Az antropogén CO2 felmelegedést megkérdőjelezi a 60 éves ciklus

Az antropogén CO2 felmelegedést megkérdőjelezi a 60 éves ciklus

A tengerszint-emelkedés idősoraira egy ~60 éves periódusú szinuszoid illeszkedik, ami megerősíti a Föld globális középhőmérsékletére jelentett ciklust. Ez a ciklus az atlanti multidecadikus oszcillációval (AMO) egy fázisban van. A szinuszoid utolsó maximuma egybeesik a 20. század vége óta megfigyelt hőmérsékleti platóval. Az AMO csökkenő fázisának kezdete, a globális tengeri jégfelület-anomália közelmúltbeli túllépése és a 2002 és 2015 között műholddal mért globális középhőmérséklet negatív meredeksége mind a 60 éves ciklus csökkenő fázisának kezdetét jelzik. Miután ezt a ciklust kivonjuk a megfigyelésekből, az átmeneti éghajlati válasz lefelé módosul, összhangban a legfrissebb megfigyelésekkel, a légköri infravörös elnyelésen alapuló legfrissebb értékelésekkel és a közzétett éghajlati érzékenység általános tendenciájával. A CO2 szezonális oszcillációinak amplitúdójának növekedése, amely akár 71%-kal gyorsabb, mint a légköri CO2 növekedése, a föld kizöldülésére és a növények terméshozamának a kiegészítő fotoszintézisből származó előnyére összpontosít, tovább minimalizálva a felmelegedéshez való apró antropogén hozzájárulás következményeit.

1. Bevezetés

A Föld globális középhőmérsékletében ~60 éves ciklusról számoltak be. Ez a ciklus és más, kisebb amplitúdójú ciklusok összefüggést mutattak a Nap mozgásának sebességével a Naprendszer tömegközéppontjához képest. Ez a ciklus az AMO indexszel is fázisban van.

Az átmeneti éghajlati válasz (TCR) a globális felszíni középhőmérséklet változását jelenti a légköri CO2-koncentráció megduplázódásának időpontjában. Az AR5 (2013) által közölt bizonytalansági tartomány igen széles, 1-2,5 °C. Az újabb, az AR5 (2013) kiadásánál későbbi értékelések az alacsony, 0,6 °C és 1,4 °C közötti értékekre összpontosítanak.

A földi légkör abszorpciós képessége már 100%-os ennek a hajlítási módusnak a frekvenciáján. Független tehát a CO2-koncentrációtól, amely az ipari korszak kezdete óta 0,03 térfogatszázalékról 0,04 térfogatszázalékra nőtt. A 14 és 16 μm közötti hullámhossztartományban a tengerszint feletti ~100 m vastagságú légköri réteg a földi sugárzás kevesebb mint 0,01%-át engedi át, így a nagyobb magasságokban a CO2-molekulák gerjesztésére nagyon kevés földi sugárzás marad. A magasabb CO2-koncentráció kisebb légvastagságot feltételez a 20 THz-es átlátszatlanság eléréséhez.

E közel telítettség megkerülése érdekében a sugárzási-konvektív modellek (Manabe és Strickler, 1964) a légköri réteg infravörös áteresztőképességét már nem a földfelszínen, hanem a légkör tetején (TOA) veszik figyelembe, ahol az már nem nulla, mivel a nyomás alacsonyabb. Nemcsak a nyomás, hanem a hőmérséklet is alacsonyabb a légköri elhaladási sebesség miatt. A hőt felfelé szállító konvektív légáramlatok segítségével az antropogén CO2-t a sugárzási-konvektív modellekben úgy veszik figyelembe, hogy a lapse rate miatt a felső légkör hűvösebb lesz, mert a felső félig átlátszó réteg magassága a CO2-koncentrációval nő. Myrhe et al. (1998) a CO2 megduplázódása esetén 5,35 LN(2) = 3,7 W/m2 sugárzási kényszerrel számolt. Az 5,35-ös tényezőt három sugárzási-konvektív modell összehasonlításával becsülték. Az ebből eredő felmelegedés a következő lenne.

1,1 C ahol R(OLR) = 238,5 W/m2 a Föld/atm rendszer által a TOA-n kibocsátott hosszúhullámú sugárzás (OLR).

Az éghajlati modellek korai változatai figyelembe vették a Föld 1945 és 1970 között tapasztalt lehűlését, és további lehűlést vetítettek előre. Az 1980 és 1998 közötti hőmérséklet-emelkedés kezdete után a modellek elhagyták az aeroszolok által okozott domináns lehűlést, és inkább a CO2 üvegházhatást okozó felmelegedéshez ragaszkodtak. Ring et al. (2012) azonban elismeri, hogy a belső éghajlati változékonyság elsősorban a 20. század eleji, 1910 és 1945 közötti felmelegedésért és az azt követő, 1945 és 1975 közötti lehűlésért felelős. Az éghajlati érzékenység alacsony értékeire összpontosítanak. A magasabb értékek és a TCR bizonytalanságának nagymértékű kiterjesztése részben a vízgőz és a felhők feltételezett pozitív visszacsatolásaiból származik.

A Föld által kibocsátott hősugárzás fő infravörös elnyelőjének, a vízgőznek köszönhető pozitív visszacsatolás feltételezhetően fokozza a felmelegedést, így a trópusok alatt és a két sarkon "forró foltokat" jósoltak. A szubtrópusi régiók magas troposzférájában azonban nem találtak "forró pontot". Ráadásul azon a magasságon, ahol a forró foltok várhatóak, a páratartalom csökkent az elmúlt 50 évben, ellentétben azzal a feltételezéssel, hogy a megnövekedett vízgőz pozitív visszacsatolást eredményez. Még a teljes csapadékvíz is enyhén csökkent 1997 óta, ami így antikorrelációt mutat az időközben bekövetkezett ~1/3-os antropogén CO2-növekedéssel.

Általánosabban, a légköri üvegházhatású gázok elméletének főbb jellemzőit megkérdőjelezték. Kimutatták, hogy a légköri nyomás a felszínen és a napsugárzás a légkör tetején az egyetlen olyan paraméter, amely elegendő ahhoz, hogy a Naprendszer hat bolygójának vagy műholdjának felszíni hőmérsékletét dimenzióelemzéssel pontosan meghatározzuk. Ez azt jelentheti, hogy az üvegházhatás (ha van egyáltalán) vagy a negatív visszacsatolások szinte telítődnek a légkörökben, amelyek ennyire eltérőek a Földön (0,04% CO2), a Holdon (nincs légkör), a Vénuszon (96% CO2), a Marson, a Titánon és a Tritonon.

A vita új szakaszba lépett, mivel a CMIP3 és CMIP5 felmelegedési előrejelzéseivel (AR5, 2013) ellentétben a Föld felszínén a globális átlaghőmérséklet a múlt század vége óta rejtélyes "platót" vagy "szünetet" mutat. Úgy tűnik, hogy ez a szünet arra ösztönözte az éghajlatmodellezőket, hogy tartózkodjanak a túlzott felmelegedési előrejelzésektől.

Az ARGO bóják segítségével elemezték az óceánok hőtartalmát egészen a mélytengeri mélységekig, és a korábban publikáltaknál is apróbb anomáliákra összpontosít. Úgy vélik, hogy az óceáni felmelegedésre vonatkozó bizonytalanságok 0,0004 °C/év-ig újraértékelve továbbra is túl nagyok ahhoz, hogy alátámasszák a feltételezést, miszerint a szünet alatt az óceánokba rejtett hőt feltételeztek. Hangsúlyozzák a Nap éghajlatra gyakorolt szerepét.

2. A tengerszint-emelkedés és a globális tengeri jégfelület 60 éves ciklusa megerősítést nyert

Tengerszint-emelkedés idősora.
...megerősíti az árapálymérők többségénél jelentett 60 év körüli periódusú helyi oszcillációkat. A tengerszint-emelkedés ciklusaira talált periódusok hasonlónak találhatók ahhoz, amely a szűretlen HadCRUT4 (2014) globális középhőmérsékleti anomáliához illeszkedik, ahol a szinuszoidot hozzáadjuk az 1880 óta 0,006 °C évenkénti lineáris hozzájáruláshoz.

Ez a lineáris növekedés összhangban van a közölt ~248 éves ciklus legutóbbi emelkedő érintőjével. A szinuszos hozzájárulás amplitúdója szintén összeegyeztethetőnek tűnik a tengerszint-emelkedési ciklus amplitúdójával a hőtáguláson keresztül. Ez a ciklus szinkronban van az AMO-indexen keresztül paraméterezett atlanti multidecadikus oszcillációval. Az óceáni hőtartalom-anomália és a földi sugárzási egyensúlytalanság idősorai szintén összeegyeztethetőnek tűnnek ezzel a 60 éves ciklussal.

Fél ciklust találtunk, amelyből 61 éves periódust kapunk. Az ÉSZ 64°-90° északi szélességeken mért hőmérsékletek, 1940 körül mutatnak maximumot, 1970 körül pedig minimumot, ami arra utal, hogy az Északi-sarkvidéki tengeri jég korábbi minimumát 1940 körül mérték. Emellett a következő négy mutató a 60 éves ciklus csökkenő szakaszának kezdetét jelzi.

(i). A globális tengeri jégfelület anomália előjelének közelmúltbeli változása, amely
az éghajlat érzékeny indikátorának többletét mutatja, a modell-előrejelzések alapján váratlanul alakult ki (AR5, 2013).
(ii). Az AMO-index egy csökkenő fázis kezdetét jelzi.
(iii). A negatív hőmérsékleti lejtőt 2002 és 2015 között egymástól függetlenül különböző műholdak mérik az alacsony troposzférában. (Remote Sensing System és az UAH)
(iv). A műholdas altimetriával mért tengerszint-emelkedés lassulása is megfigyelhető 2002 óta

3. Az antropogén CO2 felmelegedés

A hőmérséklet-emelkedés a ciklus minden egyes emelkedő fázisában az 1930-as és az 1990-es években valóban 0,6 °C, annak ellenére, hogy a CO2-kibocsátás ~6-szor alacsonyabb volt az 1930-as években, mint az 1990-es években.

A CMIP3 és CMIP5 klímamodellek, amelyek a második emelkedő fázis adataihoz illeszkednek, ezzel szemben nem képesek reprodukálni a megfigyeléseket az első emelkedő fázisban 1910 és 1940 között, valamint 1998 után.

Az 1880 óta megfigyelt lineáris hozzájárulás meredeksége 0,6 °C évszázadonként, annak ellenére, hogy a CO2-kibocsátás időközben ~10-szeresére nőtt. Különösen a meredekségben nem tapasztalható kimutatható változás az 1950 körüli nagymértékű CO2-kibocsátás kezdete előtt és után.

E nagymértékű CO2-növekedés ellenére 1993 után nem figyelhető meg hőmérsékletváltozás, bár olyan magasságban mérik, ahol a sugárzási-konvektív modellek által előre jelzett hőmérsékletváltozás legmarkánsabb jele várható. A modellek valóban 6,6 °C-os hőmérséklet-változást várnak közvetlenül a tropopauza felett a 280 ppm-ről 400 ppm-re történő CO2-növekedés esetén. Ezzel az előrejelzéssel ellentétben az LS hiatus 23 évre terjed ki, ami még az LT hiatusnál is hosszabb. A légkör infravörös abszorpcióján alapuló legújabb részletes értékelések különböző szélességeken, magasságokon és nyomáson 0,2 °C-os antropogén felmelegedésről számoltak be a huszadik század során. Ez összhangban van az 1880 óta talált lineáris hozzájárulás évszázadonkénti 0,6 °C-os meredekségének kisebb hányadával. A fennmaradó rész a napsugárzás intenzitásának változékonyságára és az azt felerősítő mechanizmusokra vezethető vissza.

Harde (2014) fő pontjai több olyan mechanizmussal foglalkoznak, amelyek a CO2 felmelegedés majdnem telítődésére utalnak. Különösen, mivel a CO2 infravörös vonalszélessége az alacsony troposzférában a nyomás miatt kiszélesedik, a TOA-nál a keskenyebb vonalak szárnyaihoz nem marad földsugárzás, mert az alatta elnyelődik. Ezenkívül a CO2 20 THz-es sávjának és a vízgőz spektrumának átfedése minimalizálja a további elnyelést. Harde (2014) 0,6 ± 0,1 °C-os felmelegedésről számol be a CO2 megduplázódása esetén.

A jelenlegi 0,005 C/ éves CO2-növekedési ütem mellett a 0,6 °C-os TCR 2100-ra ~0,3 °C-os felmelegedést jelent. Ez olyan csekély például a hőmérséklet napszakos vagy évszakos ingadozásához, illetve a földrajzi szélességgel összefüggő ingadozáshoz képest, hogy a megfigyelt 0,005 C/év átlagértéknek az 1992-ben megfigyelt 0,0014 C/év antropogén maradék becsült értékével való helyettesítése nem sokat változtatna a következtetéseken.

https://www.skyfall.fr/wp-content/2016/05/Earth-Science-Reviews_FG_2016-.pdf