Czy "kij hokejowy" jest złamany?

Co mówi nauka...

Jako "kij hokejowy" określa się rekonstrukcję dawnych temperatur na przestrzeni 1000 albo 2000 lat przy użyciu pierścieni przyrostu drzew, rdzeni lodowych, korali i innych śladów, które pośrednio wskazują temperaturę (Mann 1999). Odkryto, że przez ostatnie tysiąclecie świat stopniowo się ochładzał, z ostrym zwrotem w górę w XX stuleciu. Główny wniosek z kija hokejowego jest taki, że globalne temperatury z ostatnich dekad były najwyższe w ciągu ostatniego 1000 lat.

Rysunek 1: Zmiany temperatury na półkuli północnej (niebieskie) oszacowane na podstawie różnych danych pośrednich (Mann 1999). Dane pomiarowe w kolorze czerwonym. Widoczna duża niepewność (szary obszar) w miarę cofania się w przeszłość.

W 2004 opublikowano krytykę kija (McIntyre 2004), z argumentem że jego kształt jest nieuchronnym wynikiem zastosowanych metod statystycznych (analiza głównych składowych). Twierdzono też, że temperatury z XV wieku wyprowadzono z jednej serii słojów sosnowych. Autorzy wywnioskowali, że kształt kija hokejowego nie jest statystycznie istotny.

W amerykańskim National Center for Atmospheric Research przeprowadzono niezależną ocenę kija hokejowego Manna (Wahl 2007). Odtworzono temperatury z zastosowaniem różnorodnych metod statystycznych (z analizą głównych składowych oraz bez niej). W wynikach otrzymano nieznacznie różne temperatury początku XV stulecia. W każdym razie zostały potwierdzone główne wnioski z oryginalnej pracy - że trend ocieplający i temperatura kilku ostatnich dekad nie miały sobie równych przez ostatnie 600 lat.

Rysunek 2: Porównanie oryginalnego wykresu (niebieski - MBH1998) z rekonstrukcją Wahla i Ammanna (czerwony). Dane pomiarowe pokazane na czarno (Wahl 2007).

Chociaż wielu uparcie trzyma się wczesnych prac Manna o danych pośrednich, dziedzina paleoklimatologii poszła naprzód. Od 1999 ukazało się wiele niezależnych rekonstrukcji dawnych temperatur przy użyciu różnych danych proxy i kilku różnych metodologii. Wszystkie prowadzą do tych samych wniosków - ostatnie dekady są najcieplejszymi od co najmniej 500 do 2000 lat (w zależności od okresu objętego badaniami). Jakich na przykład danych używano żeby określić temperaturę z przeszłości?

Zmiany w temperaturze powierzchni wywołują pod ziemią fale cieplne, które ogrzewają albo ochładzają podziemne skały. Żeby śledzić te zmiany, przeanalizowano pomiary z ponad 350 odwiertów w Ameryce Północnej, Europie, Afryce Południowej i Australii (Huang 2000). Rekonstrukcje z wierceń nie są w stanie oddać krótkookresowej zmienności, a jedynie trendy w skali stuleci. Wynika z nich, że XX wiek był najcieplejszy z 5 ostatnich, z najsilniejszą tendencją ocieplającą.

Rysunek 3: Zmiany globalnej temperatury powierzchni w ciągu ostatnich 500 lat na podstawie wierceń (gruba czerwona linia). Cieniowanie oznacza niepewność. Niebieska linia to 5-letnia średnia ruchoma z temepratury powietrza przy powierzchni według HadCRUT (Huang 2000).

Stalagmity (albo speleotemy) tworzą się z wód gruntowych wewnątrz jaskiń. Ponieważ grubieją co roku, grubość ich warstw może służyć jako pośredni wskaźnik klimatu. Rekonstrukcja temperatury północnej półkuli ze stalagmitów wykazuje, że pomimo znacznego zakresu niepewności (szary obszar), temperatura późnego XX wieku przekracza maksymalne oszacowania dla ostatnich 500 lat (Smith 2006).

Rysunek 4: Rekonstrukcja rocznych temperatur na północnej półkuli ze speleotemów z zanzaczonym zakresem 2 błędów standardowych (zacieniony obszar) (Smith 2006).

Historyczne zapisy długości lodowców mogą być użyte jako proxy dla temperatury. Im dawniej, tym mniej lodowców obserwowano, więc odpowiednio wzrasta niepewność. Tak czy inaczej, temperatury ostatnich dekad przekraczają maksimum zakresu niepewności z ostatnich 400 lat (Oerlemans 2005).

Rysunek 5: Średnia globalna temperatura obliczona z lodowców. Czerwone pionowe linie oznaczają niepewność.

Oczywiście te przykłady obejmują tylko około 500 lat - nie sięgają czasu Średniowiecznego Ocieplenia. Po połączeniu wszystkich tych proxy, w tym rdzeni lodowych, korali, osadów dennych, lodowców, odwiertów i stalagmitów, można odtworzyć temperatury północnej półkuli bez słojów drzew na 1300 lat wstecz (Mann 2008). Okazuje się, że ostatnie dekady przewyższają maksymalne oceny (z zakresem niepewności) tych 1300 lat. Po dołączeniu danych z pierścieni drzew, wynik pozostaje w mocy dla ostatnich 1700 lat.

Rysunek 6: Złożone rekonstrukcje temperatur lądów oraz lądów wraz z oceanami półkuli północnej z wyznaczonym 95% zakresem pewności. Dla porównania podane rekonstrukcje dla półkuli (Mann 2008).

Paleoklimatologia wykorzystuje wiele rodzajów danych i metodologii w celu obliczenia dawnych temperatur. Pozwala to na niezależne potwierdzenie podstawowego wniosku z kija hokejowego: kilka ostatnich dekad było najcieplejszymi w ciągu ostatnich 1300 lat.