GPS-satellitter bekrefter utflating av global temperatur

Klimanytt 235, forfattet av Jan-Erik Solheim

Analyse av GPS-signaler som går gjennom jordas atmosfære, er en supplerende, robust og nøyaktig metode. Den bekrefter at utflating av global middeltemperatur (hiatus) 2002–2013 er reell og skyldes avkjøling rundt ekvator. Dette sprer seg gradvis mot polene.

Supplerende metoder

I tidligere Klimanytt (KN 62 og KN 122) har vi fortalt hvordan Kepler allerede i 1604 beskrev hvordan vi under en total måneformørkelse kan se hvordan lyset fra sola, som passerer gjennom jordas atmosfære og belyser månen, forandrer farge og forteller om «støv» i jordas stratosfære. Denne okkultasjonsteknikken er også brukt til å bestemme atmosfæreparametre for planeter i andre solsystemer. De mest presise målingene fås ved å måle forsinkelsen av radiosignal når det passerer gjennom en planetatmosfære. Dette ble første gang gjort da Mariner IV passerte bak Mars i juli 1965.

I slutten av 1990-årene ble noen satellitter, blant annet den danske satellitten «Ørsted», hvor Dr. Eigil Friis-Cristensen var vitenskapelig leder, utstyrt med radiomottaker som tok imot signaler fra GPS-satellitter (KN 234). Siden satellittenes baner er presist kjent, og tid kan måles med stor nøyaktighet, viste det seg at radio-okkultasjoner (RO-data) kunne brukes til å bestemme atmosfæriske parametre.

I figuren sender en GPS-satellitt til venstre ut signaler som blir mottatt av en satellitt i lav jordbane (LEO=Low Earth Orbit). Ut fra tidsforsinkelsen av signalet, kan en beregne hvordan signalet skifter retning (refraksjon). Avbøyningen avhenger av trykk, temperatur og fuktighet i atmosfæren.

Systematisk innsamling av RO-data for atmosfæren startet i 2001. Metoden har vist seg rimelig og robust. Det trengs ingen kalibreringskilde, og det er et stadig økende antall GPS satellitter som kan brukes. De har også langt bedre dekning i polare strøk enn vi har for UAH/RSS satellittene som igjen er bedre enn bakkemålinger. Ut fra RO-data kan en gjennomsnittstemperatur for hele troposfæren beregnes (dvs. opp til 8-10km).

Resultater

Forskere ved Dansk Meteorologisk Institutt (DMI) Note 1) har sammenlignet RO-målinger med UAH/RSS satellittmålinger, samt bakkemålinger (HadCRUT4) i Hiatusperioden 2002-13 for å se om mangel på data i polare strøk i UAH/RSS og HadCRUT4 kan være en årsak til «Hiatus». De finner at det er god overensstemmelse mellom dataseriene. Alle de fire seriene viser en flat eller svakt synkende trend i hiatusperioden.

I denne figuren har forskerne ved DMI sammenlignet temperaturtrenden (temperaturendring per tiår) ved forskjellige breddegrader i hiatusperioden 2002-2013 (nederste panel) med før-hiatus perioden 1985-1997 (øverst). Diagrammene er laget arealkorrigert slik som på en kuleflate. I figuren, nederst er også tegnet inn usikkerhetene ved de forskjellige måleseriene.

Vi ser at RO-serien er mer nøyaktig enn UAH/RSS seriene. Vi ser også at det i pre-hiatus perioden var en markant temperaturøkning rundt ekvator (+/- 30 grader) og nord for 40N. I hiatusperioden har det vært en nedgang i temperaturen rundt ekvator, mens den har steget mellom 30-60S og lengst nord. Det ser også ut til at bakkemålingene avviker sterkt fra satellittmålingene langt mot nord i hiatusperioden.

Skyldes hiatus mangelfulle data fra polområdene?

(Red.anm. Nytt avsnitt til figuren under, 2. november kl 11.28) Et av de ’sikre’ resultatene fra den 4. IPCC-rapporten( AR4 2007) var at global temperatur skal stige 0.2 grader per tiår de første tiårene. Senere skulle den stige mer. Det ble imidlertid etter hvert pinlig klart at Naturen ikke fulgte opp IPCC-rapporten. Global temperatur nektet å stige, selv om våre CO2 utslipp økte eksponensielt. En rekke klimanytt (5, 26,30, 51, 52, 58, 77 osv.). En uunngålig konklusjon er at økt CO2 ikke fører til oppvarming (se KN 114, 136, og 174). Men da IPCC fikk kniven på strupen – diverse regjeringer krevde en forklaring, ble det lansert et knippe med i alt 12 forklaringer (eller bortforklaringer) som beskrevet i KN 58. En av forklaringene var at det manglet data fra arktiske målestasjoner. Hvis disse ’hullene’ ble fylt, kunne det bli oppvarming – ikke utflating. Det ble vist til sterk oppvarming på enkelte arktiske målestasjoner.

De danske forskerne fant at RO-målingene, som har langt bedre dekning i polområdene, korresponderte bra med øvrige satellittmålinger (RSS og UAH), mens målinger fra bakken (HadCRUT4) ga langt høyere temperatur i Arktis (se figuren ovenfor) i hiatusperioden. For å undersøke om dette påvirket verdiene for global temperatur konstruerte de en temperatur som først kun omfattet et smalt belte rundt ekvator. Deretter økte de bredden på beltet – til det dekket hele kloden. Figuren til venstre viser resultatet. I pre-hiatus perioden var det en oppvarming mellom 0,2 og 0,3 grader per tiår rundt ekvator, men når område nord eller sør for 40 grader ble tatt med, så ble den globale oppvarmingen redusert til mellom 0,1 og 0,2 grader per tiår. I hiatus-perioden har det vært omvendt. Nå har temperaturen sunket mellom 0,1 og 0,2 grader per tiår i ekvatorområdet. Men takket være oppvarming omkring 40 grader fra ekvator (mest i Sør) flatet temperaturen ut ved 40 grader og endret seg ikke når områder lengre nord eller sør ble tatt med. Dette gjelder også for bakkemålingene (HadCRUT4-sort kurve)

 

Konklusjon

De danske forskerne viser med dette at RO-målingene bekrefter hiatusperioden, at satellittmålingene er vesentlig mer representative enn bakkemålinger, spesielt i polområdene, og at hiatus primært skyldes lavere temperatur i ekvatorområdet (mellom 30 grader nord/sør). Siden varmen fra ekvator gradvis transporteres mot polene, kan dette bety avkjøling på høyere breddegrader de kommende tiår.

 

Hva skjedde etter 2013 og før hiatusperioden?

(Red.anm. Nytt avsnitt 2. november kl 11.28) Rapporten sitert ovenfor ble publisert i januar 2015. Den analyserte data fra 1979 til 2013 og fant en hiatusperiode 2002-13. Basert på rapporten kan vi trygt bruke satellittdata for å se hvordan det gikk med global temperatur før og etter denne hiatusperioden. Det er vist på figuren nedenfor:

I denne figuren er vist global temperatur beregnet fra satellittmålinger av en gruppe ved University of Alabama i Huntsville (UAH) til og med september 2018. I dette datasettet er det en hiatusperiode på 20 år fra 1995 til 2015, da temperaturstigningen ikke var signifikant forskjellig fra null. Det er tegnet som en sammenhengende rød linje i figuren. Etter et værfenomen ”El Nińo” i 2015/16 som førte til en kortvarig kraftig økning av global temperatur, er den nå tilbake på hiatus-trenden. Vi skal ikke se bort fra at global temperatur blir enda lavere de nærmeste måneder.

Før 1995 sank den globale perioden i to perioder på grunn av store vulkanutbrudd: El Chicon i 1982 og Pinatubo i 1991 som sendte store mengder små partikler (aerosoler) opp i stratosfæren. Disse spredde seg over hele jorda og global temperatur sank omtrent en halv grad (se KN 227). Ser vi bort fra disse store vulkanutbruddene finner vi at hiatuskurven også kan representere perioden før 1995. Vi kan derfor ha hatt hiatus helt siden 1980. I denne perioden har globale utslipp av CO2 økt med 90% fra 19 til 36 Gt per år. Dette har tydeligvis ikke ført til temperaturøkning, eller så må noe kjøle ned jorda slik at beregnet temperaturøkning på grunn av CO2 ikke blir målbart.

Note 1:
H. Gleisner, P. Thejll, B. Christiansen og J.K. Nielsen (2015), Recent global warming hiatus dominated by low-latitude temperature trends in surface and tropsphere data, Geophysical Research Letter, 10.10002/2014GL062596

 

Støtt oss ved å dele:

6 kommentarer

  1. Supert at Solheim belyser GPS-potensialet for bedre globale temperaturmålinger, som foreløpig har vært lite omtalt i ortodoks klimadebatt og media generelt. Dette er interessant og lovende teknologi å følge med på. Håpet må jo være at vi i takt med utbyggingen av GPS-systemet kan få stadig mer troverdige data å holde opp mot de dansende merkepålene i de stadig redressede bakkemålingene.

  2. Ja, dette er spennende. Jo flere måleteknikker fra data registrert over hele kloden, desto bedre. ‘Timingen’ er god fordi den supplerer ‘hiatusdebatten’ med en bekreftelse av dens eksistens (som IPCC-2013). Likeledes at det har vært en temperaturnedgang i tropisk sektor. Den er iferd med å bre seg mot polene. Det styrker de etablerte teorier for naturlige variasjoner basert på vind og havstrømmer. Det var predikert i dette tidsrommet.
    Har noen funnet publikasjoner eller kommentarer som adresserer temaet?

    • Ole Henrik,
      jeg forstår deg slik at du etterlyser mer materiale rundt «naturlige variasjoner basert på vind og havstrømmer» i Antarktis. En rekke nye studier peker på at også Antarktis har en historisk track record med 30-årige varmere og kaldere perioder, men der disse synes å gå omtrent i motfase til de tilsvarende på nordkalotten. I en ny stude (Purich et al., 2018) sies det for eksempel at observerte endringer i Sørishavet og øvrige sirkumpolare havområder de senere tiår inkluderer økt overflatenedkjøling (Fan et al. 2014; Marshall et al. 2014; Armour et al. 2016; Purich et al. 2016a) og sirkumpolar økning av havisen (Cavalieri and Parkinson 2008; Comiso and Nishio 2008; Parkinson and Cavalieri 2012).

      En rekke nye studier har tatt opp slike antarktiske motfaser til nordkalottens 30-årige klimasykler. Fan et al., 2014 sier at “Sea surface temperatures and surface air temperatures decreased during 1979–2011, consistent with the expansion of Antarctic sea ice. In contrast, the Southern Ocean and coastal Antarctica warmed during 1950–1978.”

      Om motsatt (varmere) antarktisk trend for perioden 1950-1980-årene (da nordkalotten ble nedkjølt), sier Sinclair et al., 2014 at “We present the first proxy record of sea-ice area (SIA) in the Ross Sea, Antarctica, from a 130 year coastal ice-core record. High-resolution deuterium excess data show prevailing stable SIA [sea ice area] from the 1880s until the 1950s, a 2–5% reduction from the mid-1950s to the early-1990s, and a 5% increase after 1993.”

      Miles et al., 2013 peker på det samme: “Despite large fluctuations between glaciers—linked to their size—three epochal patterns emerged: 63 per cent of glaciers retreated from 1974 to 1990, 72 per cent advanced from 1990 to 2000, and 58 per cent advanced from 2000 to 2010. … Indeed, several studies report increasing sea-ice concentrations in the study region from approximately 1980 to 2010, which is consistent with the predominance of glacier advance since 1990, when above-average sea-ice and fast-ice concentrations could have suppressed calving by increasing back-pressure on glacier termini. In contrast, reduced sea ice concentrations from the 1950s to the mid 1970s are consistent with glacier retreat during the 1960s and 1970s, when air temperatures were also increasing along the Pacific coast.”

      Samtidig er det vel slik at de antarktiske syklene ikke er så markerte som på nordkalotten, jfr. at Antarktis er et veldig (og tilsvarende stabilt) landkontinent med mindre dynamiske sirkumpolare havstrømmer, mens nordpolområdet er et hav med en omfattende innstrømming fra flere havstrømmer helt fra tropene som så gjennomgår en nedkjøling før havvannet sirkulerer ut av nordpolbassenget igjen. For nordkalotten foreligger det med andre ord et større volumteknisk potensial for tydelige sykliske utslag.

      • Ja, sør – nord vekslingen har jo mange forskere omtalt uten faste bevis. Du har jo nevnt flere håndfaste arbeider over. Chylek 2010 ser den jo i sammenheng med AMOC. Men som du sier, mindre tydelig på Antarktiskontinentet pa de beskyttende sirkumpolare havstrømmer og vinder.

        Jeg tenkte også på om noen hadde kommet over andre artikler basert på GPS?

Kommentarer er stengt.