Ilmastoeliitti väittää, että lämpötila nousee kymmeniä vuosia, vaikka päästöt saataisiin vakiotasolle – lyhyt analyysi

Johdanto

Olen eri yhteyksissä törmännyt väitteeseen, että maapallon lämpötila nousisi vielä  kymmeniä tai jopa satoja vuosia, vaikka kasvihuonekaasujen päästöt eli emissiot saataisiin vakioitua tietylle tasolle tai jopa nollatasolle. Eipä ihme, että maallikot ovat omaksuneet tämän asian ”liiankin hyvin”. Hesarissa oli yleisönosaston kirjoitus 5.7.25, jossa kirjoitettiin, että nettonollaan pääsy ei laske nykyistä CO2-pitoisuutta, ”vaan ilmasto lämpenee senkin jälkeen vielä tuhansia vuosia”. 

Kyse on lopulta siitä, että kuinka hitaasti maapallon lämpötila reagoi muutosta aiheuttaviin voimiin eli säteilypakotteisiin. IPCC ja muutkin tutkijat ovat hyväksyneet ilmaston mallintamisen niin, että muutkin kuin auringonsäteilyn muutokset muunnetaan vastaamaan auringonsäteilyn muutoksia ilmakehän ylärajalla. Silloin kaikki lämpötilan muutoksia aiheuttavat muuttujat tulevat vertailukelpoisiksi ja niiden vaikutukset toimivat samojen vaikutusmekanismien kautta.

Kaikkien ilmastoajurien eli ilmastoa muuttavien voimien pitää pystyä muuttamaan valtameren pintakerroksen eli n. 75 metriä syvän sekoittumiskerroksen lämpötilaa ja maa-alueiden lämpötilaa. Oikotietä ei ole.  Kyse on dynamiikasta eli systeemin muutosnopeudesta tai paremminkin sen hitaudesta reagoida muutoksiin.

Dynamiikan peruskäsitteet

Kirjoitin tällaisen kommentin 22.9.25 olleessa kasvihuoneilmiötä käsittelevään kirjoitukseen: ”Maapallon lämpötilanmuutokseen liittyvät aikavakiot – olivatpa ne miten pitkiä tahansa – ei voi olla syynä siihen, että lämpötila nousisi vielä muutoksen jäädessä vakiotasolle.”  Kommenttini ei ole ilmaistu tieteellisesti pätevästi. Se pitäisi ilmaista, että kun muutos on aiheuttanut lämpötilamuutoksen – systeemin dynaamisten prosessien jälkeen – muutosta lämpötilassa ei enää tapahdu.

Tähän kommenttiin Anton Laakso vastasi näin: ”Niin siis tämä on sinun näkemyksesi asiasta. Kyllä nuo meret sen verran paljon imevät energiaa ennen kun lämpenevät, että ei niitä muutamissa vuosissa lämmitetä uuden energiatasapainotilan vaatimalle tasolle.”

Tässä on selkokielellä kysymys siitä, että tunnetusti olen simuloinneissa eli numeerisissa malleissani matkiessani maapallon lämpötilamuutoksia, käyttänyt kahta aikavakiota. Nämä ovat merelle 2,74 kuukautta ja maalle1,04 kuukautta, jotka perustuvat muiden tutkijoiden tuloksiin. Merien osuus on 70 % maapallon pinta-alasta ja maan osuus 30 % eli lopputulokseen otetaan tulokset tässä suhteessa.  Laakso ja ilmastoeliitti yleensä ovat sitä mieltä, että maapallo reagoi huomattavasti hitaammin lämpenemistä aiheuttaviin muutoksiin kuten kasvihuonekaasujen pitoisuuteen, joista IPCC:n mukaan hiilidioksidi vastaa 80 % nykyisestä lämpenemisestä.

IPCC:n käsitys ilmaston muutosnopeudesta eli sen hitauksista

Mitkä nuo ilmastoeliitin aikavakiot ovat? Kas siinäpä kysymys. Tekoäly on minusta nykyisellään jo varsin hyvä hakukone ja se pystyy tekemään järkeviä yhteenvetoja läpikäymiensä tietojen perusteella. 

Kysyin näistä hitauksista Copilotilta IPCC:n kantaa asiaan, ja sen yhteenveto oli seuraava:

·        Lämpötilamuutosten aikavakio riippuu ilmastojärjestelmän eri osista: nopein vaste muutamissa vuosissa, merkittävä osa 20–50 vuodessa, täysi tasapaino jopa sadoissa vuosissa.

·        Jos CO₂-pitoisuus jäisi nykyiselle tasolle, maapallo lämpenisi vielä useita vuosikymmeniä, tyypillisesti 0,3–0,5 °C lisää.

·        Koko lämpötilatasapainon saavuttaminen voi kestää satoja vuosia valtamerten hitauden vuoksi.

Sanonta "hiljaa hyvä tulee" pitää paikkansa myös ilmastojärjestelmässä: vaikka päästöt saataisiin heti kuriin, menneiden päästöjen vaikutukset näkyvät vielä pitkään.”

Oma käsitykseni on, että tämä vastaa varsin hyvin ilmastoeliitin käsitystä asiasta. Käsite aikavakio liittyy muutoksen läpimenoon siten, että mikä tahansa ilmastoa muuttava voima menee ilmastossa läpi keskimäärin 4 kertaa pidemmässä ajassa kuin sen aikavakio on. Kuten näkyy, niin IPCC:n arvoissa on merkittävä ero käyttämiini aikavakioihin. Minun aikavakioarvoillani muutokset menevät läpi noin vuodessa, mutta IPCC:n mukaan vain vähemmistö menee läpi muutamassa vuodessa, enemmistö vaatisi peräti 20-50 vuotta ja lopulta valtamerten tasapainotilan muuttuminen vaatisi satoja vuosia.

Näyttää siltä, että Laakso vetoaa juuri tähän valtamerten hitauteen.

Aikavakion merkitys muutoksen läpimenossa

Tein muutaman graafisen esityksen, jotka havainnollistavat muutoksen läpimenoa. Ensin kuva 1, jossa on esitetty 1. kertaluvun dynaamisen mallin vaste askelmuutokselle, jonka suuruus on 100 ja muutos näkyy prosentuaalisena verrattuna tähän muutoksen aiheuttajaan.

Kuva 1. 1. kertaluokan dynaamisen mallin askelvaste maapallolle, jossa meren aikavakio on 2,74 kk ja maan 1,04 kk esitettynä tarkalla yhtälöllä ja simuloituna z-muunnoksella.

Kuvasta käy ilmi, että maapallon tapauksessa tämä kombinaatio 70 % merta ja 30 % maata ja kyseiset aikavakiot osoittavat, että muutoksesta on tapahtunut n. 60 % 2 kuukauden päästä ja muutos on saavuttanut tason n. 98 % noin vuodessa, joka yleensä käytetään dynaamisen muutoksen läpimenon mittarina.

Onko tästä mitään havaintoja luonnosta? Maapallon vuodenaikojen vaihtelu tarjoaa hyvän validointiperusteen. Auringonsäteilyn voimakkuudessa ei tapahdu askelmaista muutosta, vaan se muuttuu jatkuvasti lähes sinimuotoisen värähtelyn mukaan. Suomenlahdella vanhaan hyvään aikaan meri saattoi olla vielä jäässä toukokuun alussa, jäät sulivat ja pintaveden lämpötila, joka on ratkaiseva maapallon energiataseen kannalta, oli saavuttanut yli 20 asteen lämpötilan heinäkuun loppuun mennessä. Se vei aikaa noin kolme kuukautta. Sopii hyvin käyttämiini aikavakioihin.

Miksi olen piirtänyt myös z-muunnoksella tehdyn käyrän. Miksi en tyydy vain tarkkaan matemaattiseen askelvasteeseen, joka on

Out (t) =  In * (1- e^-t/T) , missä    (1)

Out (t) on systeemin ulostulo, In on systeemin sisäänmeno, t on aika, ja T on prosessin aikavakio. Syy on se, että yhtälöä (1) on käytännössä mahdoton soveltaa silloin, kun järjestelmän sisäänmeno muuttuu jatkuvasti. Näinhän on todellisuudessa, että kasvihuonekaasujen pitoisuudet muuttuvat kuukausittain ja samoin auringon säteilyn absorptio muuttuu. Olen simuloinneissani soveltanut käytettävissä olevia sisäänmenosuureiden tietoja, jotka ovat käytettävissä juuri kuukausiarvoina. Tässä tapauksessa z-arvon tulos eroaa hieman askelvasteen keskiosalla, mutta sillä ei ole käytännön merkitystä. Jos lyhentäisin simulointiajoissani kuukauden vaikkapa päiviksi, niin ero tarkkaan malliin häviäisi.

Onko sattumaa vai ei – mielestäni ei – että IPCC raportoi vuosittaiset lämpötilamuutokset vuodesta 1750 lähtien ja viimeisessä AR6-raportissa viimeinen vuosi oli 2019. IPCC ei ole ilmoittanut, että ottakaa huomioon, että tämä muutos jatkuisi vielä vuosikymmeniä, vaikka ilmastoajurien arvot eivät muuttuisi. He unohtivat kertoa sen? Enpä usko. Asiahan voisi silti olla niin ja tähän vedotaan. Palaan myöhemmin asiaan.

Ilmaston askelvaste, jos aikavakio oli 24 kk eli kaksi vuotta

Kuva 2. Kolme askelvastetta. Punainen käyrä aikavakiot 1,04 kk (30 %) ja 2,74 kk (70 %). Musta käyrä aikavakio 24 kk = 2 vuotta ja violetti käyrä aikavakio 24 kk, mutta sisäänmeno 100 muuttuu kohdalla 25 kk nollaksi.

Kuva 2 osoittaa, että askelvaste, jonka aikavakio on 24 kk, sisääntulo laskeekin ajanhetkellä 25 kk nollaksi, niin saman tien ulostulo eli sisäänmenon vaste alkaa laskea. Tämä on aivan selvä fysikaalinen tosiasia.

Aikavakioiden merkitys auringonsäteilyn absorption muutoksen vaikutuksessa lämpötilamuutokseen

Seuraavaksi otan havaintoesimerkin, miten auringonvalon absorption muutos (käytän jatkossa nimitystä ASR = Absorbed Solar Radiation) näkyy lämpötilan muutoksen maapallon pinnalla, kun aikavakiot muuttuvat, kuva 3

Kuva  3. ASR:n lämpötilavaikutus eri aikavakioiden mukaan. Keltainen käyrä on CERES-mittausten mukainen

ASR-anomalian muutoksen kehitys 2000-luvulla kuukausiarvoina. Punainen käyrä on laskettu lämpötilamuutos soveltaen 1. kertaluvun dynaamista mallia aikavakioilla 1,04 ja 2,74 kuukautta. Vihreän käyrän tapauksessa aikavakiot ovat 24 kk ja mustan käyrän tapauksessa aikavakiot ovat 240 kk eli 20 vuotta.

Kuvan 3 tulokset ovat helppoja tulkita ja selittää. Käyttäen lyhyitä aikavakioita 1,04 ja 2,74 kuukautta, lämpötilavaste seuraa erittäin hyvin ASR:n säteilytehon muutoksia. Käyttäen 24 kk:n eli kahden vuoden aikavakioita, lämpötila ei vuositasolla seuraa ASR:n muutoksia, vaan ainoastaan hidas muutos näkyy lämpötilan hienoisissa muutoksissa.  Aikavakion ollessa 20 vuotta, lämpötilassa ei näy juuri mitään liikahdusta.

Oman mallini tehokkuus 2000-luvun lämpötilamuutosten selittäjänä

Olen esittänyt usein oman mallini maapallon lämpötilamuutosten selittäjänä, kuva 4.

Kuva 4. Lämpötilamuutoksen (pun. käyrä) selitys oman mallini mukaisesti (musta yhtäläinen viiva) ja IPCC:n tyyppisen mallin (musta katkoviiva) mukaisesti.

IPCC:n mallissa olen käyttänyt omia aikavakioitani, mutta kasvihuonekaasujen ja ASR:n lämpötilavaikutuksissa on käytetty veden takaisinkytkentää. El Nino selittää suuret lämpötilapiikit, mutta on huomattava, että super El Ninoissa 2015-16 ja 2023-24 noin puolet vaikutuksesta tulee ASR:n lisääntymisestä, jota ilmastoeliitti ei ole noteerannut.

Pohdintaa IPCC:n pitkien aikavakioiden taustalla olevista prosesseista

Palaan siihen, mitkä prosessit voisivat olla vaikutukseltaan niin pitkiä, että ne aiheuttavat lämpötilavaikutuksia vasta 20-50 vuoden päästä ja joiden tekoäly väittää olevan merkittävimpiä prosesseja. Nämä prosessit on sisällytetty tietokonemalleihin (GCM). Tiedossani on kaksi pääprosessia: valtameren hidas lämpeneminen ja lämpötilan nousun johdosta tapahtuva lumen ja jään pinta-alan pieneneminen.

Se on selvää, että jos puhutaan valtameren koko massan lämpenemisestä, niin se on tavattoman hidas prosessi, jossa puhutaan tuhansista vuosista, jos pintalämpötila nousisi vaikkapa 2 astetta. Ensimmäiseksi voidaan kysyä, että entäs sitten? Jopa pari astetta  - joka on valtava muutos -  lämpimämpi syvä valtameri (4 + 2 astetta) ei voi lämmittää meren pinnalla olevaa ilmaa. Lämpö ei voi siirtyä kylmästä lämpimämpään. Meressä aina lämpiää ensin sekoituskerros, jonka lämpötila vaikuttaa energiatasapainoon. Sekoituskerroksen aikavakio on tuo käyttämäni 2,74 kuukautta. Jos näin ei olisi, niin maapallon nopeita lämpötilavaihteluita kuukausi- ja vuositasolla ei voisi selittää, koska merten osuus maapallon pinnasta on 70 % eli se dominoi.

Toinen hidasta lämpenemistä selittävä tekijä voisi olla napa-alueiden jään pinta-alan väheneminen ja lumen pinta-alan väheneminen. Jään määrän vähenemisessä on ollut aina suuria vaihteluita. Kuvassa 5 on napa-alueen lumen pinta-alan kehitys vuodesta 1972 Climate4you – nettisivuston mukaan.

Kuva 5. Pohjoisen pallonpuoliskon lumen pinta-alan kehitys.

Kuvassa 5 ei ole juuri havaittavissa mitään trendiä, vaan se vetää lähes suoraa viivaa. Mikä on selitys, kun maapallo on kuitenkin lämmennyt? Yksi selitys on ….takaisinkytkentä, mutta ei positiivinen vaan negatiivinen. Luonnossa ei ole havaittu merkittäviä positiivisia takaisinkytkentöjä. Lämpötilan nousu haihduttaa enemmän vettä merestä ja se lisää veden ja lumen sadantaa. Jos napa-alueen lämpötila nousee, se lisää entisestään lumisateen määrää. Tämä ilmiö on todettu Grönlannissa, jossa normaalisti sataa yli 10 metriä lunta vuodessa, joka hiljalleen muuttuu paineen alla jääksi.

Pysyvän vuorijäätikön kasvu tapahtuu niin, että kesän aikana kaikki talven aikana lisääntynyt jää ei ehdi sulaa ja kun tämä tapahtuu vuodesta toiseen, jäätikön pinta-ala kasvaa. Jäätikön sulaminen on päinvastainen prosessi. Joka kesä jäätikköä sulaa hieman enemmän, kuin se talviaikana kasvoi.

Seuraavaksi pitää kysyä, että mitkä ovat tietokonemalleissa käytettyjen lumen ja jään sulamisnopeudet ja millä prosessilla ne on arvioitu? Todennäköisesti teoreettisesti laskien. Ne tuntuvat minusta tieteellisiltä salaisuuksilta, mutta ehkä joku lukijoistani on törmännyt niihin tai jopa käyttänyt niitä.

IPCC:n tapa ilmoittaa tietokonemallien laskemat lämpötilat

Tämä osuus on aina pakollinen, koska se saa opponenttini aivan ymmälle. Ainakin siinä mielessä, että selityksiä en ole vielä saanut. Kuvassa 6 on maapallon lämpötila ja IPCC:n raportoimat tietokonemallien laskemat lämpötilat.

Kuva 6. Mitatut lämpötilat (Gistemp = GISS ja UAH-satelliittilämpötila. Pisteillä merkityt ovat IPCC:n raporteista lasketut lämpötilat kaavalla dT= CSP * RF, jossa CSP on ilmastoherkkyysparametri ja RF on IPCC:n raportoima kokonaissäteilypakote. Vuoteen 2013 CSP = 0,5 K/(W(m2) ja 2019 CSP = 0,47 K/(W/m2).

Kuten näkyy, niin IPCC:n raportoimat tietokonemallien avulla lasketut lämpötilat ovat 1980, 2000 ja 2011 reilusti yli mitatun lämpötilan. Vuodet 2005 ja 2019 ovat poikkeuksia. Vuoden 2005 laskennassa IPCC raportoi pilvien ja aerosolien säteilypakotteen olleen -1,29 W/m2 ja tämän ansiosta laskettu lämpötila oli käytännössä sama kuin mitattu 0,85 astetta. Oliko työryhmän tavoite saada mallin laskema ja mitattu lämpötila samaksi? Sitten toinen työryhmä teki samat laskelmat vuotta 2011 koskien ja nyt pilvien ja aerosolien vaikutus olikin vain -0,97 W/m2 ja laskettu lämpötila oli taas merkittävästi korkeampi kuin mitattu.

AR6-raportissa taas tehtiin tunnettu unohdus, että ASR-muutosta ei otettu huomioon ja niinpä IPCC ylpeästi raportoi, että mitattu ja mallien laskema lämpötila oli käytännössä sama. ASR-muutoksen huomioonottaminen olisi nostanut lasketun lämpötilan noin 2,0 asteen tietämiin.

Olen usein pyytänyt selitystä kuvan 7 lukuihin IPCC-mielisiltä. Ei ole tullut mitään ehdotuksia.

Kuva 7. Raporttien AR5 ja AR6 tiedot säteilypakotteista ja niiden lämpötilamuutoksista. AR5:n lämpötilamuutokset olen laskenut IPCC:n raportoimaa keskimääräistä ilmastoherkkyysparametriä käyttäen, joka on 0,5 K(W/m2).

Kysymykseni on, että jos lämpötila muuttuu niin hitaasti kuin tekoäly väittää, että merkittävimmät muutokset tapahtuvat 20-50 vuodessa, niin miten IPCC on saanut aikaan nämä nopeat lämpötilamuutokset? Samahan koskee IPCC:n käyttämiä skenaarioiden lämpötilalaskentaa lukuun ottamatta sitä skenaariota, jossa lämpötila saadaan laskemaan vuoteen 2100 mennessä.

Minun vastaukseni on yksinkertaisesti se, että nämä lämpötilamuutokset on laskettu käyttäen lyhyitä aikavakiota, kuten olen käyttänyt omassa mallissani eli 1,04 ja 2,74 kuukautta. Näitä aikavakioita käyttäen muutokset menevät läpi yhden vuoden aikana. Jos asia ei olekaan näin, niin miten nuo lämpötilamuutokset on laskettu?