Πανεπιστήμιο Αριζόνα: Οι μέσες παγκόσμιες θερμοκρασίες κυμαίνονταν σε όλη την ιστορία της Γης, συμπεριλαμβανομένων των τελευταίων 2.000 ετών, παρά την ανυπαρξία ως το 1900 "αερίων θερμοκηπίου"

 

Διαμάχη: παγκόσμιες τάσεις θερμοκρασίας τα τελευταία 2.000 χρόνια 
(Μετάφραση google-ακολουθεί το πρωτότυπο κείμενο)

Πανεπιστήμιο Αριζόνα*  

Οι γραφικές παραστάσεις των μεταβολών της παγκόσμιας θερμοκρασίας πριν από το 1860 (δηλαδή, πριν από την περίοδο των οργανικών καταγραφών) που παρέχονται στην προηγούμενη διάλεξη για την Εποχή του Ολόκαινου δεν πρέπει να ερμηνεύονται ως κυριολεκτική και ακριβής ανακατασκευή των μεταβολών της μέσης παγκόσμιας θερμοκρασίας. Υπάρχει μεγάλη δυσκολία και αβεβαιότητα στην προσπάθεια ανασυγκρότησης των μεταβολών της μέσης παγκόσμιας θερμοκρασίας με βάση τα δεδομένα μεσολάβησης.

Ένα πράγμα που μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα είναι ότι οι μέσες παγκόσμιες θερμοκρασίες κυμαίνονταν σε όλη την ιστορία της Γης, συμπεριλαμβανομένων των τελευταίων 2000 ετών. Πριν από το 1900, μπορούμε με ασφάλεια να πούμε ότι οι αλλαγές δεν προκλήθηκαν από ανθρωπογενείς προσθήκες αερίων του θερμοκηπίου, αλλά ήταν φυσικές διακυμάνσεις.

Τα πεδία που σας παρασχέθηκαν προηγουμένως αποτελούν μόνο μία εκτίμηση για την παγκόσμια μέση μεταβολή της θερμοκρασίας και δεν σας δίνουν καμία ένδειξη για την αβεβαιότητα. 
Άλλες ερευνητικές ομάδες έχουν καταλήξει σε διαφορετικές ανακατασκευές με βάση την ερμηνεία των διαθέσιμων αποδεικτικών στοιχείων για τις μεταβολές της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη. Το παρακάτω σχήμα δίνει κάποια ένδειξη της αβεβαιότητας καθώς δείχνει 10 διαφορετικές δημοσιευμένες ανακατασκευές της παγκόσμιας θερμοκρασίας για τα τελευταία 2.000 χρόνια (σημειώστε ότι οι περισσότερες από τις ανακατασκευές που εμφανίζονται χρονολογούνται μόνο πριν από περίπου 1.000 χρόνια).
Σημειώστε ότι δεν υπάρχει ούτε μία σωστή ανακατασκευή. 
Αγνοήστε τη μαύρη γραμμή και τον αστερίσκο με την ένδειξη "2004" στην παρακάτω γραφική παράσταση. Αυτή ήταν η προσπάθεια κάποιου να ενώσει τις πρόσφατες μετρημένες αλλαγές στην παγκόσμια μέση θερμοκρασία (μετά το 1850) στο γράφημα. Το πρόβλημα είναι ότι ενώ οι σχετικές αλλαγές θερμοκρασίας μπορούν να εκτιμηθούν, δεν υπάρχει τρόπος να πούμε πού ταιριάζει η σημερινή παγκόσμια μέση θερμοκρασία με απόλυτη έννοια. Το θέμα του σχήματος είναι να υποδείξει την αβεβαιότητα στην ανακατασκευή των προηγούμενων αλλαγών θερμοκρασίας με βάση τα στοιχεία μεσολάβησης. Δεν πρέπει να χρησιμοποιήσετε αυτήν την γραφική παράσταση για να συμπεράνουμε ότι το έτος 2004 ήταν θερμότερο από οποιαδήποτε άλλη εποχή τα τελευταία 2000 χρόνια.

Μία από τις πιο αμφιλεγόμενες (και συχνά αναφερόμενες) ανακατασκευές κυκλοφόρησε για πρώτη φορά από τον Michael Mann και τους συν-συγγραφείς το 1998 (που φαίνεται παρακάτω). Αυτή η συγκεκριμένη ανακατασκευή έχει χαρακτηριστεί ως "ραβδί χόκεϋ" λόγω του σχήματος του ραβδιού χόκεϋ των γραμμών τάσης: σταδιακή ψύξη από το 1000 έως το 1900 μ.Χ., ακολουθούμενη από μια απότομη θέρμανση μετά το 1900. Αυτή η ανακατασκευή μετατρέπει τη μεσαιωνική ζεστή περίοδο και τη μικρή εποχή των παγετώνων σε μη εκδηλώσεις παγκοσμίως. 
(ΣΗΜΕΙΩΣΗ: με βάση γραπτά ιστορικά στοιχεία, μπορούμε να είμαστε αρκετά βέβαιοι ότι αυτές οι περίοδοι ήταν σχετικά ζεστές και ψυχρές σε μεγάλο μέρος της Ευρώπης. Η μελέτη του Mann δείχνει ότι η παγκόσμια μέση θερμοκρασία δεν συμπεριφέρθηκε όπως αυτή της Ευρώπης.)

Ανακατασκευή «μπαστούνι χόκεϊ» των μεταβολών της μέσης παγκόσμιας θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια των 1000 ετών (λήγει το 1998). Η ανακατασκευή πραγματοποιήθηκε με χρήση δεδομένων μεσολάβησης πριν από το 1900 και δεδομένων οργάνων μετά το 1900. Η κίτρινη και η κόκκινη σκίαση δείχνουν την εκτίμηση του συγγραφέα για την αβεβαιότητα στην ανακατασκευή.

Είναι δύσκολο να αποφασίσουμε ποια από τις ανακατασκευές της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας είναι μια ακριβής αντανάκλαση των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας τα τελευταία 1000 χρόνια. Ωστόσο, είναι πιθανό ότι τέτοιες ανακατασκευές, ακριβείς ή όχι, θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στις συνεχιζόμενες συζητήσεις για την παγκόσμια κλιματική αλλαγή και την υπερθέρμανση του πλανήτη.

Αν «πιστεύετε» την ανακατασκευή της θερμοκρασίας που παρουσιάζεται στο φυλλάδιο της τάξης, τότε η μέση παγκόσμια θερμοκρασία κατά τη μεσαιωνική θερμή περίοδο ήταν σχεδόν η ίδια με αυτήν που είναι σήμερα. Αυτό μπορεί να οδηγήσει ορισμένους στο συμπέρασμα ότι οι σημερινές θερμές συνθήκες δεν είναι ασυνήθιστες όταν τις δούμε στο πλαίσιο των τελευταίων 1000 ετών. Με άλλα λόγια, υπάρχουν πρόσφατες φυσικές κλιματικές διακυμάνσεις με παγκόσμια μέση θερμοκρασία πολύ κοντά σε αυτό που είναι σήμερα.

Αν «πιστεύετε» την ανακατασκευή του μπαστούνι του χόκεϊ, τότε η τρέχουσα μέση παγκόσμια θερμοκρασία είναι πολύ θερμότερη από οποιαδήποτε άλλη στιγμή τα τελευταία 1000 χρόνια. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι οι συνθήκες σήμερα είναι εξαιρετικά θερμές σε σύγκριση με το πρόσφατο παρελθόν και πιο πιθανό μπορεί να αποδοθεί κυρίως στην ανθρωπογενή αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου.

Η συζήτηση για την εγκυρότητα της ανακατασκευής του μπαστούνι του χόκεϊ συνεχίζεται ακόμα περισσότερα από 10 χρόνια μετά την αρχική του δημοσίευση. Το γράφημα έχει χρησιμοποιηθεί σχεδόν ως σύμβολο της υπερθέρμανσης του πλανήτη λόγω των ανθρώπινων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Δημοσιεύτηκε στην έκθεση της IPCC του 2001 ως «απόδειξη» ότι η αύξηση της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας από το 1900 ήταν άνευ προηγουμένου τα τελευταία 1000 χρόνια. Ωστόσο, πιστεύω ότι τώρα μπορούμε να πούμε ότι η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του αρχικού γραφήματος του ραβδιού χόκεϋ ήταν εσφαλμένη. Το μεγαλύτερο πρόβλημα οφείλεται σε μαθηματικά και στατιστικά λάθη στη μέθοδο του Mann που ανακαλύφθηκαν και αποδείχθηκαν ότι υπάρχουν. Αυτό συζητείται με μη τεχνικό τρόπο σε αυτό το άρθρο, A Global Warming Bombshell: Ένα πρωταρχικό στοιχείο που συνδέει την ανθρώπινη δραστηριότητα με την κλιματική αλλαγή αποδεικνύεται ότι είναι ένα τεχνούργημα κακών μαθηματικών που γράφτηκε από τον Richard Muller, ο οποίος λέει ότι ανησυχεί για την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας και πιστεύει ότι το διοξείδιο του άνθρακα που προστέθηκε από τον άνθρωπο έχει συμβάλει σε μεγάλο βαθμό στην πρόσφατη μέτρηση της θέρμανσης (μετά το 1900). 
Στο άρθρο, ο Muller επισημαίνει ότι μια τυφλή πεποίθηση για τις συνέπειες του ραβδιού χόκεϊ θα μπορούσε στην πραγματικότητα να αποδυναμώσει την περίπτωση της υπερθέρμανσης του πλανήτη που προκαλείται από τον άνθρωπο, εάν η Γη ξεκινούσε μια περίοδο παγκόσμιας ψύξης.
Αν κάποιος ισχυριζόταν, με βάση το γράφημα του χόκεϊ, ότι οι αυξήσεις των αερίων του θερμοκηπίου είναι ο κύριος μοχλός των πρόσφατων κλιματικών αλλαγών, θα ήταν δύσκολο να εξηγηθεί μια περίοδος παγκόσμιας ψύξης σε μια εποχή που οι συγκεντρώσεις αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα είναι αυξανόμενη.

Μια άλλη κριτική για το έργο του Mann είναι ότι τα αποτελέσματα επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη χρήση δεδομένων μεσολάβησης δακτυλίου δέντρου. Μπορεί να είναι δύσκολη και παραπλανητική η ερμηνεία των προηγούμενων θερμοκρασιών με βάση τα δεδομένα των δακτυλίων δέντρων. 

Πρώτον, η ετήσια ανάπτυξη ενός δέντρου δεν εξαρτάται από απλώς αλλαγές θερμοκρασίας, π.χ. βροχοπτώσεις, διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών κ.λπ., γεγονός που καθιστά εύκολο να μπερδέψουμε μια αλλαγή στη βροχόπτωση με μια αλλαγή στη θερμοκρασία για παράδειγμα. 

Ένας άλλος λόγος είναι ότι για κάθε δέντρο υπάρχει πιθανώς κάποια βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης. Εάν είναι θερμότερο ή ψυχρότερο από το βέλτιστο, θα εμφανιστεί λιγότερη ανάπτυξη, γεγονός που μπορεί να δυσκολέψει την ερμηνεία του δακτυλίου ανάπτυξης ως προς τις αλλαγές θερμοκρασίας.

 Σημειώστε ότι το γράφημα του ραβδιού χόκεϋ δεν συμπεριλήφθηκε στην πιο πρόσφατη έκθεση IPCC 2007. Απλώς για σύγκριση, μια άλλη ομάδα ερευνητών στα τέλη της δεκαετίας του 1970 είχε μια διαφορετική και ενδιαφέρουσα ερμηνεία των πρόσφατων κύκλων κλιματικής αλλαγής με βάση τα δεδομένα των δακτυλίων δέντρων, Πρόβλεψη: Τάση θέρμανσης μέχρι το έτος 2000, τότε πολύ κρύο από τους Times της Αγίας Πετρούπολης . Θα είναι ενδιαφέρον να δούμε αν αυτές οι προβλέψεις επιβεβαιωθούν. Μέχρι στιγμής δεν έχει κρυώσει το πρώτο μέρος του 21ου ^αιώνα , αλλά δεν είναι αρκετά χρόνια για να αποκλειστεί η πρόβλεψη. Είναι επίσης πιθανό ότι η ψύξη θα ήταν ο φυσικός κύκλος της κλιματικής αλλαγής, αλλά αυτό μεταβάλλεται από την ανθρώπινη δραστηριότητα κυρίως από την εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Για ένα άλλο σημείο σύγκρισης, η ανακατασκευή θερμοκρασίας που παρουσιάζεται παρακάτω κατασκευάστηκε με βάση πολλές πηγές δεδομένων μεσολάβησης, αλλά χωρίς να περιλαμβάνει δακτυλίους δέντρων.

Μια ανακατασκευή θερμοκρασίας με 95% διαστήματα εμπιστοσύνης που παρουσιάζονται, από τους Loehle και McCullough (δημοσιεύτηκε στο Energy and Environment, 2008): Διόρθωση σε: Ένα παγκόσμιο ρεκόρ θερμοκρασίας 2000 ετών με βάση τους αντιπροσώπους μη δένδρων δακτυλίων. Καθώς αυτή η ανακατασκευή βασίζεται αποκλειστικά σε δεδομένα μεσολάβησης, η πρόσφατη, μετρημένη παγκόσμια μέση θερμοκρασία δεν προστέθηκε στο τέλος του αρχείου όπως έγινε από τον Mann. Το τελευταίο σημείο δεδομένων αντιπροσωπεύει έναν μέσο όρο 29 ετών με επίκεντρο γύρω στο 1935.

Σίγουρα δεν μπορούμε να επιλύσουμε αυτό το ζήτημα εδώ. Υπάρχει ζωηρή συζήτηση για αυτές τις ανακατασκευές ακόμη και μεταξύ των «ειδικών».

 Σε κάθε περίπτωση, όλες οι ανακατασκευές της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας που βασίζονται σε δεδομένα μεσολάβησης είναι τόσο αβέβαιες που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια για να διαψεύσει μια άλλη. Όπως συμβαίνει με πολλά άλλα ζητήματα στη συζήτηση για την υπερθέρμανση του πλανήτη, είμαστε αναγκασμένοι να αποφασίσουμε πώς θα ενεργήσουμε με βάση αβέβαιες πληροφορίες.

   

Controversy: global temperature trends over the last 2000 years

The plots of global temperature changes prior to 1860 (i.e., before the period of instrumental records) provided in the previous lecture about the Holocene Epoch should not be interpreted as a literal and exact reconstruction of global average temperature changes. There is a great deal of difficulty and uncertainty in trying to reconstruct global average temperature changes based on proxy data. One thing we can say with some certainty is that global average temperatures have fluctuated all throughout Earth's history, including the last 2000 years. Prior to 1900, we can safely say that the changes were not caused by anthropogenic additions of greenhouse gases, but were natural fluctuations.

The plots previously provided to you are only one estimation for global average temperature change and do not give you any indication about the uncertainty. Other research groups have come up with different reconstructions based on their interpretation of available proxy evidence for global average temperature changes. The figure below gives some indication of the unceratainty as it shows 10 different published global temperature reconstructions for the last 2,000 years (note that most of the reconstructions shown only go back about 1,000 years). Note that there is not one single correct reconstruction. Please disregard the black line and asterisk labeled "2004" in the plot below. This was someone's attempt to splice the recent measured changes in global average temperature (after 1850) onto the graph. The problem is that while relative temperature changes can be estimated, there is no way to tell where today's global average temperature fits in an absolute sense. The point of the figure is to indicate the uncertainty in reconstructing past temperature changes based on proxy evidence. You should not use this plot to conclude that the year 2004 was warmer than any time over the last 2000 years.

One of the most controversial (and often referenced) reconstructions was first released by Michael Mann and co-authors in 1998 (shown below). This particular reconstruction has been labeled the "Hockey stick" because of the hockey stick shape of the trend lines: gradual cooling from 1000 - 1900 AD, followed by a sharp warming after 1900. This reconstruction turns the medieval warm period and little ice age in non-events globally. (NOTE: based on written historical evidence, we can be fairly certain that these periods were relatively warm and cold throught much of Europe. Mann's study indicates that global average temperature did not behave like that of Europe.)

"Hockey stick" reconstruction of global average temperature changes over 1000 years (ending in 1998). Reconstruction performed using proxy data before 1900 and instrumental data after 1900. Yellow and red shading show author's estimation of uncertainty in the reconstruction.

It is difficult to decide which, if any, of the reconstructions of global mean temperature is an accurate reflection of temperature fluctuations during the last 1000 years. However, it is likely that such reconstructions, accurate or not, will play a significant role in the ongoing discussions of global climate change and global warming.

If you "believe" the temperature reconstruction presented in the in-class handout, then global average temperature during the medieval warm period was nearly the same as it is today. This may lead some to conclude that the present warm conditions are not extraordinary when viewed in the context of the last 1000 years. In other words there are recent natural climate fluctations with global average temperature very close to what they are today.

If you "believe" the hockey stick reconstruction, then the current global average temperature is much warmer than at any time over the last 1000 years. This can lead to the conclusion that the conditions today are extraordinarily warm compared with the recent past and more likely can be attributed mainly to anthropogenic greenhouse gas increase.

The debate about the validity of the hockey stick reconstruction still continues more than 10 years after its initial publication. The graph has been used almost as an icon of global warming due to human emissions of greenhouse gases. It was published in the 2001 IPCC report as "evidence" that the increase in global average temperature since 1900 was unprecendented over the last 1000 years . However, I believe that we can now say that the methodology used to create the original hockey stick graph was flawed. The biggest problem is due to mathematical and statistical errors in Mann's method that were discoverd and proven to exist. This is discussed in a non-technal manner in this article, A Global Warming Bombshell: A prime piece of evidence linking human activity to climate change turns out to be an artifact of poor mathematics written by Richard Muller, who says he is concerned about global warming and thinks that human-added carbon dioxide has largely contributed to the recently measured warming (after 1900). In the article, Muller makes the point that a blind belief about the implications of the hockey stick could actually weaken the case of human-caused gloabal warming if the Earth were to begin a period of global cooling. If one were to claim, based on the hockey stick graph, that greenhouse gas increases are the main driver of recent climate changes, it would be would be difficult to explain a period of global cooling during a time when greenhouse gas concentrations in the atmosphere are increasing.

Another criticism of Mann's work is that the results are highly influenced by the use of tree ring proxy data. It can be difficult and misleading to interpret past temperatures based on tree ring data. For one, the yearly growth of a tree depends on more than just temperature changes, e.g., rainfall, availablity of nutrients, etc., making it easy to mistake a change in rainfall for a change in temperature for example. Another reason is that for each tree there is likely some optimum growing temperature. If it is warmer or colder than the optimum less growth will occur, which can make it difficult to interpret the growth ring in terms of temperature changes. Note that the hockey stick graph was not included in the most recent IPCC 2007 report. Just for comparison, another group of reasearchers in the late 1970s had a different and interesting interpretation of recent climate change cycles based on tree ring data, Prediction: Warming trend until year 2000, then very cold from the St. Petersburg Times. It will be interesting to see if these predictions bear out. So far it has not gotten cold in the first part of the 21^st century, but this is not enough years to rule out the prediction. It is also possible that cooling would have been the natural cycle of climate change, but that is being altered by human activity mainly by the emission of greenhouse gases into the atmosphere. For another point of comparison, the temperature reconstruction shown below was constructed based on many sources of proxy data, but not including tree rings.

A Temperature reconstruction with 95% confidence intervals shown, from Loehle and McCullough (published in Energy and Environment, 2008): Correction to: A 2000 year global temperature record based on non-tree ring proxies. As this reconstruction is based soley on proxy data, the recent, measured global average temperature was not added to the end of the record as was done by Mann. The last data point represents a 29 year average centered around 1935.

We certainly cannot resolve this issue here. There is lively debate on these reconstructions even among the "experts". In any case, all reconstructions of global average temperature based on proxy data are so uncertain that one cannot be used to disprove another. As with many other issues in the global warming debate, we are forced to decide how to act based on uncertain information.

   

*Σύνδεσμος:  http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring13/atmo336/lectures/sec5/controversy.html

**Το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα είναι δημόσιο πανεπιστήμιο με έμφαση στην έρευνα, με έδρα την πόλη Τούσον της Αριζόνα, στις ΗΠΑ. Ιδρύθηκε το 1885 και ήταν το πρώτο χρονικά πανεπιστήμιο στο έδαφος της Αριζόνα. Wikipedia