Kuinka herkkä ilmastomme on?

Mitä tiede sanoo...

Ilmastoherkkyys ilmaistaan globaalina lämpötilan muutoksena tietylle pakotteelle (eli °C muutos per W/m² pakote). Tavallisesti se annetaan lämpenemisenä hiilidioksidin kaksinkertaistuessa (esim. 280 ppm:stä 560 ppm:ään).

Ilmastoherkkyys malleista

Ensimmäiset ilmastoherkkyyden arviot tulivat ilmastomalleista.

• Vuoden 1979 Charney raportissa kaksi mallia Suki Manabelta ja Jim Hansenilta arvioivat ilmastoherkkyysalueeksi 1,5–4,5 °C.
• Forest 2002 käyttää sormenjälki-lähestymistapaa moderneihin lämpötilan mittaussarjoihin ja saa alueeksi 1,4–7,7 °C.
• Knutti 2005 käyttää mallinnusta (antaen ilmastoherkkyyden arvon ja sitten vertaa vuodenaikojen vastetta) ja saa ilmastoherkkyydelle alueen 1,5–6,5 °C, jossa 3–3,5 on todennäköisin.
• Hegerl 2006 katsoo paleontologista dataa viimeisen 600 vuoden ajalta ja laskee alueeksi 1,5–6,2 °C.
• Annan 2006 yhdistää tuloksia monista riippumattomista menetelmistä haarukoidakseen ilmastoherkkyyden välille 2,5–3,5 °C.
• Royer 2007 tutkii lämpötilan vastetta hiilidioksidille viimeisen 420 miljoonan vuoden ajalta ja määrittelee, että ilmastoherkkyys ei voi olla alle 1,5 °C (jossa paras arvo on 2,8 °C).

Ilmastoherkkyys kokeellisista havainnoista

Monissa tutkimuksissa on laskettu ilmastoherkkyys suoraan kokeellisista havainnoista ilmastomalleista riippumatta.

• Lorius 1990 tutki Vostokin jääkairanäytteiden mittauksia ja laski alueeksi 3–4 °C.
• Hoffert 1992 rekonstruktoi kaksi menneen ilmaston mittaussarjaa (yksi kylmempi ja yksi lämpimämpi) ja saa alueeksi 1,4–3,2 °C.
• Hansen 1993 katsoo viimeisiin 20 000 vuoteen kun viimeinen jääkausi päättyi ja kokeellisesti laskee ilmastoherkkyydeksi 3 ± 1 °C.
• Gregory 2002 käytti meren lämmönoton havaintoja laskiessaan ilmastoherkkyydeksi 1,5.
• Chylek 2007 tutkii aikajaksoa viimeisen jääkauden kylmimmän hetken ja holoseenikauteen siirtymisen välillä. He laskevat ilmastoherkkyden alueeksi 1,3–2,3 °C.
• Tung 2007 tekee tilastollisen analyysin 1900-luvun lämpötilojen vasteelle aurinkojaksoon ja laskee alueeksi 2,3–4,1 °C.

Stephen Schwartzin 1,1 °C:n ilmastoherkkyys

Viimeaikainen artikkeli "Heat capacity, time constant and sensitivity of Earth's climate system" määrittelee ilmastoherkkyydeksi 1,1 ± 0.5 °C (Schwartz 2007). Herkkyys lasketaan ilmaston "aikavakion" ja globaalin lämpökapasiteetin osamääränä. "Aikavakio" eli se aika, jossa ilmastojärjestelmä palaa tasapainotilaan häiriön jälkeen, on hänen artikkelinsa avaintekijä. Schwartz tutkii monien aikasarja-analyysien tuloksia ja arvioi aikavakioksi viisi vuotta.

Kuten Schwartz huomauttaa artikkelissaan, ilmasto kuitenkin toipuu eri ajassa riippuen häiriön aiheuttaneen pakotteen luonteesta. Lyhytaikaisella muutoksella kuten tulivuoren purkauksella on lyhyt, muutaman vuoden aikavakio. Pitkäaikaisella hiilidioksidipitoisuuden kasvulla toipumisaika ulottuu vuosikymmeniin. Schwartz aivan oikein huomauttaa: "koska tulivuoripakotteen kesto on lyhyt, vasteaika ei ehkä heijasta sitä, mikä sopisi pitkäaikaiseen pakotteeseen kuten kasvihuonekaasujen nousuun, koska lämpösignaali ei ehdi tunkeutua syvään mereen."

Joka tapauksessa Schwartz suodattaa pitkän ajan muutokset pois ottamalla trendit pois aikasarjasta, joka aiheuttaa tuloksen rajoittumisen lyhyille aikavakioille. Sarjasta, josta ei ole poistettu trendiä saadaan aikavakioksi 15–17 vuotta. Niinpä arvioitu viiden vuoden aikavakio on kyseenalainen - arvo, josta lopputulos on riippuvainen.

LISÄYS, 11.2.2010: Jälkeenpäin Schwartz päivitti ilmastoherkkyyden arviotaan vastaukseksi artikkeliinsa tulleisiin kommentteihin (Schwartz 2008). Nyt hän käyttää aikavakiona 8,5 vuotta, joka johtaa ilmastoherkkyyteen 1,9 ± 1,0 °C.