Først ut i dag er en ny artikkel hvor velkjente forskere prøver empirisk å estimere klimafølsomheten. Spencer & Christy: «Effective climate sensitivity distributions from a 1D model of global ocean and land temperature trends, 1970-2021. » (Theoretical and Applied Climatology, 2023).

Dette synes jeg er en meget god artikkel, den beste jeg har lest siden klassiske Otto et al (2013) når det gjelder empirisk beregning av klimafølsomheten. Kort og kompakt, og rett på sak. De har ikke forsøkt å lage en (digital) kopi av Jorda, men de har laget en prinsipiell modell av Jorda, med en lett atmosfære over to store varmemagasiner (havet og landjorden). 

Analyseperioden er 1970 – 2021, relevante måleserier fra gradestokker, bøyer i havet og borehull i bakken er plugget inn, og ut kommer estimater for effektiv klimafølsomhet (EffCS, som i praksis skal være litt mindre enn den fulle klimafølsomheten ECS).

Forfatterne har nå fått med seg mesteparten av energien i klimasystemet (men jeg er fortsatt litt usikker på hvordan de behandler den varmen som går med til å smelte is). Avhengig av hvilken kurve for strålingspådrivet som benyttes, så finner forfatterne at den observerte temperaturutviklingen samsvarer best med en klimafølsomhet på henholdsvis 1,9 grader (SSP245) eller 2,5 grader (RCP6). Begge pådriv-kurvene er innenfor usikkerheten for denne drøyt femtiårige måleperioden.

Vi ser at Spencer & Christy nå nærmer seg klimafølsomheten fra IPPC-rapportene, som har vekslet mellom 2,5 og 3 grader i ulike årganger (mens mange av klimamodellene har ligget enda høyere). Forfatterne understreker at usikkerheten i effektiv klimafølsomhet fortsatt er betydelig, og ønsker seg et nytt tiår med målinger uten å bli forstyrret av store vulkanutbrudd ...

Vulkanen, svovelen og vanndampen

Men så smalt det altså under havbunnen ved Tonga i januar i fjor. Flere satellitter og en diger romstasjon var på plass for å dokumentere og kvantifisere detaljene i etterkant av dette vulkanutbruddet.

M. R. Schoeberl et al: «The estimated climate impact of the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai Eruption Plume» (GRL, august 2023) er en viktig ny publikasjon. Forskerne har studert satellittmålingene av det store undersjøiske vulkanutbruddet som fant sted i sørlige Stillehavet i januar 2022. 

Innledningsvis trodde man (som tidligere nevnt her på bloggen) at utbruddet ville virke oppvarmende pga. usedvanlig mye vanndamp som ble sendt opp i stratosfæren. Men satellittmålingene har vist at gjennom det første året har det negative pådrivet fra vulkanens svovel-aerosoler i stratosfæren likevel vært sterkere enn det positive pådrivet fra vanndampen i stratosfæren. Vulkanutbruddet ved Tonga ga derfor netto et meget lite, og trolig negativt, bidrag til global temperatur i 2022.

Også på den internasjonale romstasjonen ISS sitter det et meget følsomt aerosol-instrument (SAGE III), som har fulgt med på klodens luftkvalitet de senere årene. Målingene derfra viser hvordan svovel-partiklene fra Tonga-Hunga har utviklet seg helt fram til nå i sommer (2023), og dette er beskrevet i artikkelen Duchamp et al: «Observation of the Aerosol Plume From the 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha’apai Eruption With SAGE III/ISS» (GRL, august 2023).

Det er rimelig å tro at svovelaerosolene vaskes ut av stratosfæren noe raskere enn vanndampen. Og i så fall kan dette vulkanutbruddet ha bidratt positivt til den veldig kraftige økningen i global temperatur som vi har sett i 2023, sammen med pådrivene fra mer CO₂, mer metan og redusert svovel-utslipp fra skipstrafikken. Legg så til en gryende El Niño som alltid løfter global temperatur. Vi gjennomlever altså i 2023 et år der mange faktorer drar i samme retning, ja, til og med solflekkene nærmer seg jo nå toppunktet for denne solsyklusen!

Mer om sola

Neste artikkel ut er Valentina Zharkova: «Modern Grand Solar Minimum will lead to terrestrial cooling». (Temperature, august 2020). Zharkova mener å ha funnet at styrken på solflekksyklusene stemmer med, og kan forutsies fra, interferens mellom to observerte prinsipalkomponenter i solas magnetfelt. På basis av dette varslet hun for noen år siden et Grand Solar Minimum i årene 2020 – 2053, altså for solsyklus nr. 25, 26 og 27.

Det fine med denne prognosen er at den både er konkret, testbar og falsifiserbar i vår egen tid, siden solflekksyklus nr 25 allerede er godt i gang. Den nylig avsluttede syklus 24 var den svakeste på hundre år, så det er ingen tvil om at solaktiviteten er noe redusert. 

Syklus 25 har imidlertid startet litt sterkere enn syklus 24, så foreløpig ser vi ikke konturene av noe Grand Solar Minimum a la Maunder Minimum (på slutten av 1600-tallet). Her kan for øvrig nevnes at andre solforskere har varslet at vi i stedet kommer til å oppleve et Dalton Minimum (tidlig på 1800-tallet), som er noe mindre dramatisk, og mer i samsvar med observasjonene hittil.

Hva så med den totale solar irradiansen TSI? Jo, i følge Zharkova skal den falle med 2,2 promille og utløse et fall i terrestrisk temperatur på mellom 1,0 og 1,5 grader! En TSI-reduksjon på 2,2 promille er betydelig mer enn forskjellen mellom maksimum og minimum innad i en solsyklus. Nå har vi imidlertid måleinstrumenter som følger med på både TSI og global temperatur, og foreløpig ser vi ingen tegn til en slik utvikling. Se selv:

Zharkova skriver at det sterkeste temperaturfallet kan forventes ved solflekkminimum i overgangen mellom solsyklus 25/26 (ca. 2031) og ved overgangen 26/27 (ca. 2042). 

Vi får satse på å holde ut her på bloggen lenge nok til å trekke en endelig konklusjon, men mitt foreløpige tips er at:

• Zharkova tar feil i at det blir et Grand Solar Minimum.
• Zharkova tar veldig feil i at temperaturen på den nordlige halvkule på 2030- og 2040-tallet vil falle med 1 grad under nivået da artikkelen ble skrevet (2020).
• Zharkova får kanskje rett i at England vil oppleve noen litt kaldere år (det er fortsatt en interessant hypotese at NAO-indeksen påvirkes av solaktiviteten).

Faglig sett vil det selvsagt være mest spennende og nyttig dersom vi faktisk får et nytt Grand Solar Minimum. Da kan vi gjøre en kalibrering av TSI for Maunder Minimum, og med det vil vi kunne legge sol/CO2-debatten bak oss for godt. Hvis vi "bare" får et Dalton Minimum nå, så kan man fortsette å krangle i nye hundre år om hvor mye svakere "Maunder-sola" var enn "Dalton-sola". Men et Dalton Minimum nå vil uansett være svært nyttig for klimamodell-kjøringer i den industrielle æra (etter 1750). 

Og hva hvis vi nå får et nytt Maunder Minimum, og det viser seg at TSI faller ganske lite? Da tvinges vi faktisk til å konkludere at klodens klimafølsomhet er stor. En skremmende tanke. 

Fraktal forvirring?

Flere av leserne har bedt meg kommentere diskusjonsnotatet som ble publisert hos SSB i september. La meg starte med å si at for en matematiker, så er det forfriskende å se en artikkel om fraksjonell gaussisk støy (FGN) og med fraktal-pappa Benoit Mandelbrot (1924 – 2010) i referanselisten. Tidlige lesere av forskning.no fikk i sin tid presentert sammenhenger mellom sola, global temperatur og FGN i den tiden professor Kristoffer Rypdal blogget her. 

Så til saken: I SSB-notatet skriver Dagsvik og Moen på side 10-11 at den måten som de globale temperaturseriene er konstruert på, «... represent a serious obstacle for conducting rigorous statistical time series analysis ...». Sånn sett kunne jeg ha stoppet her, for det jo er disse tidsseriene (Berkeley, Hadley, GISS, JMA, NOAA, ERA5) som jeg gjerne omtaler her på bloggen, sammen med satellittmålingene. 

I stedet har de altså studert målinger fra en rekke enkeltstasjoner. Dette er datasett der deres statistiske verktøy (FGN) utvilsomt er bedre egnet, siden man kan anta at usikkerheten i målingene ikke har forandret seg vesentlig gjennom måleserien. Men dermed har de mistet noe av det globale perspektivet, for ikke er havet (ca. 70 prosent av jordas overflate) representert, og stasjonene synes å være noe skjevt fordelt på landjorden, og derfor sårbare for diverse regionale multidekadiske svingninger (som midles bedre ut på global skala). Dette burde nok ha vært diskutert mer i notatet. 

Min andre innvending mot notatet, er mangelen på kobling mellom fysikk og statistikk, og da særlig oppvarmingen av havet. Fysikk-kapitlet (kap 3) er rent deskriptivt og nokså "alternativt", og en av hovedreferansene der er nettopp Zharkova (2020, 2015), som jeg akkurat har diskutert her. Dersom siktemålet er publisering i en internasjonal journal, så vil jeg anbefale en total omskriving av kapittel 3. 

Avslutningsvis i dag, bare for å vise at de globale temperaturseriene ikke er umulige å analysere med statistiske metoder, så tar jeg med noen ord fra den rykende ferske publikasjonen J. Jiang: «Another scanning test of trend change in regression coefficients applied to monthly temperature on global land and sea surfaces» (Theoretical and Applied Climatology, 2023), hvor perioden 1850 – 2021 er studert. Jiang skriver: 

«The applied results show that significant changes in segment trends appeared in two gradations on the interdecadal and intradecadal scales. All subsample regression models were found to fit well with the data. Global warming started in April 1976 with a good coherency of warming trends between land and sea. The global warming “hiatus” mainly occurred in SST cooling from November 2001 to April 2008, but was not evinced over land on interdecadal scales.»

Og vi vet jo alle hva som har skjedd etter 2021 – global temperatur har gått rett til himmels.

Neste gang skal jeg kommentere en artikkel med 37 forfattere og 188 referanser. Det tar nok litt tid. Vi ses senere i oktober!