Satellitter vs. Modeller

Klimarekorder og musikalske høydepunkter kommer tett om dagen. Jeg har knapt nok fått lyttet igjennom hele Mark Knopflers nye plate, før Bob Dylan er i butikken med nytt album også! 

For de av dere som måtte være interessert i sjøfarts- og krigshistorie, anbefales på det sterkeste å høre tittelsporet fra Knopflers nye album “Privateering”. Der går ferden med kaprerskute til Nord-Afrikas kyster for to eller tre hundre år siden. Akustisk folk-rock på sitt beste. Men så over til resten av kloden vår:

 

CMIP5 takes the A-Train

La oss glemme is-rekorder og ENSO-verdier for en stakket stund. Første tema i dag er en artikkel fra Jiang et al. (2012) i Journal of Geophysical Research for et par uker siden:

”Evaluation of cloud and water vapor simulations in CMIP5 climate models using NASA A-Train satelite observations”.

Det står et trettitalls forfattere bak artikkelen, deriblant to norske (Bergen og Oslo).  

CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project) er – meget kort fortalt – klimamodellkjøringene som er gjort i forkant av den kommende IPCC5-rapporten fra FNs klimapanel. Tilsvarende modellkjøringer i forkant av IPCC4 ble kalt CMIP3.

Artikkelen har sett på de ferske resultatene fra 19 globale klimamodeller for årene rundt årtusenskiftet, fra ulike fagmiljøer i land som Australia, Canada, Japan, Kina og Norge. Samt USA og Storbritannia, som begge har bidratt med flere modeller.

Som fasit brukes målingene fra NASAs store satellittkonstellasjon ”A-Train”. Modellene rangeres innbyrdes etter ulike kriterier, og det sjekkes om det er noen framgang å spore siden CMIP3. 

A-Train består av en rekke satellitter som flyr rett etter hverandre med massevis av instrumenter. De satellittmålte produktene som er brukt i artikkelen, er:

- Ulike typer vanndamp-parametre, fra instrumentene AIRS og AMSR-E på satellitten Aqua, og fra MLS-instrumentet på satellitten Aura.

- Vanninnholdet i “vanlige” skyer (”liquid clouds”), målt både med radar fra CloudSat, MODIS på Aqua og MLS på Aura.

- Is-skyer høyere oppe i atmosfæren, målt både med radar fra CloudSat og med MODIS fra Aqua.

Selv ikke verdens beste satellitter kan sies å være supernøyaktige når det gjelder å avdekke skyenes indre sammensetning, så det ligger en viss usikkerhet også i ”fasiten” her. Satellittene har heller ikke vært i bane like lenge, og ikke alle instrumentene måler like godt på høyere breddegrader. Ikke alle satellittene kan måle helt ned til bakken, heller. 

Men dette er like fullt en av de beste fasitene man pr i dag kan framskaffe på global skala (i tillegg til re-analysert vær fra meteorologene). I analysen tas det selvsagt hensyn til at satellittene i A-Train går i solsynkron bane, og derfor bare passerer på et helt bestemt tidspunkt på dagen. Det er ikke det daglige været som sammenliknes, men om klimamodellene treffer brukbart på den gjennomsnittlige fordeling av vanndamp, vanndråper og is i atmosfæren i de områdene der satellittene kan antas å være representative.   

Vel, hvordan kommer så den norske klimamodellen NORESM ut? Slett ikke verst, faktisk. I artikkelens avsluttende “fargekart” med 19 modeller og 24 testkriterier kommer NORESM ut med bare ett “rødt lys”. Alle de andre modellene har minst 2 røde lys, og noen har mange. De fleste modellene simulerer vanndamp klart bedre enn skyer.

Det er for øvrig interessant å se at middelverdien av alle klimamodellene gjør det aller best: Ingen røde lys der. Nå skjønner jeg bedre hvorfor klimaforskerne så gjerne bruker middelverdien av modellprognosene. 

NORESM synes å være den beste modellen i den øverste delen av troposfæren, mens flere av de andre modellene er noe skarpere i de nedre luftlag. Hvis man summerer plass-siffer i de ulike høydelag, så kommer de britiske modellene klart best ut.

Denne artikkelen er derimot ikke god reklame for klimamodellene som kjøres i Kina, Russland eller ved NASA GISS (!). De andre amerikanske modellene (fra GFDL) og den australske kommer totalt sett ut omtrent likt med den norske modellen. 

Det får være nok om CMIP5 i denne omgang. I månedene framover vil det trolig komme mange publikasjoner som vil granske resultatene fra CMIP5 ut og inn, med sjekk mot ballongmålinger, skyer observert fra andre værsatellitter, og det meteorologiske bakkenettet. Og det er andre her i landet som er bedre kvalifisert enn meg til å mene noe om alle de resultatene. Men det var interessant å se en ren sammenlikning mot satellittene.

 

Havnivået

De fleste web-sidene som viser globalt havnivå målt med altimetersatellitter, er oppdatert i løpet av siste to uker. Med positive ENSO-tendenser i Stillehavet i sommer (og mindre regn i den australske ødemarken) har målepunktene krabbet noe over trend-linen igjen:

 

Globalt havnivå går høyt i disse dager, her i NOAAs versjon. (Denne kurven er ikke glacial isostatic adjusted - med GIA blir stigningstallet 3,1 mm/år). (Foto: (NOAA))
Globalt havnivå går høyt i disse dager, her i NOAAs versjon. (Denne kurven er ikke glacial isostatic adjusted - med GIA blir stigningstallet 3,1 mm/år). (Foto: (NOAA))

 

Det er satellitten Jason-2 som drar lasset nå når det gjelder havnivåmålinger. Den gamle kollegaen Jason-1 er fritatt for den oppgaven, og ble tidligere i år forsøkt flyttet til en bane som skulle passe bedre for langvarige vitenskapelige geodetiske målinger, i stedet for månedlige havnivåvurderinger. Noe gikk imidlertid galt med rakettdysen, så Jason-1 havnet ikke helt der den skulle. Man har imidlertid fått justert den inn i en litt annen bane som også skal være til nytte for geodetisk forskning.

Den siste Jason-satellitten i denne serien, Jason-3, er snart ferdig bygget i Europa, og skal skytes opp i desember 2014 med en amerikansk Falcon-9 rakett. Jason-programmet er et veldig godt eksempel på tett transatlantisk samarbeid innen oppsynet med kloden vår. Vi får håpe at Jason-2 ikke får hjerteinfarkt eller hjerneslag der oppe før Jason-3 er på plass i samme bane.  

SjøIsens modeller og målinger

Det kom noen spørsmål etter forrige blogg rundt den såkalte PIOMAS-modellen som jeg stadig viser til når det gjelder is-volumet i Arktis. Hvorfor trenger man en modell – kunne man ikke bare satellittmålt lengde, høyde og bredde på isen,  for deretter å gange og dele litt, og regne ut volumet direkte?

 

Nå er tallene fra hele august inne i PIOMAS-estimatet for sjøisens volum i Arktis. Ingen sensasjon at det ble ny rekord der. (Foto: (PIOMAS, Univ of Washington))
Nå er tallene fra hele august inne i PIOMAS-estimatet for sjøisens volum i Arktis. Ingen sensasjon at det ble ny rekord der. (Foto: (PIOMAS, Univ of Washington))

 

Svaret er at satellittmålingene har sine begrensninger i skjæringspunktet mellom dekningshyppighet og detaljoppløsning i forhold til så store bevegelige objekter som sjøisen i Arktis. La oss ta en gjennomgang av hva som faktisk måles:

- Passive mikrobølgeradiometre, som ser gjennom skyene, kan gi full dekning av Arktis hver dag. Men detaljoppløsningen er dårlig (la oss si 10 km).

- Standard værsatellittbilder kan også dekke hele Arktis daglig, med detaljer ned til ca 1 km. Da har man bra oversikt over større råker i isen. Men disse bildene ser bare isen og sjøen der hvor det er skyfritt. Det er mye skyer i Arktis, særlig nær iskanten.

- Radarsatellitter kan se gjennom skyene, og vise bilder av isen med detaljer ned til ca 0,1 km. Disse satellittene bruker imidlertid mye strøm, og kan derfor ikke stå på hele tiden. De er også mye etterspurt for overvåkning av oljesøl, fiskerier, vulkaner og jordskjelv andre steder i verden. 

Alle disse tre typene ”bilde-målinger” gir noen hint om isens tykkelse, men ingen direkte måling av den parameteren.

- Lasersatellitter (ICESat som NASA fløy i perioden 2003-2009) måler veldig nøyaktig høyden ned til snøen på toppen av isen, og havnivået i isråkene. Men laseren vet ikke hvor tykt snølaget oppå isen er. Det har betydning for isvolumet, for snø kan være veldig mye lettere enn is.

- CryoSat, som har vært der oppe i et par år nå, er flinkere til å neglisjere det tørre snølaget på toppen av isen. Men en radarstråle er mye bredere enn en laserstråle, så CryoSat trenger mye bredere råker i isen enn ICESat for å finne en referansehøyde for havoverflaten.

Både ICESat og CryoSat dekker kun 14 svært tynne spor pr døgn i Arktis, og trenger derfor noen uker på å gjøre representative målinger. Men i løpet av noen uker kan det ha pågått både smelting og bevegelse av isen.

Summa summarum, hvis man ønsker gode daglige eller ukentlige estimater for volumet av sjøisen i Arktis, så må man kombinere alt man har av målinger med en modell av hvordan isen driver, og gjerne bruke det man vet om lufttemperatur og sjøtemperatur også. 

 

Vi nærmer oss bunnen for isutbredelsen i Arktis i år. Her er den dansk/norske kurven oppdatert pr fredag 7 sept. (Foto: (DMI, basert på EUMETSAT osisaf.met.no))
Vi nærmer oss bunnen for isutbredelsen i Arktis i år. Her er den dansk/norske kurven oppdatert pr fredag 7 sept. (Foto: (DMI, basert på EUMETSAT osisaf.met.no))

 

Global temperatur: Status og tips

UAHs foreløpige verdi for global temperatur i nedre troposfære er nettopp rapportert på Roy Spencers blogg.

August-verdien ble +0,34 grader. Dette er, så vidt jeg kan se, den tredje høyeste augustverdien som er målt der (bak 1998 og 2010, hårfint foran 2011).

I lys av hva som nå foregår i Stillehavet, Arktis og på sola, våger jeg meg på følgende tips for de kommende månedene:

- September 2012 blir den nest varmeste måneden i nedre troposfære (UAH), kun slått av 2010.

- Oktober 2012 blir den varmeste måneden som er målt i nedre troposfære (UAH).

Dere kan stille meg til ansvar om to måneder for det tipset.  

 

Skjermdump av dagsverdiene for UAH global temperatur i nedre troposfære. Kurven for 2012 (grønn) sier nå farvel til 2011 (rød) og tar opp jakten på 2010 (gul). (Foto: (UAH & NASA))
Skjermdump av dagsverdiene for UAH global temperatur i nedre troposfære. Kurven for 2012 (grønn) sier nå farvel til 2011 (rød) og tar opp jakten på 2010 (gul). (Foto: (UAH & NASA))

 

Det ligger i hvert fall i kortene at 2012 kommer til å klatre kraftig oppover på temperaturtoppen mot slutten av året. Her er forresten nyeste langtidsprognosen fra NOAAs modell for glattet sjøtemperatur i Nino3.4-området i Stillehavet:

 

NOAAs nyeste modellprognoser for sjøtemperaturutviklingen i Nino3.4 området utover høsten og vinteren. (Foto: (NOAA))
NOAAs nyeste modellprognoser for sjøtemperaturutviklingen i Nino3.4 området utover høsten og vinteren. (Foto: (NOAA))

 

Ja, her får man nok finne fram rekordskjemaet for global månedstemperatur inntil isdekket har lagt seg i Arktis ved årsskiftet.