geokemi vid Brigham Younguniversitetet vid namn Barry Bickmore. Denne har en särskild avdelning på sin egen webbsajt för att häckla Roy Spencer som har uppmärksammats inte minst på svenska mindre seriösa klimatbloggar (jag nämner inga namn), även i form av videoinspelningar. Återigen framgår det av hur kritiken är upplagd att den är mycket tendentiös. Medan man i en normal utvärdering av en forskares arbete i första hand lyfter fram förtjänsterna gör Bickmore precis tvärtom, han dammsuger Spencers och Braswells vetenskapliga artiklar efter de minsta felaktigheter. Spencers och Braswells banbrytande arbete om fasplansanalyser omnämns däremot nästan inte alls.

Redan när jag första gången läste Spencers och Braswells artikel från 2010 om fasplansanalys blev jag fascinerad av detta exempel på hur forskare genom ett nytt sätt att tänka så att säga öppnar en dörr till nya vetenskapliga insikter inom sitt forskningsområde. Sådant händer inte varje dag, men återkommer ändå ständigt inom olika forskningsområden, och leder ofta till att den vetenskapliga kunskapen tar ett stort kliv framåt (ibland leder det till Nobelpris). Deras nyskapande artikel inspirerade mig att läsa mer om klimatvetenskap, både i läroböcker och i vetenskapliga artiklar, speciellt artiklar som handlar om klimatkänslighet. Klimatforskning blev som en hobby för mig.

Detta ledde också till att jag började göra mina egna fasplansanalyser, till exempel den som jag visade i artikeln på TCS för någon tid sedan om Spencers och Braswells metod. Jag var nämligen nyfiken på hur det skulle bli om man använde temperaturer från jordytan (mätta på två meters höjd enligt HadCRUT3) i stället för temperaturer från mitten av troposfären som Spencer och Braswell använde för sina fasplansdiagram. Med yttemperaturer så får man inte särskilt tydliga linjära segment på samma sätt som Spencer och Braswell fick och vilka gav information om återkoppling och klimatkänslighet. Men däremot visar diagrammet (med strålningsdata från CERES) en mycket vacker ögla (nära nog en ellips) som hänger samman med avkylningen och uppvärmningen i samband med 2008 års La Niña.

Spencer och Braswell skriver i sin artikel att temperaturvariationerna i mitten av troposfären är bättre korrelerade med strålningsdata än variationerna i yttemperaturerna. Man kan förstå detta genom att klimatsystemet påverkas mycket av djuphavet, speciellt under El Niño och La Niña. Temperaturändringen i atmosfären kommer underifrån och sprider sig uppåt. Detta ledde mig till tanken att det kanske finns någon slags fördröjning mellan yttemperaturernas variation och att strålningen ändras.

Jag plottade därför fasplansdiagram med strålningsdata ett antal månader framåt i tiden som funktion av temperaturanomalierna. Det visade sig att den elliptiska ögla som från början fanns för La Niña 2008 blev allt smalare och vid nio månaders fördröjning så fick jag det diagram som visas överst i bilden ovan (de andra två diagrammen är fasplansdiagram för endast den långvågiga och endast den kortvågiga strålningen som också har stort vetenskapligt intresse). Alla detaljer om hur detta gjordes finns i hobbyforskningsrapporten.

I detta nya fasplansdiagram med fördröjda (eller eftersläpande) strålningsdata så får vi för hela La Niñaperioden på två år med avkylning och uppvärmning att punkterna hamnar runt en rät linje med lutningen 6 W/(m2 K). Detta stämmer precis med lutningarna hos de räta linjer (som kallades striations) som Spencer och Braswell observerade i sina fasplansdiagram och som de förklarar med att de visar hur strålningen ökar när temperaturen ökar, dvs. återkopplingen på grund av temperaturändring, när forcingen är konstant. Värdet motsvarar en mycket låg klimatkänslighet på 0,6 K per koldioxidfördubbling.

En sannolik tolkning av denna räta linje i diagrammet ovan är att under La Niñaperioden så avkyls först och uppvärms sedan klimatsystemet på grund av utväxling av värme med djuphavet. Ingen annan större ändring i strålningen till och från rymden antas ske under denna period än den strålningsändring som orsakas av den ändrade temperaturen. Om detta antagande är riktigt så är lutningen hos den räta linjen lika med den så kallade klimatåterkopplingsparametern som i sin tur kan översättas till en klimatkänslighet. I detta fall är alltså den förra 6 W/(m2 K) och den senare 0,6 K.

Vi ser alltså här ett exempel på potentialen i Spencers och Braswells metod och att den bör kunna ge många fler resultat som skulle kunna ge oss insikter i klimatsystemets känslighet.

En grundlig beskrivning av hur diagrammen i bilden ovan beräknades och en diskussion av vad de skulle kunna betyda finns i hobbyforskningsrapporten.

Dela detta inlägg

17 reaktion på “Tillbakablick på 2011 – Spencers och Braswells fasplansanalyser

  1. 1
    Ottar

    Med flera hobbyforskare som du skulle vetenskapen må bättre. Tack för relevant artikel!

  2. 2
    Ingemar

    Pehr B,
    Tack för din sammanfattning. Jag håller med dig om att det är förvånande (?) att S&Bs innovativa analysmetod inte uppmärksammas mer. Trenberth & Co demonstrerar med all tydlighet att de inte har något större vetenskapligt intresse för klimatet utan mer är ute efter att diskreditera alla som inte håller med dem.
    Lika skamligt, om än inte av samma dignitet, är förstås vår svenska motsvarigheter i smutskastarbranschen. Personangreppsexperter som Olle Häggström och hans kompisar på UI och VoF borde kanske byta jobb och bli spin-doktorer på heltid.
    I slutändan är det förstås klimatvetenskapen som lider skada av deras beteende.

  3. 3
    Peter Stilbs

    Intressant och gediget igen, Pehr.

    Huvudtemat är ju orsak och verkan. Sedan jag läste det som ligger bakom nedanstående länk

    http://www.klimatupplysningen.se/2010/07/24/tillbaka-till-rotterna-ii/

    undrar jag dock om det överhuvudtaget är möjligt att i ett så komplext system är möjligt att avgöra orsak/verkan – eller att ”kalibrera” olika parametrar mot ”observationer” under de relativt korta tidsrymder det är fråga om.

    En ytterligare faktor är ju havens och havsströmmarnas inverkan – där finns enligt uppgift fenomen med tidsskalor på 100- eller 1000-tals år, och totala värmekapaciteten i haven är ju också ca 1000 ggr den för atmosfären.

     

  4. 4
    OR

    Tack Pehr för ännu ett intressant inlägg. Även om jag inte kan följa hela det vetenskapliga resonemanget ger det bara så väldigt mycket mer hopp om vetenskapen än det i grunden ovetenskapliga ”the science is setteled”.
    (PS #3) Som arkitekt har jag också undrat hur en enstaka orsak i ett komplext system har kunnat lanseras som så dominerande. Min vana vid komplexa system säger mig att det kan finnas många orsaker till en verkan och att en orsak kan ge olika verkan i olika sammanhang. Möjligen kan jag tänka mig att den mänskliga hjärnan i en hotsituation har en benägenhet att  fixera vid första bästa orsak för en snabb flykt/kamp-reaktion.
    Liksom ”den dominerande orsaken” tror jag att den allmänt diffusa föreställningen om ”klimat” och ”väder” har gjort AGW-kampanjen möjlig. Skulle det bli klarare om vi kunde reservera ”klimat” för förfluten tid, och inse att framför oss har vi bara ”väder”? I varje fall liknar ”klimat” föreställningen om ”måttet på en sträcka”; det blir helt meningslösa begrepp om vi inte bestämmer en minsta måttenhet, resp. en tidsperiod.

  5. 5
    Bim

    Vuxna människors överdrivna intresse för koldioxid tyder på  infantil efterblivenhet och torde behandlas av läkare.

  6. 6
    Pehr Björnbom

    Ingemar #2,
     
    Trenberth & Co demonstrerar med all tydlighet att de inte har något större vetenskapligt intresse för klimatet utan mer är ute efter att diskreditera alla som inte håller med dem.
     
    Trenberths sätt att agera är verkligen märkligt. För mig framstår han mer som en maktspelare än som en vetenskaplig sanningssökare som deltar i en akademisk diskussion inom ett naturvetenskapligt forskningsområde.
     

  7. 7
    Pehr Björnbom

    Peter #3,
     
    En ytterligare faktor är ju havens och havsströmmarnas inverkan – där finns enligt uppgift fenomen med tidsskalor på 100- eller 1000-tals år, och totala värmekapaciteten i haven är ju också ca 1000 ggr den för atmosfären.
     
    Jo, utan att förstå vad som försiggår i haven så kan man nog inte förstå hur klimatet fungerar. En mycket intressant diskussion under föregående år tycker jag var denna om den försvunna energin som togs upp av Trenberth och Fasullo. Trenberth menar att denna energi, som enligt teorin skulle ha tillförts jorden men inte lett till temperaturökning av klimatsystemet, har försvunnit ner i djuphavet trots att ARGO-bojarnas mätningar inte har gett det förväntade utslaget.
     
    Trenberth förklarar detta med att systemet med ARGO-bojarna inte är tillräckligt bra medan andra såsom Roger Pielke Sr menar att det kanske helt enkelt inte finns någon försvunnen energi utan att den teoretiska förståelsen är för dålig.
     
    Min reflektion är att denna diskussion visar att förståelsen brister om hur djuphavet påverkar klimatsystemet i övrigt. Hur kan man då utesluta att utväxlingen av energi mellan djuphavet, övriga delar av klimatsystemet och världsrymden inte skulle kunna innebära en långsiktig temperaturökningstrend som skulle kunna pågå hundratals år med tanke på djuphavets stora värmekapacitet och dess förmodligen mycket komplicerade samspel med klimatsystemet i övrigt? Jag har svårt att se att man kan utesluta en sådan möjlighet.
     

  8. 8
    Uffeb

    Pehr Björnbom #7

    Intressanta reflektioner tycker jag.  Att cirkulationerna i haven påverkar väder är ju helt klart, men exakt hur de påverkar cirkulationer i atmosfären som medför olika väder är ju inte helt klarlagt.

    Havens stora värmekapacitet spelar naturligtvis roll, men jag har svårt att se hur trögheten i det systemet skulle kunna leda till en temperaturökningstrend utan förändrad balans mellan instrålning och utstrålning i atmosfären.  

    Vad jag menar är att atmosfärens cirkulationer är mer lättpåverkade än cirkulationerna i haven.  Och det är nog därför som seriösa meteorologer avhåller sig från att spå väder med längre framförhållning än någon vecka. 

    Solinstrålningen och atmosfärens växthusliknande effekt har nog större inverkan på klimat och väder än havens cirkulationer om man ser det i ett långt perspektiv.  

    Men det är svårt att få grepp om vad som är ”hönan och ägget” när det gäller klimatet. 

    Att Solen är hönan i kombination med Jordens bana och vinkel mot Solen är lätt att förstå, men att det tunna och luftiga äggskalet runt Jorden kan inverka är lite svårare att acceptera. Det finns ju dessutom betydligt mer hav än atmosfär på Jorden. Även om en del av haven också finns i atmosfären i form av vattenånga eller moln.     
      

  9. 10
    Pehr Björnbom

    Uffeb #8,
     
    Så här är mitt resonemang om hur havet påverkar klimatet. Om jag inte har missförstått sakerna alltför mycket så borde det vara förenligt med klimatvetenskapliga tänkesätt.
     
    Enligt en enkel modell av klimatsystemet så styrs temperaturändringarna av de cirka 100 översta metrarna av världshaven vilket kallas det omblandade skiktet. Detta leder till att klimatsystemets värmekapacitet är av storleksordningen 1 GJ/(m2 K), se sid 199 i den lärobok av Andrews som jag brukar hänvisa till . Klimatsystemets ovansida kan ta emot energi i form av strålning från solen och avge energi i form av strålning till världsrymden. Klimatsystemets undersida, gränsen mellan det omblandade skiktet i världshaven och djuphavet kan avge mer eller mindre värme till djuphavet.
     
    Om man skall värma upp klimatsystemet säg 0,1 K så behöver man alltså tillföra en energimängd av 0,1 GJ/m2 eller 100 MJ/m2. Om klimatsystemets temperatur skall öka med omkring 0,1 K på ett år, vilket enligt diagrammen ovan skedde mars 2008 till februari 2009, så måste klimatsystemet därför i genomsnitt tillföras omkring 3 W/m2 under detta års tid och lika mycket måste bortföras när temperaturen minskar 0,1 K på ett år.
     
    Men enligt det översta diagrammet ovan (och med den tolkning som jag beskrivit) ökar den utgående strålningen i W/m2 när temperaturen ökar och vice versa. Man kan helt enkelt inte finna den energi som värmt upp klimatsystemet 0,1 K på ett år i satellitmätningarna av strålningen. Det återstår då att förklara denna energi med att det omblandade skiktets värmeavgivning till djuphavet under detta år har minskat så att mer värme blivit kvar och lett till klimatsystemets uppvärmning.
     
    På motsvarande sätt kan den minskade temperaturen på 0,1 K under ett års tid som skedde året dessförinnan förklaras med att det omblandade skiktets värmeavgivning till djuphavet då ökade.
     
    Följaktligen har både den översta omblandade delen av haven och djuphavet avgörande roller för hur klimatsystemets temperatur utvecklar sig.
     

  10. 11
    Uffeb

    Pehr Björnbom #10

    Tack för att du tar dig tid att förklara och förtydliga vad du menar.  

    ” Klimatsystemets ovansida kan ta emot energi i form av strålning från solen och avge energi i form av strålning till världsrymden. Klimatsystemets undersida, gränsen mellan det omblandade skiktet i världshaven och djuphavet kan avge mer eller mindre värme till djuphavet.”

    Jo det låter klokt.  Men haven är trots allt en ganska tunn hinna på ytan av Jorden.

    Och de flesta strömmarna i haven är mer beroende av jordens rotation och kontinenternas lägen. 

    När det gäller rorelserna i atmodfären så tycks det mig som att lågtryck och högtryck flyttar sig ganska oberoende av cirkulationerna i djuphaven. 

    Senaste åren av oförändrad/ändrad NAO handlar väl trots allt mer om atmosfär än cirkulationer i haven?  

    Ungefär som att några tror att Golfströmmen drivs av lågtrycksbanorna i atmosfären, medan andra anser att det är Golfströmmen som påverkar lufttryck och lågtrycksbanor här hemma.   

    Men visst är det intressant att det finns så rackarns mycket vatten på Jorden, både i haven, ovanför haven som is och i atmosfären.   

      

      
     

  11. 12
    Pehr Björnbom

    Uffeb #11,
     
    Tack för att du tar upp diskussionen!
     
    Men haven är trots allt en ganska tunn hinna på ytan av Jorden.
     
    Jag använde ju själv detta argument som en försöksballong när vi diskuterade havsnivåer. Men jag fick ett starkt motargument (jag tror det var av Johan B1) som visade att analogin haltar betänkligt när det gäller att bedöma rörelserna i oceanen. Det blir förmodligen detsamma när det gäller värmetransporten dvs. att analogin haltar.
     
    Och de flesta strömmarna i haven är mer beroende av jordens rotation och kontinenternas lägen.
     
    Detsamma gäller luftströmmarna. Vad är det som orsakar jetströmmar och passadvindar om inte jordens rotation? Vad är det som gör att luften roterar runt ett lågtryck eller ett högtryck om inte jordens rotation? Vad är det som orsakar sjöbris om inte skillnaden mellan land och hav? Osv.
     
    Så i klimatsystemet har vi alltså strömmar både i haven och i luften som är beroende av jordens rotation och kontinenternas lägen.
     
    Senaste åren av oförändrad/ändrad NAO handlar väl trots allt mer om atmosfär än cirkulationer i haven?
     
    Jo, men NAO definieras ju som en oscillation i atmosfärens cirkulation. Samtidigt finns det en annan oscillation Atlantic multidecadal oscillation (AMO) som berör strömmarna i Atlanten.
     
    Men visst är det intressant att det finns så rackarns mycket vatten på Jorden, både i haven, ovanför haven som is och i atmosfären.
     
    Lägg märke till att atmosfärens massa är försvinnande liten jämfört med havens totala massa. Storleksordningen är att haven har tusen gånger större massa än atmosfären. Om vi tittar på själva klimatsystemet, dvs. atmosfären (egentligen troposfären) plus havens omblandade skikt så är havsdelens, dvs. det omblandade skiktets, massa i storleksordning hundra gånger större än atmosfärens massa.
     
    Detta innebär också att den energi som ändrar klimatsystemets temperatur till största delen går till att ändra det omblandade skiktets i havet temperatur. Den värmeenergi som går åt för att värma luften är bara några procent av den värmeenergi som går åt för havets omblandade skikt. Men båda dessa delar av klimatsystemet måste värmas samtidigt eftersom de utbyter värme mycket intensivt med varandra. Om bara luften skulle värmas så skulle den på kort tid kylas ner igen av havets omblandade skikt. Endast genom att båda delarna värms eller kyls kan temperaturändringen bli mer bestående på längre tidskalor än timmar och dagar.
     

  12. 13
    Uffeb

    Pehr Björnbom #12

    Jo massan av hav är mycket större än atmosfärens massa. 

    ” Detta innebär också att den energi som ändrar klimatsystemets temperatur till största delen går till att ändra det omblandade skiktets i havet temperatur. Den värmeenergi som går åt för att värma luften är bara några procent av den värmeenergi som går åt för havets omblandade skikt.”

    ”Om bara luften skulle värmas så skulle den på kort tid kylas ner igen av havets omblandade skikt. Endast genom att båda delarna värms eller kyls kan temperaturändringen bli mer bestående på längre tidskalor än timmar och dagar.”

    Nja, strörre betående förändringar i havens cirkulation har ju effekt på atmosfärens temperatur på längre sikt än några få dagar. El Niño och La Niña tänker jag närmast på…

    Men visst är det intressant att fundera över hur haven påverkar klimatet, även om det är atmosfären som är den yttersta porten ut mot världsrymden och vår energikälla Solen. 
       

      

  13. 14
    Pehr Björnbom

    Uffeb #
     
    Nja, strörre betående förändringar i havens cirkulation har ju effekt på atmosfärens temperatur på längre sikt än några få dagar. El Niño och La Niña tänker jag närmast på…
     
    Jo hade alltså passat bättre än nja. Jag tänkte nämligen också på El Niño och La Niña som fenomen som beror på att havets omblandade skikt värms upp eller kyls av genom interaktion med djuphavet. Temperaturändringen därav sprids till atmosfären vars temperaturutveckling måste följa efter det omblandade skiktets dito.
     
    Det är precis en sådan avkylning efterföljd av en uppvärmning som jag menar att det översta diagrammet ovan visar mellan May 07 och Jan 09. Först avkyls det omblandade skiktet genom ökad värmeöverföring till djuphavet (typiskt för en La Niña) och temperaturändringen sprids till atmosfären. Därefter går förloppet åt motsatt håll genom minskad värmeöverföring från det omblandade skiktet till djuphavet vilket leder till en temperaturhöjning som sprids till atmosfären.
     

  14. 15
    OR

    Bim # 5

    ”Vuxna människors överdrivna intresse för koldioxid tyder på  infantil efterblivenhet och torde behandlas av läkare.”

    Vem är du att ställa diagnos? och är det inte naivt att tro att läkarvetenskapen har något att komma med ifråga om folk som inte kan eller vill bli vuxna. Om det gäller ”En förnuftig klimatpolitik” finns det väl anledning att närma sig åsiktsströmmarna i folkhaven med samma intresse och noggrannhet som energiupptagningen i världshaven.

  15. Pingback: Varför kan klimatmodellerna inte förutsäga klimatets utveckling? | The Climate Scam

  16. Pingback: CO2-BLUFFEN | Idag = Tid för Absolut MedborgarStyre ?

Kommentarer inaktiverade.