A 2023-as rekordhőmérsékletek

Korreláció az elnyelt rövidhullámú sugárzási anomáliával

Az IPCC paradigmája szerint a globális felmelegedés kizárólag antropogén okokra vezethető vissza. A 2023-as nyári hónapokra rekordmagas hőmérsékleteket mértek, és az antropogén éghajlati tényezőket - elsősorban az üvegházhatású gázokat - nevezték meg bűnösként. Egyszerű elemzésekből kiderül, hogy a 2023-as év hőmérséklet-emelkedése nem magyarázható kizárólag az antropogén éghajlati tényezőkkel. E tanulmány hipotézise annak bemutatása, hogy a 2023-as magas hőmérséklet fő éghajlati hajtóereje az elnyelt rövidhullámú sugárzás (ASR) volt. A megközelítés a CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) műholdas sugárzásmérések alkalmazásával történt, amelyek 2001 márciusában kezdődtek. Egyszerű éghajlati modelleket alkalmaztak, mivel az általános éghajlati modellek (GCM) nem képesek megfelelően szimulálni a felhőzet és a rövidhullámú sugárzás (SW) változásait. Az ASR-változások elsősorban a felhőzet és az aeroszol részecskék változásához kapcsolódnak. 2014 óta a globális felszíni hőmérséklet növekedési üteme felgyorsult, de ez nem vonatkozik az antropogén éghajlati tényezőkre, ezért az ASR-változások valószínűleg külső erőhatásokhoz kapcsolódnak. Az AR6 szerint a teljes sugárzási kényszer (RF) 2,70 Wm-2 volt az 1750-2019-es időszakra. Ez összehasonlítható az ASR változásával, amely 2000 és 2023 között 2,01 Wm-2 volt. Ez a megállapítás azt jelenti, hogy a természetes éghajlati tényezők összességében fontos szerepet játszottak a közelmúltbeli globális felmelegedésben.

Úgy tűnik, hogy a kutatók nem voltak hajlandóak szimulálni az ASR növekedésének hőmérsékleti hatásait. Egy figyelemre méltó lépés ebben a kérdésben Rantanen és Laaksonen (2024) tanulmánya volt. Arra a következtetésre jutottak, hogy a globálisan feljegyzett legmelegebb szeptember 2023 szeptembere volt, 0,5°C-os rekordkülönbséggel. A GCM-ek legújabb generációját alkalmazták, és kimutatták, hogy a belső éghajlati változékonyság az üvegházhatást okozó gázok folyamatos növekedésével kombinálva igen valószínűtlen éghajlati hajtóerő lenne (p ~ 1%). Javasolják a külső tényezők 2023-as globális éghajlatra gyakorolt hatásának további elemzését. 

Stephens és munkatársai (2022) a visszavert napfény csökkenésének okait vizsgálták, és arra a következtetésre jutottak, hogy a felhőzet csökkenése és az aeroszol részecskék között egyenlő arányban oszlik meg. Hat különböző GCM-et alkalmaztak a hőmérséklet-szimulációkhoz, és azt találták, hogy meglehetősen gyengék a felhő- és aeroszolhatások kiszámításában. A másik ok az, hogy az éghajlatváltozás jelenlegi paradigmája szinte teljes mértékben az antropogén globális felmelegedés (AGW) elméletén alapul, és ez az egyik oka annak, hogy a GCM-ekbe nem építették be a megfigyeléseken alapuló napenergia-beviteli változásokat. A főáramú kutatások céljai általában nem terjednek ki a napsugárzás elnyelésének az éghajlatra gyakorolt hatásaira, mivel ez nincs összhangban az IPCC AGW (antropogén globális felmelegedés) elméletével. Az AR6 (IPCC, 2021) szerint az egyetlen természetes éghajlati tényező a napenergia hatása, amely 0,7%-os negatív hatással van a felmelegedésre. Az egyik kivétel Pinker és munkatársai (2005), akik a rendelkezésre álló leghosszabb műholdas felvételek alapján vizsgálták a napsugárzás hosszú távú változásait a Föld felszínén (S) 2001 előtt. Megállapították, hogy az S növekedése 1983 és 2001 között 0,16 Wm-2yr-1 volt.

A valószínű magyarázat az éghajlat 60 és 88 éves hőmérsékleti ingadozásai, amelyeket általában AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) és Gleissberg-ciklus (Gleissberg, 1958) néven ismerünk. Ollila és Timonen (2022) kimutatta, hogy mindkét éghajlati oszcilláció természeténél fogva globális, és e ciklusok hatásait a Föld különböző pontjain számos proxy hőmérsékletmutatót alkalmazva találták meg. A 60 és 88 éves oszcillációk kölcsönös pozitív csúcspontja 1939-ben volt, a negatív csúcs 1975 körül volt, és ezt követően kezdődtek az újabb pozitív fázisok. Pinker et al. (2005) eredménye összhangban van az éghajlatnak ezzel az oszcillációs viselkedésével, és az ok is részben ugyanaz, hiszen a Gleissberg-ciklus a napsugárzás változásaival függ össze (Gleissberg, 1958). 

Köztudott, hogy a felhők jelentik a klímaváltozással foglalkozó tudományok legnagyobb kihívását. Trenberth és Fasullo (2009) arra a következtetésre jutott, hogy az alacsony felhők fontos szerepet játszanak, mivel csökkenthetik az ASR-t, miközben viszonylag kevés hatással vannak az OLR-re (Outgoing Longwave Radiation, kimenő hosszúhullámú sugárzás). Azt is megerősítették, hogy a GCM-ekben a felhők jelentik a legnagyobb bizonytalansági forrást. Ugyanez vonatkozik az IPCC AR6-jában (2021) használt és hivatkozott legmodernebb GCM-ekre is. Az AR6-ban az aeroszol-felhő ERF (Effective Radiative Forcing) értéke az AR5 (2013) adataihoz képest 50%-kal csökkent, -0,22 Wm-2 értékre, a problémát leíró 0,51 Wm-2-es nagy bizonytalansági sávval.

Kato és Rose (2024) elemezte az EEI-t, és szintén jelentős, 0,68 Wm-2dec-1 értékű délnyugati sugárzáselnyelő képességet talált. A vita részben kiszámolták, hogy ez mekkora hőmérsékletnövekedést és csapadékot okozna.

A CERES műszereket úgy tervezték, hogy a korábbi ERBE (Earth Radiation Budget Experiment) műholdas megfigyelőrendszerhez képest 2-4 pontosabbak és stabilabbak legyenek. A Terra és Aqua nevű két műholdon négy műszer található, amelyek három szűrt sugárzási mérési sávot fednek le: a rövidhullámú sávot (0,3-5 µm), a teljes (0,3-100 µm) és a légköri ablakot (8-12 µm). Van egy belső kalibrációs modul (ICM), amely automatikus repülés közbeni kalibrációt végez minden műszer számára. Priestley et al. (2011) szerint az ICM hosszú távú kalibrációs stabilitása jobb, mint 0,2 %, és a kalibráció nyomon követhetősége a földről a repülésre 0,25 %.

Matthews a Hold és a Föld sugárzási költségvetésének kísérlete (Moon and Earth Radiation Budget Experiment, MERBE) néven végzett kutatásokat, amelyekben a Hold albedó méréseit alkalmazta, amelynek fényvisszaverő képessége nagyon állandó. Matthews (2021) szerint a MERBE kalibrációs rendszere olyan műszer-távcső degradációkat tárt fel, amelyeket a CERES kalibrációs rendszere nem tudott kimutatni. Arra a következtetésre jutott, hogy a Föld albedója állandó volt a 2001 és 2015 közötti kutatási időszak alatt, ami azt jelentené, hogy a CERES műszerek ASR-változásai műtermékek voltak.

Következtetés

A nyilvános vitákban a 2023-as magas hőmérséklet magyarázataként néhány különleges okot javasoltak, amelyeket röviden elemezhetünk. Az El Niño hatása volt a legnépszerűbb magyarázat, de amint azt a szövegben elemezzük, annak hatása 2023-ban nem volt jelentős. Az ASR-anomáliára gyakorolt pozitív antropogén hatás várható a Nemzetközi Tengerészeti Szervezet (IMO 2019) új, a hajózási ágazat kénkibocsátását korlátozó szabályozásától, mivel a kénes aeroszolok csökkenése csökkenti a felhőzetet. Diamond (2023) tanulmányozta a kénkibocsátás mennyiségi hatásait, és az eredmény az volt, hogy a pillanatnyi sugárzási kényszer globális szinten eddig legfeljebb 0,1 Wm-2 volt. Rantanen és Laaksonen (2024) ezt a hatást 0,02-0,06 Wm-2-re, a Hunga Tonga vulkánkitörés hatását pedig 0,02-0,07 Wm-2-re becsülte. Ezek a hatások jelentéktelenek az ASR-kényszer változásaihoz képest. Stephens et al. (2022) becslése szerint az aeroszol csökkenése nagyobb hatással jár.

Hodnebrog et al. (2024) szintén arra a következtetésre jutott, hogy az aeroszol kibocsátásának csökkentése növelte az ASR-t, de az elmúlt két évtizedben a GCM-szimulációk szerint a fő hatás az EEI növekedése volt. Becsléseik szerint ebben az évtizedben felgyorsult felszíni felmelegedés várható. A GCM-ek nem tudták megmagyarázni az extra ASR mintegy 40%-át, ami jelzi a GCM-ek jól ismert problémáit az aeroszol- és felhőszimulációkban. A CERES-adatok azt mutatják, hogy a reflektivitás mindkét féltekén csökkent, míg a szennyezettség főként északon csökkent. Gavin Schmidt, aki a NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS) igazgatója, a World View cikkében (Nature, 2024) azt írta, hogy az antropogén tényezők 2022 óta csak mintegy 0,02 °C-kal növelték a hőmérsékletet, és még ha minden valószínű magyarázatot figyelembe veszünk is, a 2023-ban várható és a megfigyelt éves átlaghőmérséklet közötti különbség továbbra is mintegy 0,2 °C marad. Ez a vélemény azért figyelemre méltó, mert talán ez az első alkalom, hogy egy elismert éghajlatkutató elismeri, hogy zavarban van, mivel úgy tűnik, hogy ismeretlen területen jár.

Marsh és Svensmark (2000) megtalálta a felhőzet változásának valószínű okát, mivel összefüggést állapított meg a napmodulált kozmikus sugárzás és a globális felhőzet (≤ 3 km) között. Maga a Nap is a kozmikus sugárzás másodlagos forrása, a napszélként ismert töltött energetikai részecskék formájában. Eddig nincs általánosan elfogadott bizonyíték arra vonatkozóan, hogy a Föld albedójában bekövetkező változások miért okozzák az ASR változásait.

E tanulmány elemzései azt mutatják, hogy a természetes éghajlati tényezők jelentős szerepet játszottak a globális felmelegedésben, miután a hőmérsékleti szünet 2014-ben véget ért. 2023 szeptemberében az ASR-anomália sugárzási forszírozása nagyobb volt, mint az antropogén éghajlati tényezők összege 1750 és 2019 között az IPCC tudományos eredménye szerint. Az IPCC kihagyta az ASR-anomália hatásait az AR6 (IPCC, 2021) 7.6. és 7.7. ábráján az éghajlati sugárzási erők összefoglalójából (IPCC, 2021), annak ellenére, hogy a 7.3. ábrán utaltak erre az anomáliára, ami összhangban van a CERES megfigyelési adataival és Loeb et al. (2018) és Ollila (2021) grafikonjaival.

Az elemzés kimutatta, hogy a TCR-értékekben - GCM-számítással vagy egyszerű éghajlati modellel - szereplő pozitív víz-visszacsatolás ellentmond az IPCC módszerének és számszerű értékeinek alkalmazásával számított normalizált G-hatás értékeknek (Gav). Az egyszerű éghajlati modellekkel végzett hőmérsékleti szimulációk azt mutatják, hogy a pozitív vízvisszacsatolás jelentős hibákat eredményez a 2000 és 2024 közötti időszakban.

A Hadley Center tíz kutatója kommentárcikkükben új eljárást javasolt a hőmérséklet-számítási módszer meghatározására, amely az 1,5°C-os küszöbérték túllépésének felismerésére használható. Ösztönzést kaptak, mivel úgy vélték, hogy a 2015-ös Párizsi Megállapodásban (IPCC, 2015) sem a referencia-időszakra, sem a tényleges hőmérsékletmérési időszakra vonatkozóan nincs meghatározás.

Ezek a meghatározások nem találhatók meg a Párizsi Megállapodásban (COP21, 2015), de az IPCC (2018) dokumentumában később meghatározásra kerültek. Ebben a dokumentumban a referencia-időszakot 1850-től 1900-ig számítják, ami az iparosodás előtti időt jelenti. A felmelegedést bármely adott időpontra 30 éves átlagként számítják ki a természetes változékonyság elsimítása érdekében, ami a számítási pont előtt 30 évvel kezdődő időszakot jelenti. Betts et al. (2023) 20 éves időszakot javasol, amely az utolsó megfigyelési évre vonatkozó tíz történelmi éves érték és a GCM-ekben bemenetként használt becsült kibocsátásokon alapuló tízéves előrejelzési értékek kombinációja. Ez az eljárás gyorsabban reagálna a hőmérséklet-változásokra, mint az IPCC meghatározása, így több időt adna a kibocsátás csökkentésére. Ez a javaslat az IPCC azon tudományos álláspontján alapul, hogy a globális felmelegedés szinte kizárólag antropogén okokra vezethető vissza, és az ASR gyors és erős anomáliáknak nincs hatása.

Két megállapítás tehető. A CO2-kibocsátás a COVID-19 világjárvány idején érte el a jelenlegi 10 GtC (gigatonna szén) mértéket. A CO2-koncentráció mégis szinte állandó ütemben emelkedett. Másrészt az éghajlati közösség szemet hunyt a tény felett, hogy az ASR jelentős mértékben nőtt, 2001 és 2023 decembere között -1,52 Wm-2 és +1,84 Wm-2 között változott. Az ASR RF értéke 2001 és 2023 között 2,01 Wm-2 értékkel nőtt, ami az IPCC által 1750 és 2019 között jelentett 2,70 Wm-2 teljes RF érték 74%-a. Az ASR-változások az ENSO-hatásokkal együtt meglehetősen jól magyarázzák a globális hőmérséklet-változásokat. A CERES-mérések pontosságát és kalibrációs képességeit tudományos alapon meg lehet kérdőjelezni. E tanulmány elemzései és eredményei azt mutatják, hogy a CERES-megfigyeléseken alapuló ASR kivételesen jól magyarázza a 2000-es évek hőmérséklet-változásait. Ez jó ok arra, hogy a CERES-méréseket addig használjuk, amíg a CERES kalibrációs hiányosságai ellen további bizonyítékokat nem tudunk gyűjteni.

Mindenesetre egy egyszerű éghajlati modellel végzett hőmérsékleti szimulációk azt mutatják, hogy a megfigyelt és a modellel számított hőmérsékletek jól egyeznek. Mivel a felszíni hőmérséklet szorosan összefügg a felszín hosszúhullámú sugárzásával és tovább az OLR-rel, jogos kérdés, hogy az EEI a CERES műszerek SW és LW mérései közötti pontossági problémákon alapuló műtermék lehet. Úgy tűnik, hogy legalább egy természetes éghajlati hajtóerő - amelynek neve és mérhető sugárzási kényszerértéke van - jelentős szerepet játszik a közelmúltbeli magas hőmérsékletekben. A média és a politikusok nincsenek tisztában ezzel a ténnyel. Ez azt is jelenti, hogy a CO2-kibocsátással kapcsolatos tervezett és elfogadott intézkedések nem az antropogén éghajlati tényezők valós hatásain alapulnak.

Ez a munka nem részesült finanszírozásban. A szerző kijelenti, hogy nincs összeférhetetlensége.

https://scienceofclimatechange.org/wp-content/uploads/Olilla-Record-Temp...