Pysähtyikö ilmaston lämpeneminen vuonna 1998?

Mitä tiede sanoo...

Väite ilmaston lämpenemisen pysähtymisestä vuonna 1998 jättää huomiotta yksinkertaisen fysikaalisen tosiasian - maan pinta ja ilmakehä ovat vain pieni osa Maapallon ilmastoa (vaikkakin elämme juuri tässä osassa). Koko planeettamme kerää lämpöä energiataseen epätasapainosta johtuen. Ilmakehä ja valtameret lämpenevät. Maan pinta imee lämpöä, samoin sulava jää. Kokonaiskuvan saamiseksi Maapallon lämpenemisestä on tarkasteltava koko Maapallon lämpösisältöä.

Tämä analyysi on tehty tutkimuksessa An observationally based energy balance for the Earth since 1950 (Murphy 2009) jossa tarkastellaan valtamerien, ilmakehän, mantereiden ja jään kokonaislämpösisältöä. Tutkijat käyttivät tietoja meren lämpösisällöstä ylimmän 700 metrin osalta. He ottivat huomioon lämpösisällön myös syvemmistä vesistä aina 3000 metrin syvyyteen saakka. Ilmakehän lämpösisältö laskettiin pintalämpötilatilastojen ja troposfäärin lämpökapasiteetin perusteella. Maan pinnan ja jään lämpösisältö (esim. jään sulamiseen kuluva energia) otettiin myös huomioon.  

Kuva 1: Maan kokonaislämpösisältö vuodesta 1950 (Murphy 2009). Meren lämpösisältö otettu tutkimuksesta Domingues et al 2008. Land + Atmosphere sisältää jään sulamiseen sitoutuvan energian.

Silmäys Maan kokonaislämpösisältöön osoittaa selvästi ilmaston lämpenemisen jatkuneen myös vuoden 1998 jälkeen. Miksi siis pintalämpötilamittausten mukaan 1998 on ollut mittaushistorian lämpimin vuosi? Kuva 1 osoittaa maan pinnan ja ilmakehän lämpökapasiteettien olevan hyvin pieniä valtameriin verrattuna. Näin ollen suhteellisen pieni lämpöenergian siirtyminen ilmakehän ja valtamerien välillä voi aiheuttaa merkittäviä muutoksia pintalämpötilassa. 

Vuonna 1998 poikkeuksellisen voimakas El Niño johti lämmön siirtymiseen Tyynestä valtamerestä ilmakehään, jonka vuoksi koimme keskimääräistä korkeampia pintalämpötiloja. Viime vuosina on päin vastoin vallinnut keskinkertainen La Niña, jolla on viilentävä vaikutus pintalämpötilaan. Viime kuukausien aikana on tilanne kääntynyt takaisin El Niñoksi. Tämä on sattunut samaan aikaan korkeimman mitatun kesä-elokuun pintaveden lämpötilan kanssa. Tällainen sisäinen vaihtelu, jossa lämpö siirtyy ilmastojärjestelmämme sisällä on syynä pintalämpötilojen suureen vaihteluun.  

Liukuvien keskiarvojen käyttäminen pitkän aikavälin suuntauksen havaitsemiseksi

Suuren sisäisen vaihtelun takia tutkijat käyttävät tilastollisia menetelmiä pintalämpötilan pitkän aikavälin suuntauksen havaitsemiseksi. Helpoin tapa poistaa lyhyen aikavälin vaihtelu ja tuoda suuntaus esiin, on piirtää liukuvan keskiarvon kuvaaja, kuten tutkimuksessa Waiting for Cooling (Fawcett & Jones 2008). Kuva 2 näyttää yhdentoista vuoden liukuvan keskiarvon, joka on laskettu kyseisen vuoden, sekä viiden edeltävän ja viiden seuraavan vuoden lämpötiloista. Tutkimuksessa käytettiin kolmea mittaussarjaa - NCDC, NASA GISS ja Britannian HadCRUT3. Minkään mittaussarjan liukuva keskiarvo ei osoita lämpenemisen kääntyneen viilenemiseksi.

Kuva 2: Globaalin keskilämpötilan poikkeamat Celsius-asteina yhdessä 11 vuoden liukuvan painottamattoman keskiarvon (yhtenäiset viivat) kanssa. Siniset ympyrät osoittavat brittiläisen Hadley Centren mittauksia, punaiset suunnikkaat NASA GISS, vihreät neliöt NOAA NCDC. NASA GISS ja NOAA NCDC ovat pystysuunnassa erotettu puolen asteen päähän toisistaan kuvan luettavuuden parantamiseksi.

Lineaarinen trendi vuodesta 1998 vuoteen 2007 

Seuraavaksi Fawcett ja Jones etsivät viilenemistä vuotta 1998 seuraavasta kymmenestä vuodesta. He havaitsivat lineaarisen trendin osoittavan lämpenevää kaikissa kolmessa mittaussarjassa vuosina 1998-2007. Huomaa, että HadCRUT3 näyttää vähemmän lämpenemistä kuin NASA GISS ja NCDC. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että HadCRUT ei kata koko arktista aluetta, jossa lämpeneminen on ollut voimakkainta. 

Kuva 3: Kolmen globaalin mittaussarjan lineaariset trendit (yhtenäiset viivat) vuosilta 1998-2007.

ENSO:n vaikutuksen poistaminen lämpötilatilastosta

Poikkeuksellisen lämmin vuosi 1998 johtui voimakkaasta El Niñosta. Fawcett ja Jones poistavat tämän vaikutuksen SOI-indeksin avulla. Yksityiskohtainen kuvaus laskentamenetelmästä löytyy Fawcett 2007. Tulos on kuvassa 4.

Kuva 4: Kolme globaalilämpötilan mittaussarjaa vuosilta 1910-2007. Yksittäiset ympyrät mitattuja keskilämpötiloja. Yhtenäiset viivat ovat ENSO-korjattuja lämpötiloja. Lämpötilat Celsius-asteita.

Kaikki kolme mittaussarjaa osoittavat, että poikkeuksellisen lämmin vuosi 1998 johtui voimakkaasta vuosien 1997-98 El Niñosta. Kun El Niñon vaikutus mittauksista poistetaan, 1998 ei enää näytä poikkeukselliselta. Kaikissa kolmessa ENSO-korjatussa mittaussarjassa lämpimin vuosi on 2006, ja lämpötila on näin ollen ollut nousussa vuosina 1998-2007.

Onko 1998 mittaushistorian lämpimin vuosi?

Kolmesta mittaussarjasta, HadCRUT3, NASA GISS ja NCDC vain HadCRUT3 näyttää vuoden 1998 olleen ennätyslämmin. NASA GISS:n ja NCDC:n mukaan lämpimin on 2005. Uusi riippumaton analyysi HadCRUT mittauksista valottaa tätä eroa. Analyysin on tehnyt Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskus (ECMWF), joka laski globaalilämpötilan käyttäen mittaustietoja eri lähteistä, kuten pintalämpötila- ja satelliittimittauksia, radiosondien, laivojen ja poijujen mittauksia. Lämpeneminen osoittautui olleen voimakkaampaa kuin HadCRUT ilmaisee. Tämä johtuu siitä, että HadCRUT sisältää mittausalueita, jotka ovat lämmenneet vähemmän kuin koko Maapallo keskimäärin.

Kuvassa 5 nähdään HadCRUT-mittausten kattamat alueet verrattuna ECMWF analyysiin sisältyneisiin alueisiin. ECMWF analyysi osoittaa, että HadCRUT-mittauksista puuttuu voimakkaan lämpenemisen alueita Venäjällä, Afrikassa ja Kanadassa. Tämän takia, ECMWF:n mukaan, HadCRUT-sarja todennäköisesti aliarvioi todellisen lämpenemisen.

Kuva 5: Pintalämpötilan muutoksen (°C) jaksolta (1989-98) jaksolle (1999-2008). Yläkuvassa HadCRUT-mittaussarjan, alakuvassa ECMWF analyisin kattamat alueet (ECMWF 2009).

Tulos ei ole yllättävä. NASAn GISS:n mukaan merkittävin syy vuoden 2005 lämpöennätykselle on arktisen alueen voimakas lämpeneminen (Hansen 2006). Koska arktisella alueella on vain muutama mittausasemia, NASA päättelee lämpötilat läheisempien asemien tiedoista. He totesivat arvioiden olevan sopusoinnussa infrapuna-satelliittimittausten ja ennätyksellisen vähäisen merijään pinta-alan kanssa.

 
Kuva 6: Pintalämpötilojen poikkeamat vuosikymmenen 2010 alkupuoliskolla (Hansen 2006).