Tellus-artikeln

Som Sten Kaijser skrev i det förra inlägget har jag tillsammans med Lennart Bengtsson och hans kollega Kevin Hodges fått min första klimatvetenskapliga artikel publicerad i en ansedd tidskrift (Tellus). Lennart och Kevin har som ni vet redan åtskilliga artiklar på sin meritlista. Artikeln finns online här, och har bla diskuterats på Judith Currys blogg här.

Jag tänkte bara sammanfatta några viktiga resultat från artikeln, men jag hoppas naturligtvis att många av er iallafall läser ”Discussion and conclusions”-kapitlet i artikeln. Sen är det naturligtvis fritt fram att diskutera och ställa frågor som kommentarer nedan.

Den här artikeln analyserar 5 olika globala temperaturrekonstruktioner där två stycken är endast för jordytan (HadCRUT och GISS), två för lägre troposfären (UAH och RSS), samt ERA-Interim från ECMWF som är en så kallad ”reanalysis” där man försökt återskapa temperaturen och andra väderparametrar genom hela atmosfärens höjd. ECMWF har då använt och sammanvägt en mängd olika mätvärden. Eftersom satellitdata bara finns från 1979 har analysen begränsats till tidsperioden 1979 till 2014.

Några viktiga resultat:

– Serierna från jordytan (HadCRUT, GISS och ECMWF) uppvisar liknande uppvärmningstrender (0.12 till 0.16 C/10 år).

– Serierna från lägre troposfären (UAH, RSS och ECMWF) uppvisar liknande uppvärmningstrender (0.11 till 0.12 C/10 år).

– Uppvärmningstrenden är mycket större för jordytan över land än den är över hav. Uppvärmningstrenden i lägre troposfären är ungefär samma över land och hav och överensstämmer mycket bättre med uppvärmningen över hav på jordytan.

– Uppvärmningen på jordytan över land är förbryllande och stämmer inte med rådande teorier där konvektion ska blanda luften vertikalt och jämna ut temperaturskillnaderna. Uppvärmningen över land borde därför inte bero på förändrad strålningsbalans pga växthusgaser.

Vi rekommenderar därför att man använder temperatur-trender från troposfären eller från jordytan över haven vid klimatkänslighetsanalyser och inte använder markmätningar över land. Vi drar också slutsatsen att data från ECMWFs ”reanalysis” kan användas för att beräkna temperaturtrender genom atmosfärens hela höjd då detta data överensstämmer väl med markmätningar och mätningar med satellit.

Troposfärens temperatur enligt ECMWF

Troposfärens temperaturtrend enligt ECMWF

I den här artikeln använde vi data från UAH med versionen beta2. Efter att artikeln skrevs har UAH uppdaterat versionen till beta5 och justerat förhållandet mellan land och hav. John Christy som ansvarar för UAHs mätningar skriver i en kommentar på Judith Currys blogg:

This important paper was published using the newly released v6.0 of UAH
data, known as beta2. There was one update after the paper was
submitted that slightly modified the weighting functions of the newer
AMSU to better match the older MSU which impacted the relative trends of
land v. ocean (but did not alter the global or hemispheric trends.) The
beta 5 version (b5) has been added here to Table 2 (shown above) to showvattenutkastare ljud
the differences.

ERA UAHb2 UAHb5 RSS
0.09 0.19 0.16 0.17 GL Land
0.11 0.08 0.09 0.11 GL Ocean
0.11 0.11 0.11 0.12 GL All
0.12 0.19 0.17 0.19 NH Land
0.13 0.09 0.11 0.15 NH Ocean
0.13 0.13 0.13 0.16 NH All

One point of the paper is well taken – that measuring the temperature of
bulk quantities which have considerable mass (troposphere or ocean) will
better inform us of any accumulation of joules of energy in the system –
the key GHG signature.

John C.

Med UAHs nya data är överensstämmelsen med RSS och ECMWF alltså mycket bättre.

Dela detta inlägg

42 reaktion på “Tellus-artikeln

  1. 1
    Ingemar Nordin

    Stort grattis Magnus! Härligt att få sin första artikel publicerad.

    Det finns mycket att fundera på här, inte minst trendskillnaderna mellan land å ena sidan och hav + den lägre troposfären å den andra.

  2. 2
    Ann lh

    Instämmer med övriga! Stort Grattis och tack för Din egen kommentar.

  3. 3
    Guy

    Grattis!
    Får jag komma med en fråga. Blandas luft inte också vertikalt eller är den blandningen så liten att den kan räknas som betydelselös?

  4. 4
    Magnus Cederlöf Inläggsförfattare

    Guy #3:
    Jag har uppdaterat texten. Det ska stå vertikalt. Men det finns självklart också en stor uppblandning horisontellt.

  5. 7
    tty

    ” – Uppvärmningen på jordytan över land är förbryllande och stämmer inte med rådande teorier där konvektion ska blanda luften vertikalt och jämna ut temperaturskillnaderna. Uppvärmningen över land borde därför inte bero på förändrad strålningsbalans pga växthusgaser.”

    Som jag skrev i en tidigare tråd är det här i stort sett termodynamiskt omöjligt. Det enda sätt temperaturen vid ytan kan öka utan motsvarande ökning i troposfären är om även lapse-raten ökar, alltså att den totala (inte bara relativa) fuktigheten i den lägre troposfären över land samtidigt minskar. Det andra alternativet är att den ökade yttemperaturen är ett lokalt fenomen som inte påverkar tillräckligt stora luftvolymer för att påverka hela troposfären över land, alltså UHI.

    Hade referees några synpunkter på fenomenet och ev. förklaringar, det var ju en mycket försiktig formulering ni använde?

  6. 9
    tty

    Det finns en hel del av intresse i den geografiska fördelningen av trenderna i ECMWF, t ex att trenden är i stort sett noll i hela tropikzonen längs ekvatorn utom över ”the West Pacific Warm Pool”. Frågan är hur ENSO inverkar i just detta område. Starten (1979) ligger ju mellan två svaga Nino och slutet (2014) strax före en mycket stark Nino. Det skulle vara intressant att veta om resultatet blir annorlunda i just detta område med andra start/slutår.

    Det är också intressant att se hur området med signifikant uppvärming i syd/ostasien nästan perfekt stämmer överens med det område som berörs av sydväst/sydostmonsunen, en vacker demonstration av hur värme överförs av avdunstat vatten från de tropiska haven in över kontinenterna. UAH har dock ingen uppvärmning över den tibetanska högplatån, vilket verkar rimligt. Hur funkar ECMWF volymsintegration av temperaturen när landytan sträcker sig upp i eller t o m ovanför 700-400 hPa-zonen?

    Och Antarktis går som brukligt är sin egen väg, i motsatt riktning mot resten av Världen.

  7. 10
    tty

    #7/8

    När det gäller Arktis (och föralldel även t ex Skandinavien) finns det faktiskt en tänkbar förklaring till. Här beror mycket låga vintertemperaturer ofta på grunda markinversioner p g a stor utstrålning. Dessa berör också bara små luftvolymer. I sådana områden skulle t ex större molnighet under vintern (som hindrar utstrålning) eller starkare vindar (som rör upp inversionsskiktet) kunna leda till en temperaturhöjning vid ytan utan att troposfärtemperaturen påverkas.
    Detta borde lätt kunna verifieras genom att kolla om sommar- och vintertrenderna skiljer sig åt.

  8. 11
    Björn

    Jag välkomnar en sådan här utredning. Den visar på behövligheten av ett frångående av de land- och havsbaserade temperaturmätningarna som i sig är krångliga att administrera och att de knappast är representativa annat än för kanske det lokala rummet där den mäts. Att det är stor skillnad mellan land och hav i temperaturtrend, beror på att havet utgör en homogen yta med stor utbredning och volym. Genom en ständig omblandning av havsvattnet genom både konvektion och med hjälp av vindar, blir vattnets temperatur mindre trendkänsligt. Att en sammanställning av mätningar visar på en positiv temperaturtrend över land, beror på den högre solaktiviteten under mätperioden. Högre laps rate över land måste väl bero på betydligt mindre vattenångekoncentration över land än över hav. Som bekant är vattenångan en mycket potent absorbent och molekylärt upptar den en betydligt större del av atmosfärsvolymen än CO2.

  9. 12
    Lasse

    Grattis Magnus.
    En förklaring till uppvärmningsöverskottet över land kan vara Uhi.
    Men detta förklarar inte antalet soltimmar som ökat i takt med aerosolernas inverkan minskar.
    Kan vi inte ha solar brightening som en delförklaring likväl som Uhi.

  10. 13
    Lars Cornell

    Hur är det med albedot vid polerna.
    Hur reflekterar snö och is jämfört med havsvatten i spetsig vinkel?

  11. 14
    Olle R

    Grattis till artikeln Magnus,
    Ni har inte testat med UAH 5.6 TLT eller RSS 4.0 TTT , de har ju betydligt högre trender, som även rimmar bättre med väderballonger eller ytdata.
    Jag skulle nog också säga Att Era-i inte stämmer väl med satellitindexen ni valt, trenden är lägre under MSU-perioden och klart högre under AMSU-perioden. Jag har använt 850-300 mbar vid jämförelser..

  12. 15
    Thomas P

    Lars #13 ”Hur reflekterar snö och is jämfört med havsvatten i spetsig vinkel?”

    Tänk på att havet sällan ligger spegelblankt. Lägg till vågor så är reflektionsvinkeln inte lika spetsig längre.

  13. 16
    Jan-Åke

    Ok UAH RSS GISS Hadcrut och ECMRWF från 1979.
    Men hur är det med 2000-talet isolerat ?
    Går det att säga att havsvattnets temp stiger ?

  14. 17
    Magnus Cederlöf Inläggsförfattare

    Lasse #12:
    Nej jag tror inte att solar brightning skulle kunna göra så att lapse-raten ökar. Det ligger närmare till hands att tro att det har någonting att göra med minskad vattenånga och/eller förändrad markanvändning.

  15. 18
    tty

    # 13,15

    ”Lägg till vågor så är reflektionsvinkeln inte lika spetsig längre.”

    Eller mera spetsig eftersom vågor som bekant har två sidor. Och så beror det på polarisationen också. Generellt blir spekulär reflektion viktig vid vinklar mindre är 20-30 grader:

    http://www.powerfromthesun.net/Book/chapter08/Image215.gif

    Reflektion mot snö och is är komplex, allrahelst som snön och isen inte heller är jämna men generellt måste nog infallsvinkeln ned till eller under 10 grader innan vatten reflekterar bättre än snö och is. Vilket visserligen gäller i Arktis vintertid.

  16. 19
    Guy

    # 17 Magnus C

    Solar brightening kunde ha att göra med mindre mängd vattenånga, men vilken som kommer först vet jag inte. Över land i en öken svalnar det fort efter solnedgången när inga moln utgör hinder. Marken är dålig på att hålla värme. Kan mycket väl tänka mej att lapse raten är beydligt större över en öken.

  17. 20
    Thomas P

    tty #18 ”Eller mera spetsig eftersom vågor som bekant har två sidor.”

    Tänk ett varv till så är jag säker på att du förstår varför det där blir missledande. Rita ut det i en figur om du har svårt att visualisera. Annars har du en spoiler:

    Delen av vågen som är vänd mot solen tar emot (nästan) allt ljus medan delen som är vänd från solen hamnar i skugga. Det blir då delen som är vänd mot solen som är relevant för hur mycket energi som reflekteras.

  18. 22
    Ingemar Nordin

    Jan-Åke #16,

    ”Men hur är det med 2000-talet isolerat ?
    Går det att säga att havsvattnets temp stiger ?”

    Då rör vi oss huvudsakligen med ARGO-bojar som de bästa mätarna. Jag har inte räknat på rådata men det ser ut som om havets övre skikt 0-700 meter uppvisar en svag ökning sedan 2003. Men en svagare ökning än tidigare (mätt med andra mätmetoder, exempelvis fartygsbaserade).

  19. 23
    Jan-Åke

    Tack Ingemar,
    Finns någon tillförlitlig siffra för tempökning över land som globalt medelvärde dvs marknära sedan år 2000 ?

  20. 24
    Thomas P

    Guy #21 ”Och om vågriktningen inte sammanfaller med solriktningen?”

    Då blir geometrin mer komplicerad. I extremfallet med jämna dyningar som rör sig exakt vinkelrät mot solen antar jag att du får samma reflektion som för en blank yta, men havet ser sällan ut så.

  21. 25
    Olof Ribbing

    Magnus Cederlöf: Är den ökade grönskan på Jorden under den här perioden medräknad, och skulle den i så fall ha en märkbar inverkan på temperaturen nära ytan över land?

  22. 26
    Magnus Cederlöf Inläggsförfattare

    Olof Ribbing #25:
    Nån får gärna rätta mig om jag har fel här, men jag tror att ökad grönska gör att mer vatten hålls kvar och fuktigheten ökar. Då ska temperaturgradienten (lapse-rate) minska. Det vi ser är att den har ökat, alltså motsatt effekt.

  23. 27
    tty

    #20

    ”Delen av vågen som är vänd mot solen tar emot (nästan) allt ljus medan delen som är vänd från solen hamnar i skugga.”

    Du har nog tittat för mycket på brytande vågor nära stranden. På öppet hav är vågvinkeln alltid >120 grader och kvoten mellan våglängd och våghöjd alltid större än 7 (Ref: Bascom: Waves and beaches: the Dynamics of the ocean surface). Ingen del av havsytan är alltså skuggad om solen står 30 grader eller mera över horisonten.
    Däremot har du rätt att ”solsidan” på en våg kommer att ta emot det mesta solljuset, i synnerhet när vågorna rör sig rakt mot/bort från solen (vilket i och för sig sällan inträffar). Däremot blir det givetvis nästan alltid (utom när det är total bleke) fråga om diffus reflektion, d v s de ursprungligen parallella solstrålarna sprids ut kraftigt efter reflektionen, och i en del fall kommer det t o m att bli upprepade reflektioner.

    #24

    ”I extremfallet med jämna dyningar som rör sig exakt vinkelrät mot solen antar jag att du får samma reflektion som för en blank yta”

    I stort sett ja. Enda skillnaden är att polarisationen på det reflekterade ljuset blir annorlunda.

  24. 28
    Ingemar Nordin

    Jan-Åke #23,

    Tyvärr har jag inte på rak arm någon siffra på globala markdata sedan 2000. Men det borde finnas flera databaser att tillgå om detta.

  25. 29
    Ingemar Nordin

    Magnus #6,

    ”ökad grönska gör att mer vatten hålls kvar och fuktigheten ökar”

    Eftersom jorden blivit grönare globalt sett så borde fuktigheten ha ökat, inte minskat. Hur går det då med er förklaring till den högre trenden över mark?

    Ett alternativ som föreslagits är mindre aerosoler -> mindre dimming från solen -> ökad temperatur. Men har mängden aerosoler över jordytan verkligen minskat. I Europa och Nordamerika ja, men hur är det borta i sydostasien? Där verkar sotet från koleldade kraftverk ligga tät.

    Snart återstår bara att det handlar om en UHI-effekt på mätsstationerna snarare än en verklig trendökning.

  26. 30
    Thomas P

    tty #27 Så bra att du förstod det där med att det är sidan som är vänd mot solen som tar emot mest ljus och att det därför är av mindre betydelse vilken vinkeln är på baksida av vågen.

    ”Ingen del av havsytan är alltså skuggad om solen står 30 grader eller mera över horisonten.”

    Fast å andra sida talade vi om Arktis och där står solen ofta lägre än så. På själva Nordpolen når den inte ens på midsommar högre än 23 grader.

  27. 31
    Björn

    Magnus Cederlöf [26]; Jag har den uppfattningen att grönska verkar mer svalkande på grund av att solenergin omvandlas genom fotosyntesen till ökning av växtens massa. Om det exempelvis är barmark eller byggnader absorberas solenergin som i sin tur strålar IR. Blad transpirerar genom de s.k klyvöppningarna och avdunstar vatten och därmed svalkas växten och omgivningen genom den energiförlust som går åt till avdunstningen.

  28. 32
    GoranA

    # 25, 26
    Kan också bero på vilken sorts grönska, naturskog-kulturmark?
    Vi har blivit fler?

  29. 33
    tty

    #26

    Det här är en komplicerad fråga. Mera grönska innebär lägre albedo och alltså att mera solljus absorberas. Å andra sidan innebär växternas transpiration att mera vattenånga kommer ut i atmosfären, vilket innebär lägre lapse-rate men också mera konvektion, mera konvektiv molnighet och mera regn. Dessutom ökar ju luftens specifika värme markant med mängden vattenånga och det går alltså åt signifikant mer energi för att uppnå en viss lufttemperatur.

    Egentligen skulle det vara ännu mera rättvisande att ange ändringar av luftens energiinnehåll än dess temperatur. Detta förutsätter dock att man har uppgift om TCP och helst även vattenmängd i vätskeform i molnen. Klarar ECMWF av det?

  30. 34
    tty

    Björn #31

    Fotosyntesen spelar rätt liten roll. Knappast någon växt har högre verkningsgrad än 2% på fotosyntesen, och i vilket fall som helst så frigörs ju energin igen när växtvävnaden bryts ned, så i ett jämviktsläge (vilket i och för sig inte råder nu) så blir nettoeffekten på energibalansen 0.
    Den mesta solenergin en växt absorberar värmer antingen upp växten eller avdunstar vatten. En genomsnittlig björk avdunstar t ex 350 liter/dygn under vegetationsperioden.

  31. 35
    Jonas N

    Lite roligt hur somliga diskutrerar hur mycket av solljuset som teoretiskt kan absorberas av öppet hav vid nordpolen eller bara nära densamma. Man tycks behöva leta efter ‘alarm’ på de mest märkliga ställen. För det är ju det man behöver …. så innerligt

  32. 36
    Guy

    20,24,27

    Reflexionen blir/är komplicerad, speciellt vinkelrätt då reflexionerna går i kors med varann. Troligen så komplicerad att det blir ytterligare en gissning i klimatvetenskapen.

    Blank yta och vinkelräta mjuka dyningar? Är dom jämförbara? Jag tänker närmast på hur olika ”solgatan” blir vid olika våghöjd, olika vindar och bleke. Från stranden sett speglas en sol i bleke jämfört med lämpligt vågskvalp då du får en bländande ”solgata” över havet.

  33. 38
    Lars Cornell

    #35. Spetsig vinkel har vi ju även vid ekvatorn morgon och kväll.
    Men jag frågade eftersom somliga anser att det finns en förstärkningseffekt i albedots förändring när polarisen smälter.

    #36. Dyningarna har liten vinkel. Större vinkel har de mycket små vågorna.

    #34. Då blir det kontraproduktivt att plantera träd som gös litet här och var för att döva samveten. Om varje träd spyr ut 350 liter vatten ökar växthuseffekten markant och det var ju just det man ville undvika.

  34. 39
    tty

    #38

    ”Om varje träd spyr ut 350 liter vatten ökar växthuseffekten markant och det var ju just det man ville undvika.”

    Det är inte så självklart. Mera vattenånga innebär kraftigare konvektion och konvektionen är viktigare än IR-strålningen när det gäller värmetransporten från marken.

  35. 40
    Guy

    Tack för bilden, tty.
    Jag fick en känsla av att om vi inte hade hav skulle temperaturskillnaderna mellan natt och dag vara farligt stora. (Utan att beakta minskad luftfktighet).

  36. 41
    Olof Ribbing

    Magnus Cederlöf #26, tty #33, m.fl.
    Tack för intressanta svar. Jag tänkte mest på förändringar av albedot, att det fanns en ökenspridning, som nu har vänt till sin motsats, under den här perioden. Om varje maskrosblad är 5% större än det annars skulle varit finns väl inte underlag för att veta, även om det är en intressant och komplicerad fråga. Odlingsmarkens albedo förändras också, men det skulle väl bara vara meningsfullt att ta med i beräkningarna om det hade skett någon storskalig förändring i brukningsmetoderna under perioden? Om risets tid under vatten hade ändrats eller tiden då jorden ligger plöjd hade förändrats.

  37. 42
    LBt

    Magnus C,
    en mycket intressant artikel, tack. Påverkar kunskapsläget.
    En mycket intressant tråd också, trevligt.

Kommentarer inaktiverade.