Kritický pohled na výsledky klimatických modelů

pondělí 30. březen 2015 11:24

Porovnání vývoje naměřených průměrných ročních teplot s klimatickými modely ukazuje, že přes pokračující slabé oteplování podnebí jsou naměřené hodnoty na spodním okraji modelových scénářů. Proto je hypotéza účinnosti „boje“ proti globálnímu oteplování poněkud zpochybněna, neboli, laicky řečeno,  ty desítky miliard korun, které občané České republiky musí platit vlivem zákonem vynuceného výkupu předražené energie z tzv. obnovitelných zdrojů, jsou velmi pravděpodobně vynakládány zbytečně.

Jak známo, jedním z pilířů stále převládající hypotézy o nebezpečném globálním oteplování způsobeném (dominantně) antropogenními emisemi skleníkových plynů jsou výpočty globálních modelů cirkulace atmosféry (tzv. GCM modelů), které budu zkráceně nazývat klimatickými modely. Tyto matematické programy jsou do značné míry odvozené z modelů předpovědi počasí, které si zaslouženě vybudovaly velmi dobrou reputaci jako nepostradatelný a spolehlivý nástroj, byť nikoliv vždy přesný podle představ uživatele, ať odborného nebo laického.

Od verze modelů používaných pro předpověď počasí se klimatické modely liší především délkou integrace (desetiletí namísto dní až týdnů) a zavedením časově proměnného (zvyšujícího se) působení radiačně aktivních „skleníkových“ plynů, zejména oxidu uhličitého, metanu a oxidu dusného. U klimatických modelů není důležitý konkrétní stav počasí v jednotlivých dnech, ale tzv. modelové podnebí, tj. průměry a další statistické charakteristiky meteorologických prvků za delší období v řádu měsíců či spíše roků až desetiletí.

Pro poslední zprávu IPCC byly modely zpracovány v rámci projektu CMIP5 (podrobnosti zde), na kterém se podílela výzkumná střediska po celém světě. Výsledky v podobě projekcí vývoje průměrné globální teploty jsou k dispozici na skvělé stránce zvané Climate Explorer. Z uvedeného zdroje byly staženy měsíční hodnoty průměrné globální teploty, přepočtené na roční průměry, a následně porovnány s naměřenými hodnotami z databáze GISTEMP (zdroj: NASA/GISS) a HADCRUT4 (zdroj CRU), a to do roku 2014 včetně.

Modelové výpočty získané z výše uvedené stránky Climate Explorer byly zvoleny pro scénář vývoje koncentrací skleníkových plynů nazvaný RCP 4.5. RCP4.5 je spíše mírnější varianta vývoje koncentrací skleníkových plynů, i když se dá říci, že pro první desetiletí klimatických projekcí není mezi jednotlivými emisními scénáři i následnou odezvou klimatického systému významný rozdíl. Pro tyto scénáře bylo k dispozici 42 modelových výpočtů, kterými se budeme zabývat dále.

Nejprve jsem si zobrazil hodnoty průměrné teploty podle klimatických modelů, a to „absolutní“ hodnoty ve stupních Celsia (nikoliv anomálie) pro celé integrační období, tedy od roku 1860 do konce nynějšího století. Výsledek je na obrázku:

cmip5_absolut02.jpg

 

Scénáře podle očekávání předpokládají zvyšování průměrné globální teploty, ale na obrázku je možné pozorovat několik dalších zajímavých rysů – zejména nápadná kolísání teploty a rozpětí hodnot.

Přechodná ochlazení kolem roků 1884, 1963 a 1992 zřejmě souvisejí s vlivem nárůstu radiačně významných aerosolů z velkých vulkanických erupcí (1883 Krakatoa, 1991 Pinatubo, 1963 Mt Agung).  Je tedy zřejmé, že modelové výpočty předpokládají poměrně významný vliv vulkanických erupcí na globální teplotu, který ale během několika let vymizí.

Zajímavé je ale rozpětí hodnot (pro stejné období), které činí kolem dvou stupňů Celsia. Ačkoliv je uvedené rozpětí možné vysvětlit mj. třeba různými hodnotami tzv. modelové orografie (která je z výpočetních důvodů shlazená, tedy odlišná od skutečného výškopisu), je tento rozsah trochu zarážející. Pro úplnost uvádím, že globální průměrná teplota je v současné době odhadována na 14 st. C.

Nicméně, absolutní teplota nemusí být nejdůležitější, podstatnější může být spíše vývoj průměrné teploty, tedy relativní hodnoty. Pro tyto účely „normalizujme“ modelové výpočty i naměřené hodnoty pomocí průměrné teploty za třicetiletí 1981-2010 a porovnejme si je. Normalizace tedy spočívala v odečtení průměrných teplot za uvedené třicetiletí od uváděných hodnot, čímž dostáváme pro všechny řady lépe porovnatelné výsledky. Pro roky 1980-2020 jsou uvedeny na následujícím obrázku, kde jsou modelové výpočty černě a naměřené hodnoty barevně (přičemž je zřejmé, že naměřené hodnoty obou center se vzájemně liší minimálně):

cmip5_02.jpg

Předně je nepopiratelné, že poslední dekády jsou nejteplejší za dobu měření (viz též celé teplotní řady na výše uvedených odkazech), přičemž po stagnaci od začátku století dochází za poslední tři roky k opětnému nárůstu teploty do rekordních hodnot. Ačkoliv se objevují zpochybňující názory na metodiku měření a vyhodnocování teploty při zemském povrchu, považuji tyto naměřené hodnoty za poměrně spolehlivé.

Dále je zajímavé, že pokles teploty v roce 1992 (po výbuchu sopky Pinatubo) je ve většině modelů výraznější než naměřený výkyv, což by mohlo signalizovat přehnanou citlivost modelů na působení  změny obsahu (sopečných) aerosolů v ovzduší.

Co je ale podstatnější: Jsou naměřené hodnoty v souladu s modelovými simulacemi a projekcemi? Obrázek je asi poměrně výmluvný: Naměřené teploty se pohybují na spodním okraji teplot modelových, přes pokračující oteplování jsou v roce 2014 pouze dva ze čtyřiceti scénářů chladnější, přičemž za posledních asi sedm let to nebylo o mnoho lepší.

Udělejme si ale ještě navíc menší analýzu trendů (směrnic regresních přímek), a to za posledních dvacet let, kdy je podle většiny klimatologů oteplení způsobováno převážně antropogenními emisemi skleníkových plynů. Modelové trendy vypočtené obyčejnou lineární regresí se pohybují v intervalu od 0,012 do 0,047 st. C. za rok, zatímco naměřené hodnoty jsou 0,010 (HADCRUT4) a 0,012 (GISTEMP), tedy na dolní hranici modelů. Pro větší názornost uvádím tzv. krabičkový diagram modelových trendů za posledních dvacet let, kam jsou doplněny trendy naměřené (HADCRUT4 zeleně, GISTEMP červeně), které lze označit vzhledem k modelům za vychýlené (extrémně nízké) hodnoty. Pro doplnění uvádím, že medián i průměr modelových trendů je 0,026 st C za rok, tudíž se za posledních dvacet let otepluje s méně než polovičním tempem než kolik modely v průměru předpokládaly. Navíc je nejméně polovinu onoho dvacetiletého období nutné považovat za rekonstrukci (simulaci, tzv. hindcast) naměřeného vývoje globální teploty, nikoli za předpověď.

 

boxplot.jpeg


 

Z uvedeného si dovolím udělat následující závěry:

1) Vzhledem ke opětovnému zvyšování globální teploty v posledních několika letech (které je pravděpodobně ovlivněné též slabým, ale poměrně dlouhotrvajícím a kolísavým efektem El-Niňo) asi není možné tvrdit, že se globální oteplování zcela zastavilo, přesnějším výrazem je zpomalení. Tvrzení o nejteplejším období za dobu přístrojových měření lze jen velmi těžko zpochybnit, a to i přes oprávněné diskuse na téma přesnosti měření a výpočtu průměrné globální teploty.

2) Přes slabé oteplování v posledních letech jsou naměřené trendy za poslední dvě desetiletí stále na spodní hranici trendů modelových; tempo oteplování za posledních 20 let je sotva poloviční vzhledem k tempu, které v průměru vykazují modelové výpočty založené na předpokladu převažujícího vlivu radiačního působení antropogenních emisí skleníkových plynů.

Ponechávám trochu stranou úvahy o tom, zda je oteplování, ať už jsou hypotézy o jeho příčinách jakékoli, prospěšné nebo nikoli. Rozhodně ale stojí za zmínku, že podle analýzy zajišťovny Munich Re byly za rok 2014, který je pravděpodobně nejteplejším rokem za dobu měření, registrovány nízké škody způsobené živelnými katastrofami, především vlivem slabé aktivity hurikánů a absence silných zemětřesení. Tohle ale určitě není zpráva pro hlavní titulky; ale pokud by se extrémní povětrnostní jevy v teplém roce 2014 vyskytly v nadprůměrné intenzitě či množství, určitě by byly náležitě propagandisticky využity.

Ještě si dovolím jeden závěrečný přípodotek: Přestože klimatické modely poměrně zajímavě simulují vývoj podnebí a v některých ohledech jsou velmi užitečné, je zřejmé, že systematicky vliv člověka nadhodnocují, čímž je údajná efektivnost tzv. mitigačních opatření (povinný výkup drahé a nestálé elektřiny z fotovoltaických panelů, větrných elektráren, povinné biosložky v palivech apod.) významně zpochybněna,  nehledě na to, že je často politicky opomíjena nebo upozaďována role jaderné energetiky, která je podle mého přesvědčení jako jediná opravdu efektivní (ekonomicky a ekologicky) i v případě, že je vliv antropogenních emisí skleníkových plynů na vývoj podnebí zásadně přeceněn, což naznačuje většina srovnání modelvých výpočtů se skutečností.

Milan Šálek

Milan Šálek

Milan Šálek

O klimatických změnách, o počasí, a o všem, co mě napadne, také podle toho, jak mi vyjde čas.

Meteorolog

REPUTACE AUTORA:
0,00

Tipy autora