Amerikkalainen Stanfordin yliopiston tutkija, tohtori Patrick Frank on julkaissut 6.9.2019 arvostetussa tiedemediassa Fronties in Earth Science tutkielman nimeltä ’Propagation of Error and the Reliability of Global Air Temperature Projections’. Tuon voisi suomentaa vaikka ’Maailmanlaajuisten ilman lämpötilaennusteiden luotettavuus ja virheiden kasautuminen’. Julkaisua pidetään jo nyt hyvin merkittävänä arvioitaessa ilmastotutkimusten lämpötilaennusteiden luotettavuutta ja osuvuutta.
Fysikaalisissa tieteissä ja tilastotieteessä otetaan rutiininomaisesti huomioon mahdollisuus, että virheitä on mm. mittauksissa ja nämä voivat kumuloitua. Ilmastoa tutkittaessa erityisesti meteorologian puolella tämä on todennäköisesti tarkoituksellisesti unohdettu, sillä se olisi paljastanut ennusteiden laajat virherajat, ts. että tietokonemallien lopputulokset voivat olla käytännössä mitä sattuu virheiden kumuloitumisen vuoksi. Tulosten epävarmuudet ovat suurempia kuin ilmiöt mitä malleilla yritetään ennustaa. Epävarmuus laajenee valtavasti ajan myötä.
Frank on jo vuonna 2016 videoidussa esityksessään selostanut asian. Häneltä on mennyt kaikkiaan kuusi vuotta saada tutkielmansa julkaistua. WUWT-sivustolla oli jo vuonna 2017 kertomus siitä kuinka hän on yrittänyt saada tutkielmansa läpi. Tuosta meni vielä kaksi vuotta, että tutkielma lopulta julkaistiin. Frank halusi julkaisun ilmastotutkimuksen kannalta merkittävään julkaisuun, jolla olisi vaikutusta myös meteorologian puolella. Tämä ei meinannut millään onnistua alan sisäänlämpiävyyden vuoksi. Julkaisun läpimenon jälkeen hän kirjoitti uuden jutun WUWT-mediaan. Tuota juttua on kommentoitu paljon, eli keskustelu aiheesta on herännyt. Onpa ilmastotutkimuksen piiristä tunnettu skeptikko Roy Spencer kirjoittanut aiheesta kritiikinkin. Myös sen yhteydessä on paljon keskustelua. Roy Spencer on tunnettu ihmisen syyllisyysolettaman kriitikko ja skeptikko, mutta eri syistä kuin Pat Frank. Molemmat ovat sitä mieltä, ettei ihmiskunta ole syyllinen ’ilmastonmuutokseen’, millä yleensä vallitsevassa uuskielessä tarkoitetaan maapallon keskilämpötilan muutosta.
Koska en itse ymmärrä asiasta riittävästi, pyysin erästä tilastomatemaatikkoa arvioimaan tutkielmaa. Hän vahvisti, että virheen laajeneminen otetaan tilastotieteessa rutiininomaisesti huomioon ja ihmetteli, ettei sitä oltu huomioitu lukuisissa lämpötilan ennustemalleissa. Pyysin myös esimerkkiä asiasta:
Oletetaan että malli ennustaa että lämpötila nousee X+0.1 astetta vuodessa. Ennuste on saatu aikaan olettamalla vakiolle X arvo nolla, joten malli ennustaa 30 vuoden päästä 30 * 0.1 = 3.0 asteen nousua keskilämpötilaan. (Olen jättänyt mallin tuoman epävarmuuden pois, olettaen että se on suhteellisen pieni). Nyt kuitenkin huomataan, että tämä ”vakio” X on saatu vuoden mittausarvoista joissa on keskivirhettä +/- 1.0 astetta. Kun tämän suureen X sisältämä epävarmuus otetaan huomioon, 90% luottamusväli seuraavan vuoden lämpötilan vaihteluarviolle onkin jo 0.1 +/- 1.645*1.0 = (-1.5, 1.7) astetta. (Kerroin 1.645 tulee normaalijakauman 95% kvantiilista). Kun katsotaan ennustetta usean vuoden, esim. 30 vuoden päähän, virheet kasautuvat neliösumman neliöjuurena eli tässä luottamusväli laajenee 30:n neliöjuuren eli noin 5.5-kertaisiksi. 90% luottamusväli onkin nyt 3.0 +/- 1.645 * sqrt(30) * 1.0 = (-6.0, 12.0). Tämä kertoo, että mallin sisältämä epävarmuus on niin suurta, että siitä ei ole päätöksenteon tueksi. Oma lukunsa on tietysti vielä se, että onko malli edes todenmukainen.
Minun on myönnettävä, etten täysin tajua tätä tilastotieteellistä näkökulmaa. Sen kyllä tiedän, että hyvin monen muuttujan ennustemallissa, jossa lähtöarvot ovat arvioita, yhdenkin lähtöarvon pieni muuttaminen saattaa ajan kuluessa muuttaa lopputulosta oleellisesti – esimerkiksi tutkimuksissa merten lämpösisällöstä on valtavia eroja.
Maapallon lämpötilaa ennustettaessa on myös tuntemattomia tekijöitä, esimerkiksi tulivuorten aktiivisuus, meteorien vaikutukset tai auringon koronapurkaukset. Oma käsitykseni on, että kokonaisuus on kaoottinen ja sen luotettava ennustaminen on mahdotonta. Frankin tutkielma käsittelee ennusteiden sisäistä epävarmuutta ja osoittaa epävarmuuden johtavan ennusteiden arvottomuuteen, vaikka tuntemattomat tekijät poissuljettaisiin.
Lisäys: Keskustelua asiasta Ilmastofoorumin Facebook-ryhmässä: https://www.facebook.com/groups/ilmastofoorumi/permalink/10156763995317725/