Hokiütő-vita
Előzmény: http://napfolt.mypressonline.com/climategate-emails
Itt válik igazán érdekessé a hokiütő-vita, mert McIntyre és McKitrick kritikájának egy része valóban betalált. A 2006-os National Academies/NRC jelentés nem azt mondta, hogy „Mann módszerével minden rendben volt”. Ellenkezőleg: kimondta, hogy a PCA-eljárása torzításra hajlamos, nem ajánlott, a bristlecone/strip-bark proxyk használata problémás, és a korai rekonstrukció bizonytalanságát alábecsülték. Ugyanakkor arra jutott, hogy ebből még nem következik a teljes hockey-stick eredmény összeomlása. (Nemzeti Akadémiák)
Először: mi a PCA, és miért kellett Mannnak?
Mannék rengeteg faévgyűrű-idősorral dolgoztak. Tegyük fel, hogy Észak-Amerikából van 70 különböző fasorod:
Fa 1: ~~~~~~~~
Fa 2: ~~~~^~~~
Fa 3: ~~~~~~~~
...
Fa 70: ~~^^~~~~Nem praktikus mind a 70-et külön proxyként betolni a végső rekonstrukcióba. Ezért PCA-t, azaz Principal Component Analysis-t alkalmaztak.
A PCA lényegében azt kérdezi:
Milyen néhány közös mintával tudom a sok eredeti idősort a lehető legtöbb információ megőrzése mellett összefoglalni?
Létrejön:
70 fasor
↓
PCA
↓
PC1 = legerősebb közös mintázat
PC2 = második legerősebb
PC3 = harmadik...Ez önmagában teljesen normális statisztikai eljárás. Mannék az ilyen sűrű regionális faévgyűrű-hálózatokat néhány principal componenttel tömörítették. Az eredeti MBH98 cikk ezt kifejezetten le is írja. (meteo.psu.edu)
A vita nem arról szólt, hogy „PCA = csalás”.
Hanem arról, hogyan készítették elő az adatokat a PCA előtt.
Mi volt Mann szokatlan PCA-megoldása?
Hagyományos PCA esetén egy idősort rendszerint a saját teljes vizsgált időszakának átlagához központosítasz.
Nagyon leegyszerűsítve:
z(t) = x(t) − xteljes
Ha 1400–1980 közötti sorral dolgozol, akkor az 1400–1980-as átlagot vonod le.
Mannék azonban a proxykat a 1902–1980-as kalibrációs időszakhoz standardizálták. Ez azért volt logikusnak tűnő választás, mert ez az az időszak, amelyben a proxykat a műszeres hőmérséklettel kalibrálták. Az MBH98 Methods ezt egyértelműen leírja. (meteo.psu.edu)
Csakhogy PCA szempontból ennek érdekes következménye van.
Képzelj el egy fát:
1400 1900 1980
───────────────────────────────────────╮
│
╰────────────↗Ha a teljes 1400–1980 átlagához központosítod, normális PCA-t kapsz.
Ha viszont a magasan fekvő 1902–1980-as szakasz átlagát teszed nullává:
1902–1980 átlag = 0
───── 0
/
/
________________________________________/
nagyon sok negatív értékakkor az egész korábbi évszázados szakasz messze kerül a nullától.
A PCA pedig azt látja:
„Hűha, ebben az idősorban hatalmas struktúra van!”
Ezért aránytalanul nagy súlyt kaphatnak azok a proxyk, amelyekben a kalibrációs időszak különösen eltér a korábbi évszázadoktól.
Pontosan ezt vették észre McIntyre és McKitrick.
És ebben igazuk volt.
A National Academies saját statisztikai elemzése megismételte a jelenséget. A jelentés konkrétan azt írta, hogy ilyen kalibrációs periódushoz központosított, autokorrelált véletlen sorokból az első principal component látszólagos trendet tud előállítani akkor is, amikor nincs közös trend az adatokban. (Nemzeti Akadémiák)
Ez nagyon fontos megállapítás.
A híres „Mann algoritmusa hokiütőt csinál vörös zajból”
McIntyre és McKitrick 2005-ös GRL-cikkében 70, a valódi faévgyűrűsorokhoz hasonló autokorrelációjú véletlen idősorokat generáltak.
Nem sima fehér zajt, hanem red noise-t, vagyis perzisztens zajt.
Fehér zaj:
↗ ↘ ↗ ↘ ↘ ↗ ↘ ↗Az egyik évből szinte semmit nem tudsz a következőről.
Vörös zaj:
───↗↗↗────↘↘↘────↗↗Ha ma magas, holnap is nagyobb eséllyel magas; ha alacsony, hajlamos egy ideig alacsony maradni. A klíma- és faévgyűrű-idősorokban az ilyen autokorreláció fontos.
McIntyre–McKitrick azt találta, hogy a hagyományos központosítás mellett az általuk definiált 1σ erősségű „hockey stick” PC1 az esetek 15,3%-ában keletkezett.
Az MBH-féle transzformációval:
több mint 99%-ban.
1,5σ erősségnél a különbség 0,1% kontra 73% volt. Az eredeti GRL-ábrán ez nagyon látványos.
Ez tehát nem internetes legenda. Peer-reviewed eredmény volt, és a National Academies később maga is reprodukálta a mechanizmus lényegét. (Nemzeti Akadémiák)
De itt jön egy nagyon fontos korrekció.
A „99%-ban hokiütőt készít random zajból” állítást könnyű túlzásként használni
Ez NEM azt jelenti, hogy:
„Adj Mann programjának random számokat, és 99%-ban azt fogja mondani, hogy a Föld most példátlanul meleg.”
Nem ezt demonstrálták.
Amit demonstráltak:
az észak-amerikai proxyhálózat első principal componentje a speciális központosítás miatt rendkívül hajlamos arra, hogy a kalibrációs periódust a korábbi időszakhoz képest anomálisnak mutassa.
Ráadásul a PCA komponens előjele matematikailag tetszőleges:
PC1
és
-PC1
ugyanaz a principal component.
McIntyre–McKitrick is leírják, hogy a szimulált hokiütők körülbelül fele „felfelé”, fele „lefelé” állt; a további regresszió az előjelet megfordíthatja.
Tehát a korrekt állítás:
az MBH PCA előfeldolgozása erősen hajlamos volt a kalibrációs időszaktól eltérő, hockey-stick-szerű PC1 kiválasztására.
Ez komoly statisztikai hiba.
De még nem bizonyítja, hogy maga a teljes hemispheric temperature reconstruction mesterséges.
És itt lépnek be a bristlecone pine-ok
Ez szerintem még fontosabb, mint maga a PCA-hiba.
Az amerikai Great Basin magashegységi területeiről származó bristlecone pine és foxtail pine kronológiák egy részében igen erős 20. századi növekedési trend volt.
Nagyon leegyszerűsítve:
1400 1900 1980
────────────────────────────────────────↗
↗
↗
↗Pont olyan alak, amilyet az MBH-féle PCA kiemelten szeretett.
McIntyre–McKitrick azt számolta ki, hogy az MBH98 1400-as észak-amerikai PC1-ében a variancia 93%-át mindössze 15 bristlecone/foxtail helyszín adta a 70-ből. A legerősebben súlyozott Sheep Mountain sor több mint 390-szer akkora súlyt kapott, mint a leggyengébb, Mayberry Slough. Ez McIntyre–McKitrick saját számítása, tehát ezt az ő állításukként kell kezelni, de az eredeti cikkükben az adatok és a helyszínek is szerepelnek.
Itt összeadódott két dolog:
erős 20. századi trendű bristlecone proxy
+
kalibrációs időszakra központosított PCA
↓
nagyon erős PC1 súlyÉs ez már sokkal érdekesebb.
Miért gyanúsak maguk a bristlecone-ok?
Nem azért, mert „fák, tehát rosszak”.
Különösen az úgynevezett strip-bark minták problémásak. Nagyon öreg, részben elhalt törzsű fákról van szó, amelyeknél csak keskeny élő kéregcsíkok táplálják a koronát.
Az ilyen fák növekedését nem feltétlenül csak hőmérséklet befolyásolja. Felmerült többek között CO₂-hatás, tápanyagellátás, mikroklíma és különleges növekedési geometria.
A National Academies 2006-os jelentésének megfogalmazása ezen a ponton meglepően határozott:
a strip-bark mintákat kerülni kellene hőmérséklet-rekonstrukciókban. (Nemzeti Akadémiák)
Ez szerintem a McIntyre-féle kritika egyik legerősebb találata.
És van még egy érdekes csavar: Mannék ezt a bizonytalanságot részben maguk is ismerték.
Az MBH99-ben arról írnak, hogy egyes magashegységi nyugati amerikai kronológiák hosszú távú növekedése nagyobb, mint amit a hőmérsékleti trend indokolna, és tárgyalják a lehetséges CO₂-hatást. Azt is elismerik, hogy az ezredéves rekonstrukcióban az ITRDB PC1 kritikus szerepet játszik, és hogy ennek időbeli stabilitását óvatosan kell kezelni. (meteo.psu.edu)
Ez lényeges.
Mannék tehát nem teljesen vakon használták ezeket.
Viszont a végső rekonstrukció nagyon függött tőlük.
És mi történt, ha rendes PCA-t használtak?
Ez a vita egyik legtrükkösebb pontja.
McIntyre–McKitrick hagyományosan központosított PCA-jában a bristlecone hockey-stick jelleg nem PC1-ként, hanem alacsonyabb rangú komponensként, lényegében PC4 környékén jelent meg.
Ha ezután csak az első néhány PC-t tartod meg, könnyen kiesik.
Ekkor a 15. századi rekonstrukció melegebb lesz, és a hockey-stick nyele kevésbé lapos.
Innen jött az egyik nagy M&M-állítás:
„A hockey stick a hibás PCA miatt létezik.”
Csakhogy erre Mann, majd Wahl és Ammann egy fontos ellenvetést tett.
Ha megváltoztatod a PCA módszerét, nem feltétlenül tarthatod meg ugyanazt a PC-számot.
Tegyük fel:
MBH PCA:
PC1 = bristlecone + nagy fontos jel
PC2 = másik jel
→ megtartunk 2 PC-tStandard PCA:
PC1 = jel A
PC2 = jel B
PC3 = jel C
PC4 = bristlecone jel
PC5 = jel DHa önkényesen csak PC1 és PC2 marad, akkor nem ugyanannyi információt őriztél meg.
Wahl és Ammann ezért standard PCA-val is újraszámolták a rekonstrukciókat, de elegendő PC-t tartottak meg ahhoz, hogy ugyanaz a proxyinformáció jelen legyen. Ekkor a rekonstrukciók nagyrészt visszakonvergáltak az MBH-eredményhez. Azt is kimutatták, hogy PCA használata nélkül is hasonló eredmény állítható elő, ha maga a proxyhálózat ugyanaz marad. (Springer)
Ezért a National Academies végül nagyon pontosan fogalmazott:
az MBH PCA-módszere valóban hajlamos a rekonstrukció alakjának torzítására, és nem ajánlott, de a gyakorlatban nem látszik úgy, hogy önmagában túlságosan megváltoztatná az északi félteke átlaghőmérséklet-rekonstrukcióját. (Nemzeti Akadémiák)
Vagyis:
McIntyre megnyerte a „hibás-e a PCA?” vitát.
De nem nyerte meg automatikusan a:
„emiatt keletkezett-e az egész hockey stick?”
vitát.
Ez két külön kérdés.
Huybers különösen érdekes, mert nem tartozott egyszerűen egyik táborba sem
Peter Huybers 2005-ben külön ellenőrizte McIntyre és McKitrick eredményeit.
És az első fontos eredménye:
reprodukálta az MBH-féle PCA torzítását.
Huybers konkrétan azt írta, hogy McIntyre–McKitrick helyesen mutatták ki: az MBH98 normalizálása a 20. századi trendeket felerősítő irányba torzíthat.
Ugyanakkor Huybers szerint M&M túlbecsülte a torzítás nagyságát, mert az általuk választott alternatív normalizálásnak is volt problémája.
Érdekes száma:
"hockey-stick index"
MBH normalizálás: 1,6
Huybers normalizálás: 0,8
M&M normalizálás: 0,3Tehát az MBH valóban a legerősebb hockey-stick jellegű PC1-et adta, de Huybers szerint a helyesebb összehasonlítás valahol Mann és M&M eredménye között volt.
Ezért a korrekt történet megint nem fekete-fehér:
Mann: "nincs releváns PCA-probléma"
↓
nem teljesen igaz
M&M: "a PCA erősen hockey-sticket bányászik"
↓
a torzítás léte igaz
M&M legerősebb számszerű értelmezése
↓
Huybers szerint túlzóA PCA-nál súlyosabb kérdés: mi történik, ha KIVESZED a bristlecone-okat?
És itt szerintem McIntyre kritikája újra erősödik.
A National Academies azt írta:
az 1600 előtti időszakban az MBH99 eredménye erősen függ a nyugat-amerikai Great Basin adatoktól. (Nemzeti Akadémiák)
Ez nagyon fontos mondat.
Nem azt mondják:
„A PCA hibája mindegy, semmi probléma.”
Hanem:
„A PCA-hiba önmagában nem döntő. A proxyválasztás robusztussága sokkal fontosabb probléma.”
Ez tulajdonképpen McIntyre érvelésének egy jelentős részét igazolja.
Mert a problémát így lehet felírni:
PCA
↓
hogyan súlyozzuk a proxykat?
│
│
fontos probléma
│
▼
DE MÉG FONTOSABB:
jó proxyk vannak-e egyáltalán
a rendszerben?
↓
Great Basin bristleconesHa a proxy maga tartalmaz egy nagy, de nem hőmérsékleti eredetű 20. századi trendet, akkor a legtökéletesebb statisztikai algoritmus sem tudja varázslattal kitalálni, hogy az nem hőmérséklet.
Ez a klasszikus:
garbage_in --> garbage_out
probléma.
És ezért jelentős az NRC strip-bark ajánlása. (Nemzeti Akadémiák)
Van még egy kevésbé látványos, de fontos M&M-kritika: a validáció
Mannék nemcsak létrehozták a rekonstrukciót, hanem meg kellett mutatniuk, hogy az előre nem látott instrumentális adatokon is működik.
Ez a cross-validation.
Ehhez több statisztika használható, például:
RE = Reduction of Error
CE = Coefficient of Efficiency[
R2
McIntyre–McKitrick azt kifogásolta, hogy Mannék túlzottan az RE-re támaszkodtak, miközben más validációs mutatók — különösen bizonyos korai rekonstrukcióknál — gyengébb képet mutattak. A megfelelő RE-szignifikanciaszint meghatározását is vitatták.
A National Academies ezen a ponton nem mondta azt, hogy M&M minden részletében helyes.
Viszont összességében arra jutott:
ezek a kritikák egy nagyobb problémára mutatnak rá: a publikált rekonstrukciók bizonytalanságát alábecsülték. (Nemzeti Akadémiák)
Ez megint elég komoly eredmény.
Vagyis az eredeti hockey-stick ábra túl nagy precizitás érzetét kelthette.
Akkor ki nyerte a Mann–McIntyre vitát?
Ha darabokra bontjuk, szerintem így áll a mérleg:
| Kérdés | Eredmény |
|---|---|
| MBH PCA szokatlan volt? | Igen |
| Hockey-stick-szerű PC-k felé torzíthatott? | Igen |
| Ezt M&M jogosan fedezte fel? | Igen |
| A National Academies is elfogadta? | Igen |
| Ajánlotta az MBH PCA használatát? | Nem |
| A PCA-hiba önmagában létrehozta az egész globális hockey sticket? | Nem sikerült igazolni |
| Problémás volt a bristlecone/strip-bark proxy? | Igen |
| Az NRC szerint kerülendő? | Igen |
| Függött tőle az 1600 előtti MBH rekonstrukció? | Erősen |
| Alábecsülték a régi rekonstrukció bizonytalanságát? | Igen |
| Biztosan tudható volt, hogy 1998 az elmúlt 1000 év legmelegebb éve? | Nem |
| Ettől összeomlott az állítás, hogy a 20. század vége rendkívül meleg volt? | Nem |
Az utolsó két sor különösen fontos.
A National Academies jóval visszafogottabb állítást fogadott el, mint az ikonikus hockey-stick kommunikáció.
Az előző körülbelül 400 évre nagy bizonyossággal állította, hogy a 20. század vége volt a legmelegebb időszak.
900–1600 között már lényegesen kisebb bizalmat adott a rekonstrukcióknak.
Arra, hogy a 20. század vége a teljes előző 1000 évben példátlan volt, a jelentés csak azt mondta: „plausible”, vagyis valószínűsíthető/ésszerű.
Az olyan állítást pedig, hogy:
„1998 az elmúlt 1000 év legmelegebb éve”
még kevésbé tartotta megbízhatónak. (Nemzeti Akadémiák)
Ez lényegesen árnyaltabb annál, amit a hockey-stick ikon politikai szerepe alapján gondolna az ember.
Van egy különösen érdekes mondat már Mann 1999-es cikkében
Az MBH99-ben a szerzők maguk írják le, hogy az AD 1000-ig visszanyúló hálózatban csak egyetlen indikátor, az észak-amerikai ITRDB PC1 mutatott egyszerre megfelelő hosszú távú viselkedést és kapcsolatot a modern domináns hőmérsékleti mintával. Azt is írják, hogy ha ezt az indikátort eltávolítják, nem kapnak pozitív kalibrációs/verifikációs eredményt az északi féltekei sorra, ezért további jó minőségű millenniumos proxykra van szükség. (meteo.psu.edu)
Magyarul:
Mannék eredeti cikke maga is elismerte, hogy az ezeréves rekonstrukció kritikus pontja egy nagyon szűk proxybázis volt.
Ezután McIntyre elkezdte szétszedni pontosan ezt a proxybázist, és kiderült, hogy abban nagy szerepet játszanak a problémás Great Basin strip-bark fák.
Ez szerintem a hockey-stick vita tudományosan legérdekesebb része.
A PCA-botrány látványosabb, mert lehet mutogatni a random zajból előálló hokiütőket.
De a mélyebb kérdés inkább:
„Miért támaszkodott egy ezeréves északi féltekei hőmérsékletrekonstrukció ennyire néhány különleges amerikai fa növekedésére?”
És ezen a ponton a National Academies lényegében azt mondta: igen, ez jogos robusztussági probléma volt. (Nemzeti Akadémiák)
A későbbi kutatás emiatt egyre inkább sok proxyra, többféle proxycsaládra és több, egymástól független statisztikai módszerre támaszkodott. Már Mann 2008-as új rekonstrukciója is jóval nagyobb hálózattal próbálta újravizsgálni a kérdést, többek között faévgyűrűk nélküli változatokkal. (pnas.org)
Itt van a hokiütő-vita egyik legérdekesebb része. Mannék nemcsak ismerték a bristlecone-problémát, hanem az MBH99-ben konkrét empirikus korrekciót is végeztek az egyik kulcsfontosságú észak-amerikai proxykomponensen. Egy későbbi összehasonlító tanulmány szerint ennek a korrekciónak nagyobb hatása volt a rekonstrukcióra, mint McIntyre–McKitrick több vitatott statisztikai módosításának. (meteo.psu.edu)
1. Mi különleges egyáltalán a bristlecone pine-ban?
A Great Basin bristlecone pine (Pinus longaeva) extrém hosszú életű. Több ezer éves faanyag áll rendelkezésre, ezért paleoklíma szempontjából rendkívül értékes: egyetlen kronológia évre pontosan igen hosszú időszakot fedhet le.
A magashegységi példányoknál azonban gyakori a strip-bark növekedési forma. Fiatalabb fánál az élő kambium nagyjából körbeveszi a törzset:
full-bark:
███████
███████████
█████████████
███████████
███████Nagyon öreg bristlecone-nál a törzs jelentős része elhalhat, és csak egy keskeny élő sáv köti össze a gyökérzetet a koronával:
strip-bark:
██
██
XXXXXXXXX
XXXXXXXXX
██
██Az X rész már halott törzs, csak a keskeny sáv növekszik tovább.
Ez azért számít, mert ugyanaz a megtermelt új faanyag jóval kisebb élő törzsfelületre koncentrálódhat. A gyűrű szélessége emiatt megváltozhat úgy is, hogy nem pusztán a hőmérséklet változott.
A National Academies 2006-os jelentése annyira komolyan vette ezt, hogy kifejezetten azt javasolta: strip-bark mintákat ne használjanak hőmérséklet-rekonstrukcióra. (nap.nationalacademies.org)
Ez elég erős megállapítás.
2. Mi történt a Sheep Mountain fákkal?
A kaliforniai White Mountains területén található Sheep Mountain lett a vita egyik legismertebb helyszíne.
A hosszú kronológiában a modern korban igen erős növekedés jelentkezett:
gyűrűszélesség
magas /
/
/
/
___________/
__________/
_____________/
1000 1500 1800 1900 2000Pontosan az a forma jelenik meg, amely nagyon hasonlít egy hockey stickre.
Ez önmagában még nem probléma. Ha az ok valóban a hőmérséklet, akkor a fa egyszerűen azt jelzi, amit keresünk.
Csakhogy már jóval Mann előtt felmerült:
mi van, ha a modern megugrásnak nem kizárólag hőmérsékleti oka van?
Graybill és Idso 1993-ban külön foglalkozott a növekedés és a légköri CO₂ emelkedésének lehetséges kapcsolatával. A National Academies összefoglalása szerint bizonyos strip-bark bristlecone-ok valóban érzékenyek lehetnek a magasabb CO₂-koncentrációra, például a vízhasznosítási hatékonyság vagy a fa különböző részei közötti szénelosztás megváltozásán keresztül. (Wiley Online Library)
A probléma tehát:
gyűrűszélesség = f(T, CO2, nedvesség, életkor, morfológia, ...)
miközben hőmérsékleti proxyként azt szeretnénk feltételezni:
gyűrűszélesség approx f(T)
Ez a két állítás nagyon nem ugyanaz.
3. De a CO₂-magyarázat sem bizonyult ilyen egyszerűnek
Itt fontos korrigálni a másik irányú túlzást is.
A későbbi Salzer–Hughes–Bunn–Kipfmueller 2009-es vizsgálat több bristlecone-helyszínt és magassági szintet hasonlított össze. A második 20. századi fél évszázad növekedése a legmagasabban fekvő, felső fahatár közeli helyeken valóban rendkívüli volt az előző több ezer évhez képest. Viszont a nagy növekedési gyorsulás csak a felső fahatár körül, egy viszonylag szűk magassági sávban jelentkezett. (ResearchGate)
Ez komoly érv az ellen, hogy egyszerűen:
[
CO_2\uparrow \rightarrow gyűrűszélesség\uparrow
]
lenne az egész magyarázat.
Hiszen a légköri CO₂ ugyanazon a hegyen nem csak a legfelső 100–150 méteren nő.
Salzerék ráadásul pozitív kapcsolatot találtak a felső fahatár növekedése és a hőmérséklet között, és arra jutottak, hogy a modern növekedés valószínűleg jelentős részben a magashegységi melegedéshez kapcsolódik, nem pedig dominánsan CO₂-trágyázási hatás. (ResearchGate)
Tehát:
Graybill CO₂-hipotézise nem volt légből kapott, de nem bizonyult kielégítő magyarázatnak az egész modern bristlecone-növekedésre.
4. És most jön az MBH99 igazán furcsa része
Mann, Bradley és Hughes maguk is észrevették, hogy az amerikai faévgyűrű-adatok egy része különösen viselkedik.
Az MBH99-ben az AD 1000-ig visszanyúló rekonstrukcióban mindössze 12 hosszú proxyindikátor maradt.
És a szerzők leírják, hogy ezek közül csak egyetlen sor teljesített egyszerre két kritikus feltételt:
-
megfelelő hosszú távú variabilitása volt;
-
megfelelő kapcsolatot mutatott a modern domináns hőmérsékleti mintázattal.
Ez az:
ITRDB PC #1, az észak-amerikai tree-ring hálózat első főkomponense. (meteo.psu.edu)
Mannék ezt teljesen nyíltan leírták:
ha ezt a komponenst eltávolítják az AD 1000-ig érő 12 proxyból, nem tudnak pozitív kalibrációs/verifikációs eredményt előállítani az északi félteke rekonstrukciójára. (meteo.psu.edu)
Ez nagyon lényeges.
Vagyis az ezeréves rekonstrukció:
12 proxy
│
├── proxy
├── proxy
├── proxy
├── proxy
...
└── ITRDB PC1 ← KRITIKUSnem úgy működött, hogy mind a 12 egyenrangúan bizonyította ugyanazt.
Az egyiknek különösen nagy szerepe volt.
5. És mi volt ebben a PC1-ben?
Mannék maguk írják, hogy a PC1-ben szereplő 28 komponens közül több magashegyi nyugat-amerikai kronológia mutatott olyan hosszú távú növekedést, amelyet az instrumentális hőmérsékleti trend nem magyarázott meg megfelelően.
Ez pontosan az a bristlecone-probléma, amiről beszélünk.
Sőt, hivatkoztak is Graybill és Idso CO₂-hipotézisére.
Tehát ez nem olyan probléma, amelyet:
„McIntyre 2005-ben talált ki, Mann pedig addig nem tudott róla.”
Nem.
Mannék 1999-ben már pontosan tudtak róla.
6. És mit csinált Mann a problémás komponenssel?
Na, ez szerintem az egész bristlecone-vitának az egyik legfontosabb technikai részlete.
Volt az ITRDB PC1:
ITRDB PC1:
1400 1800 1900
───────────────.................↗↗↗↗és volt egy másik észak-amerikai treeline kompozit, amelyet NT-nek neveztek.
A két sor:
1400–1800 között szépen együtt mozgott.
A 19. században azonban elkezdett divergálni.
Mannék azt feltételezték, hogy az ITRDB-sorban megjelent valamilyen nem klimatikus komponens, valószínűleg CO₂-hatás.
Kiszámították a két sor különbségét:
R(t) = PC1(t) - NT(t)
és ezt a reziduumot nem klimatikus hatásnak tekintették.
Ezután ezt eltávolították a PC1-ből. A saját cikkük megfogalmazása szerint ezzel gyakorlatilag arra kényszerítették a két sort, hogy alacsony frekvencián újra összeilleszkedjen.
Sémásan:
eredeti PC1: ───────────────↗↗↗↗
↑
modern extra trend
másik NT-sor: ───────────────────↗
különbség: ↗↗↗
│
ezt levonják
"korrigált" PC1: ───────────────────↗Ez az úgynevezett empirical correction.
És ez valóban Mann saját, publikált eljárása volt.
7. Miért problémás ez?
Mert innentől nagyon fontos kérdés:
Honnan tudjuk, hogy a két görbe különbsége tényleg nem klimatikus?
Mannék érvelése nagyjából:
-
1400–1800 között a két sor nagyon hasonló;
-
a 19. században eltérnek;
-
Graybill szerint lehet CO₂-hatás;
-
ezért valószínű, hogy az eltérés nem éghajlati;
-
vonjuk le az eltérést.
Ez védhető hipotézis, de nem közvetlen mérés.
Tulajdonképpen ezt mondod:
Observed tree growth = Climate + Nonclimate
majd becsülöd:
Nonclimate = PC1 - NT
és aztán:
Corrected PC1 = PC1 - (PC1 - NT)
alacsony frekvencián.
Látható, mi történik:
Corrected PC1 approx NT
Ezért nagyon erős feltételezés van beépítve a korrekcióba.
8. Még furcsább: Mannék „CO₂ saturationt” is feltételeztek
A cikkben észrevették, hogy ez a reziduum a 20. században végül kisimul.
Erre azt a lehetőséget vetették fel, hogy a CO₂-növekedés hatása esetleg telítődött, és új limiting factor lépett a helyére.
Magyarul:
CO₂ nő
↓
fa növekedését egy ideig fokozza
↓
majd telítődik
↓
ismét más tényező limitálDe maga Mannék szövege is spekulációként kezeli ezt.
Ezért szerintem Costella/McIntyre oldaláról jogos kérdés:
mennyire szabad egy kulcsfontosságú proxy hosszú távú trendjét ilyen empirikus feltételezés alapján korrigálni?
Ez sokkal érdekesebb kritika, mint azon vitázni, hogy a „trick” szó csalást jelent-e.
9. Mekkora hatása volt ennek a CO₂-korrekciónak?
Meglepően nagy.
Juckes és munkatársai 2007-ben külön újraszámolták az MBH99 különböző változatait.
Ők azt találták, hogy:
a PC1 empirikus CO₂-korrekciója jelentős hatással volt a rekonstrukcióra, és a hatása nagyobb volt, mint McIntyre–McKitrick több vitatott módszertani változtatásának hatása.
Ez egy fontos részlet, mert mindkét szélsőséges narratívát gyengíti.
Nem igaz az, hogy:
„M&M minden módosítása teljesen jelentéktelen volt, az eredeti MBH betonbiztos.”
De az sem igaz, hogy:
„M&M kijavította a PCA-t, és ezzel eltűnt a modern rendkívüli felmelegedés.”
A proxyválasztás és a proxykorrekció fontosabb kérdésnek bizonyult, mint önmagában a PCA-centering.
Ezzel a National Academies is lényegében egyetértett: a jelentés szerint az MBH PCA valóban torzíthat, ezért nem ajánlott, de a komolyabb kérdés a proxyválasztás robusztussága, különösen a Great Basin adatok esetében. (nap.nationalacademies.org)
10. Akkor vegyük ki egyszerűen az összes bristlecone-t. Mi történik?
Itt jön az igazán fontos eredmény.
Ha az MBH-féle adatbázisból eltávolítod az észak-amerikai bristlecone adatokat, a 15. századi MBH-stílusú rekonstrukció elveszíti a statisztikai verifikációs képességét.
Juckes és társai ezt egészen világosan összefoglalják: McIntyre–McKitrick és Wahl–Ammann egyaránt arra jutott, hogy a bristlecone-adatok eltávolítása megszünteti a 15. századi rekonstrukciójuk statisztikai skilljét.
Ez fontosabb állítás annál, hogy:
„kicsit megváltozik a görbe.”
Nem.
Azt jelenti:
azzal a proxyhálózattal már nem tudod megfelelően igazolni, hogy a modell 1400 körül megbízhatóan rekonstruálja a hőmérsékletet.
A National Academies ugyanezt általánosabban így fogalmazta meg:
a 16. század előtti Mann-rekonstrukció erősen függ a nyugat-amerikai Great Basin adatoktól. (nap.nationalacademies.org)
Ez a McIntyre-kritika egyik nagyon komoly találata.
11. Akkor tényleg „összeomlik a hockey stick bristlecone nélkül”?
Az eredeti MBH nagyon korai része: erősen megsérül.
A teljes paleoklimatológiai hockey-stick jelenség: nem.
Ez a pontos válasz.
Az eredeti MBH-adatkészleten:
bristlecone bent
↓
AD 1400 körül van statisztikai skill
bristlecone kint
↓
AD 1400 körül nincs megfelelő skillTehát az a kijelentés, hogy:
„az eredeti MBH 15. századi rekonstrukciója függött a bristlecone-októl”
igaz.
Viszont Juckesék rögtön hozzátesznek valami nagyon fontosat:
más proxy-adatkészletekkel, amelyekben egyáltalán nincs bristlecone pine, tudtak statisztikailag használható rekonstrukciót készíteni.
Ezért ebből nem következik:
„Bristlecone nélkül nincs hockey stick.”
Hanem:
„Bristlecone nélkül az MBH eredeti korai rekonstrukciója nem robusztus; más, függetlenebb proxyhálózatok azonban továbbra is modern felmelegedést mutatnak.”
Ez óriási különbség.
12. Mannék 2008-ban megpróbálták ezt kikerülni
A 2008-as PNAS-rekonstrukcióban Mann és társai már sokkal nagyobb proxy-adatbázissal dolgoztak, és külön érzékenységi vizsgálatokat végeztek különböző proxycsoportok kihagyásával. A tanulmány alapkövetkeztetése szerint a közelmúlt északi féltekei melegedése továbbra is anomálisnak bizonyult hosszú időtávon. (PubMed)
Ez már egészen más helyzet, mint az 1999-es:
MBH99:
12 hosszú proxy
↓
egy kritikus ITRDB PC1
↓
benne Great Basin/bristlecone jel
későbbi generáció:
sokkal több proxy
+ több módszer
+ érzékenységvizsgálatok
+ többféle proxycsaládEzért ma a „hockey stick” kérdése már nem áll vagy bukik Sheep Mountainon.
13. De ettől az eredeti tudománytörténeti kritika még jogos
Szerintem itt érdemes nagyon világosan különválasztani két állítást.
A) „Az antropogén felmelegedés azért hamis, mert Mann rossz fákat használt.”
Ez nem következik az adatokból.
B) „Az eredeti MBH99 ezeréves rekonstrukció korai része a kelleténél sokkal erősebben függött néhány problémás nyugat-amerikai faévgyűrűs adattól, és ennek bizonytalanságát túl magabiztosan kommunikálták.”
Erre már nagyon erős szakmai alap van.
A National Academies végső összegzése különösen beszédes. A jelentés szerint a Mann-féle PCA nem ajánlott; az 1600 előtti rekonstrukció proxyválasztásra érzékeny; a publikált rekonstrukciók bizonytalanságát alábecsülték; és a 900–1600 közötti hemispheric temperature reconstruction iránt lényegesen kisebb bizalom indokolt, mint az utóbbi négyszáz évre. (nap.nationalacademies.org)
Nekem ebből a legérdekesebb tanulság
Ha 1999-ben ezt látod:
28 amerikai faévgyűrű-sor
↓
PCA
↓
PC1
↓
erős modern növekedés
↓
a millenniumos rekonstrukció
egyik kritikus indikátoramajd kiderül, hogy:
ugyanennek a PC1-nek
a modern viselkedéséről
a szerzők maguk is azt mondják:
"nem magyarázható egyszerűen
az instrumentális hőmérséklettel"és ezért:
másik treeline sorhoz
empirikusan korrigáljákakkor teljesen indokolt volt, hogy valaki azt mondja:
„Ezt azért auditáljuk már végig rendesen.”
Ebben McIntyre szerepe szerintem kifejezetten hasznos volt.
Ahol McIntyre-től elválik a tudományos következtetés, az a következő ugrás:
„ha ezt az egy történeti rekonstrukciót sikerült meggyengíteni, akkor a modern felmelegedés egész története megdőlt.”
Az nem történt meg.
Viszont az eredeti MBH hockey stick jóval kevésbé volt robusztus és független bizonyítékokkal megtámasztott az AD 1000–1500 körüli részén, mint ahogy az ikonikus IPCC-ábra alapján gondolni lehetett. Ezt ma szerintem teljesen nyugodtan ki lehet jelenteni. (nap.nationalacademies.org)
Igen — a hokiütő alapállítása lényegében igaz, de az eredeti 1998/1999-es Mann-féle hokiütőt nem szabad úgy kezelni, mintha annak minden részlete bizonyítottan pontos lett volna. Ez a két állítás egyszerre igaz.
A legegyszerűbben így foglalnám össze:
| Állítás | Végső értékelés |
|---|---|
| Az eredeti Mann-görbe pontos alakja helyes volt | ❌ Nem bizonyítható ilyen pontossággal |
| Az 1000–1600 közötti „nyél” túl lapos lehetett | ✅ Igen |
| Mann PCA-módszere problémás volt | ✅ Igen |
| Túl nagy szerepet kaptak problémás bristlecone proxyk | ✅ Igen |
| Az 1600 előtti bizonytalanságot alábecsülték | ✅ Igen |
| „1998 biztosan az elmúlt 1000 év legmelegebb éve” | ❌ Túl erős állítás |
| A középkorban is volt jelentős természetes melegség | ✅ Igen |
| Ettől eltűnik a modern rendkívüli felmelegedés | ❌ Nem |
| Más proxykkal és más statisztikai módszerekkel is kijön a hokiütő alapformája | ✅ Igen |
| A modern melegedés sebessége szokatlan az elmúlt ~2000 évhez képest | ✅ Erősen alátámasztott |
A 2006-os National Academies vizsgálat nagyon jól megfogta ezt a kettősséget. Az eredeti Mann-állítást, hogy a 20. század végi északi féltekei melegség példátlan lehetett az előző ezer évben, „plausible”, vagyis valószínűsíthető eredménynek tartotta, de kifejezetten kisebb bizalmat adott az 1600 előtti rekonstrukciónak, mert akkor sokkal kevesebb és földrajzilag korlátozottabb proxy áll rendelkezésre. (Nemzeti Akadémiák)
Az eredeti MBH-görbe egyik gyengesége tehát valóban az volt, amit McIntyre és más kritikusok kifogásoltak: a múlt természetes változékonysága valószínűleg nagyobb volt, mint amit az eredeti nagyon lapos hokiütőnyél sugallt. A National Academies szerint egyes későbbi rekonstrukciók alapján az elmúlt 1000–2000 év hőmérsékleti változásainak amplitúdója akár körülbelül kétszer akkora is lehetett, mint korábban gondolták. (Nemzeti Akadémiák)
Tehát ezt:
eredeti leegyszerűsített kép:
1000 1900
──────────────────────────────────────╮
│
╰──────↗inkább valami ilyesmire módosítanám:
mai értelmezés:
1000 1900
___ __
_____/ \_______/ \______
\____╮
╰────────↗↗Vagyis a „nyél” nem volt teljesen lapos. Volt középkori melegedés, kis jégkorszak, vulkáni eredetű lehűlés és más természetes ingadozás.
De a penge továbbra is ott van.
És ez a lényeg.
A 2019-es PAGES 2k projekt már nem Mann 1998-as PCA-jára és néhány bristlecone fára épült. Globális proxygyűjteményt és hét különböző rekonstrukciós módszert használtak az elmúlt 2000 évre. Mindegyikben megjelent a modern gyors felmelegedés; a 20 éves vagy annál hosszabb időskálán számított legnagyobb melegedési trendeket a 20. század második felében találták. (Nature)
Ez nagyon fontos a vita lezárásához, mert azt jelenti, hogy:
nem Mann statisztikai algoritmusa „gyártja le” a modern pengét.
Más kutatók, más proxyadatokkal és más statisztikai módszerekkel is megtalálják.
Sőt, az IPCC AR6 már úgy foglalja össze a paleoklíma-bizonyítékokat, hogy a modern megfigyelt változások egy része legalább az elmúlt 2000 évben példátlan ütemben történik. (IPCC)
Van azonban még egy nagyon fontos megkülönböztetés.
A hokiütő két része nem ugyanolyan minőségű adat:
NYÉL PENGE
proxyrekonstrukció hőmérő
faévgyűrű meteorológiai állomások
jégmag óceáni mérések
korall │
üledék │
stb. │
│ │
nagyobb bizonytalanság sokkal kisebb
bizonytalanságA modern meredek emelkedést nem fákból következtetjük ki. A modern korszakot tényleges műszeres mérésekből ismerjük.
A proxyvita főként azt érinti, hogy pontosan milyen volt a penge előtti nyél.
Ezért a McIntyre–Mann vita nem azt döntötte el, hogy „melegszik-e a Föld”. Azt vizsgálta:
pontosan milyen volt az északi félteke hőmérséklete 500, 800 vagy 1000 évvel ezelőtt, és mekkora bizonytalansággal tudjuk ezt rekonstruálni?
Ebben McIntyre több fontos kritikája jogos volt.
A PCA-eljárás kritikája: jogos.
A bristlecone pine-ok kritikája: jogos.
Az eredeti bizonytalansági sávok kritikája: nagyrészt jogos.
Az, hogy a nagyon korai MBH-rekonstrukció túl kevés proxyra támaszkodott: jogos. A National Academies ezért lényegesen kisebb bizalmat adott az 1600 előtti résznek. (Nemzeti Akadémiák)
De ebből az a következtetés:
„Tehát a hokiütő hamis.”
már nem következik.
Inkább ez történt:
1998/99 Mann:
nagyon lapos nyél
+
nagyon éles penge
↓
ikonikus hockey stick
kritikák + új adatok:
hullámosabb nyél
+
szélesebb bizonytalanság
+
továbbra is nagyon
erős modern penge
↓
mai hockey stickÉs mi lett a középkori meleg időszakkal?
Nem „törölték el”.
A mai rekonstrukciók szerint valóban voltak jelentős középkori meleg periódusok. A fontos különbség az, hogy ezek nem feltétlenül ugyanabban az időben és ugyanolyan intenzitással jelentkeztek az egész bolygón.
Ezért teljesen elképzelhető például, hogy:
Grönland ███████ meleg
Európa █████ meleg
Észak-Amerika ███
Csendes-óceán más fázis
Antarktisz más fázisés ebből nem következik, hogy a globális átlag ugyanannyira magas volt, mint manapság.
A PAGES 2k eredménye éppen azért fontos, mert globális rekonstrukciót készített, és a modern több évtizedes felmelegedés ebben is rendkívülinek bizonyult. (Nature)
És akkor mi legyen a „hide the decline”-nal?
Azt sem söpörném a szőnyeg alá.
Ahogy az előző részekben végigvettük, az adott WMO-grafikon prezentációja szerintem jogosan kritizálható: egy problémás faévgyűrű-proxy 1960 utáni lefelé divergáló részét levágták és műszeres adatokkal folytatták, anélkül, hogy ezt az ábrán megfelelően világosan jelezték volna.
De ez:
„egy proxy 1960 után nem követi jól a hőmérsékletet”
nem ugyanaz az állítás, mint:
„a hőmérséklet valójában 1960 után csökkent.”
A hőmérsékletet 1960 után már hőmérővel mérjük.
Ezért a „hide the decline” nem cáfolja a modern pengét. Azt mutatja, hogy az egyik faévgyűrű-proxy modern kori megbízhatóságával probléma volt, és ezt egy kommunikációs ábrán rosszul kezelték.
Ha egyetlen mondatban kell ítéletet mondanom
Az eredeti Mann-féle 1998/99-es hokiütő túl egyszerű, az 1000–1600 közötti részében túl magabiztos és több módszertani kritikája jogos volt; de a központi eredménye — hogy a modern felmelegedés hosszú paleoklimatikus összehasonlításban rendkívüli és a görbe végén erős „penge” jelenik meg — azóta sokkal több adattal és Mann eredeti módszerétől független rekonstrukciókkal megerősödött. (Nemzeti Akadémiák)
Ha nagyon leegyszerűsítjük: az eredeti hokiütő nem volt pontos, de nem is volt kamu. A nyélét korrigálni kellett; a penge megmaradt.