torstai 22. maaliskuuta 2018

Merenpinnan nousu

Nyt kun olemme jälleen kokeneet vanhan ajan kunnon talven, ei ilmastosäikkyjen arsenaalista enää tahdo löytyä kunnon aseita ihmisten pelotteluun. Yksi kuitenkin on ja pysyy, merenpinnan nousu ja nousun kiihtyminen. Tosin aivan uusimmat tutkimukset ovat tästäkin jo hioneet pahimmat ylilyönnit ja jopa itse  The Guardian tyytyy pelottelemaan enää vain vajaalla metrin pinnan nousulla vuoteen 2100 mennessä. Ja tuokin vain siis sillä edellytyksellä, että pinnan nousu jatkuu samalla kiihtyvällä trendillä, minkä prof. Steve Neremin tutkimusryhmä on onnistunut loihtimaan esiin satelliittihavaintojen 25-vuotisesta historiasta.  Tuossa NASAn  uutinen aiheesta ja itse tutkimus  tuolla.   Alla The Guardianin uutiskuva tutkimuksesta.

Kuva 1.Satellite altimetry data. Illustration: John Fasullo
Kuvaa katsoessa voi todella havaita, ettei muutos näiden 25 vuoden aikana ole ollut tasaista ja mutkiakin on matkalla ollut jatkuvasti milloin mihinkin suuntaan. Alla kuvassa 2 on oma tulokseni  NASAn dataan sovitetuista paraabeleista, jos nousutrendien kiihtyvyydet ovat  +0.097 tai +0.040 mm/vuosi/vuosi. Kuvassa y-akselin lukemiin on lisäksi tehty tasokorjaus, jolla se on saatu yhteneväksi  NASAn nettisivuilla  käytetyn asteikon kanssa. Vaikka kumpikin sovitus näyttäisi istuvan aineistoon hyvin ja vaikka niiden korrelaatiokertoimet ovat lähes samat, ovat niistä lasketut merenpinnan tasot  vuonna 2100 kuitenkin  kovin erilaiset (kuvassa arvot a), mikä jo osoittaa, ettei tällaista ennustetta analyysin aineistosta voi tehdä.

Kuva 2. NASAn satelliittihavaintoihin sovitettu paras paraabeli (sin)  ja toinen lähes yhtä hyvä (pun).
Kuva 3. Trendikäyrien hajonta analyysijakson pituuden muuttuessa. Jakson alkuvuosi on kaikissa sama ja loppuvuosi kuvassa ilmoitettu.
Vielä selvemmin menetelmän heikkous käy ilmi kuvasta 3, johon on merkitty kaikki  paraboliset trendikäyrät, kun analyysin aikajakson pituutta on kasvatettu vuosi kerrallaan vuodesta 2010 vuoteen 2017. Erityisen kiinnostava on siinä vuosi 2011, jolloin trendi oli hidastuva mutta joka jo seuraavana vuonna muuttui "reilusti" kiihtyväksi.

Nasalla on nettisivuillaan  kuva myös merenpinnan pitkäaikaisesta muutoksesta vuosina 1870-2000.  Molemmissa kuvissa korkeusasteikon yksikkönä on mm mutta asteikkojen 0-kohdat ovat jälleen eri tasoissa. Ihmetystä myös herättää, miksi aikaskaala päättyy vuoteen 2000 vaikka  luotaushavaintoja kuitenkin jatkuvasti tehdään.


Kuva 4.


Kuvassa 4 yllä NASAn molemmat aikasarjat on yhdistetty siten, että niiden yhteisten vuosien keskiarvot ovat molemmissa samat.  Koko aikasarjan parabolinen sovitus antaa silloin kiihtyvyyden arvoksi (kuvaajan toinen derivaatta) c=0.0102 mm/vuosi/vuosi, kun vastaava arvo pelkistä satelliittimittauksista tuotti arvon c=0.0972. 

Omassa tutkimuksessaan Nerem et al. ilmoittaa kiihtyvyyden arvoksi c=0.084, kun raakahavaintoihin ensin on tehty muutama hyvin perusteltu korjaus. Kuvaan 4  on merkitty punaisella myös tämä tulos, josta The Guardian ja kumppanit nyt siis ovat nostaneet tämän uusimman kohun. Mutta kuinka ollakaan, tuosta samaisesta NASAn kuvaajasta löytyy myös tuplasti laajempi ajanjakso, vuodet 1902-1952, jolloin nousuvauhdin kiihtyvyys oli jopa suurempi, c=0.105. Tässä valossa tämä uusin alarmi alkaa sittenkin näyttää melko vaatimattomalta.  Vuoden 2100 tasoksi "luvataan" enää vain +714 mm,  kun se tuolla vanhemmalla trendillä olisi ollut hulppeat 1707 mm.

 

Luotausasemien trendikäyrät


Satelliittihavaintojen lisäksi merenpinnan tasoa seurataan myös lukuisilla luotausasemilla eri puolilla maailmaa. Tuossa jokseenkin täydellinen lista niistä. Vanhimmat ovat aloittaneet jo 1800-luvun alussa mutta monilla on ollut toiminnassa katkoja tai niiden sijainti on muuttunut tavalla, mikä ei mahdollista vanhojen ja uusien havaintojen täsmällistä vertailua. Alla olevaan listaan on kerätty joukko pisimpään samalla paikalla toimineita asemia, joiden toiminta edelleen jatkuu.

Taulukko perustuu  vuonna 1991 julkaistuun tutkimukseen,  jossa vakaalla pohjalla olevien 21 luotausaseman tuloksista oli johdettu maapallon merien nousutrendiksi  +1.8±0.1 mm/vuosi. Näistä asemista on edelleen toiminnassa 16 kpl,  jotka  ovat ao. taulukossa ylinnä.  Loput 6 kpl  on valittu samoja periaatteita noudattaen mutta saattaa olla, että listan nuorin, VIGO, ei sittenkään ollut paras mahdollinen valinta. Sitä ei kuitenkaan voinut etukäteen tietää enkä katsonut sen poistoa enää jälkikäteen hyvän tieteellisen tavan (hehe) mukaiseksi.

luotausasema     aloitus
  vuosi  
   linear.   
trendi 
 linear. 
h2100 
 parab.
y'1995
parab.
y"
 parab. 
h2100
NORTH SHIELDS 1895 1.903   222     1.788     -0.0030     193 
NEWLYN 1915 1.831 217 2.001 0.0057 267
BREST 1807 0.994  96 2.053 0.0128 298
MARSEILLE 1885 1.304 160 1.129 -0.0039  119
TRIESTE 1875 1.376 176 1.348 -0.0006  169
HONOLULU 1905 1.434 158 1.095 -0.0098   68
SAN FRANCISCO 1854 1.460 134 2.276 0.0136 305
BALBOA 1908 1.465 143 1.319 -0.0044  103
KEY WEST 1913 2.385 259 2.784 0.0131 373
CHARLESTON 1921 3.264 342 3.095 -0.0065  286
HAMPTON ROADS 1927 4.606 485 5.030 0.0184 630
BALTIMORE 1902 3.174 331 3.198 0.0007 338
ATLANTIC CITY 1911 4.083 432 4.383 0.0097 517
NEW YORK 1856 2.853 300 3.368 0.0088 409
PORTLAND 1912 1.866 219 1.626 -0.0077  151
EASTPORT 1929 2.150 252 1.637 -0.0234   72
VIGO 1943 2.082 210 1.203 -0.0583  -197 
FREMANTLE 1897 1.667 207 1.909 0.0070 272
SYDNEY 1914 1.030 108 1.483 0.0153 240
PORT ADELAIDE 1940 2.308 284 2.028 -0.0172  162
SAN DIEGO 1916 2.162 224 2.415 0.0073 292
SEATTLE 1899 2.025 200 2.337 0.0083 280

 ka. 2.156 234 2.250 -0.0006  243

Taulukon data on koottu aseman nimestä aukeavista linkeistä ja niiden korkeusarvot on skaalattu edellä kuvatulla tavalla NASAn  käyttämään tasoon. (Kunkin aseman  90-luvun lineaarisen trendin arvoksi vuonna  1995 asetettiin +7 mm.) Taulukossa kunkin aseman koko aineistosta laskettu lineaarinen termi on sarakkeessa 3 ja sarakkeessa 4 on tuon termin ennustama merenpinnan korkeus vuonna 2100.  Sarakkeissa 5, 6 ja 7 ovat asemille tehtyjen parabolisten sovitusten vastaavat arvot. Siinä y' on ko. kuvaajan derivaatta vuonna 1995,  y"=kiihtyvyysvakio ja  h2100  laskettu korkeus vuonna 2100.

Taulukon alimmalla rivillä on sarakkeista lasketut  keskiarvot. Näemme, että näillä asemilla ja niiden edustamilla rannoilla merenpinnan nousu on ollut ja on hyvin maltillista. Nousuvauhti näyttäisi jopa  hieman hiipuvan ja vuonna 2100  tämän analyysin ennustama merenpinnan taso  olisi n. +240 mm.

Loppulaskussa  analysoin vielä kaikki muut asemat yhdessä mutta jätin kuitenkin Vigo-aseman varmuuden vuoksi pois. Merenpinnan tasoksi vuonna 2100  näytti tällöin muodostuvan +393±13 mm. (Kuva 5 alla)

Kuva 5.

Kuvan 5 analyysissä paras paraabelisovitus antoi kiihtyvyyden arvoksi  +0.0181 mm/(vuosi)² ja vuosien 1995.5  ja 2018.0 tasoiksi  +11.0  ja +76.6 mm eli nousua tuolla aikavälillä  +65.6 mm ±1.5 mm.  NASAlla vastaavat arvot ovat olleet +11.6  ja +86.5 mm  eli nousua + 74.9 mm  tai  kuvan 2  sovituksella laskien (sin) +8.3 ja +83.2 mm ja nousua +74.9 mm ±1.0 mm.

Aika paljon ovat  NASAn satelliittimittaukset siis edellä tässä tarkastelussa mukana olleiden luotausasemien näyttämästä noususta, sen dramaattisesta kiihtymisestä nyt puhumattakaan, mille tämä tarkastelu ei löytänyt minkään valtakunnan näyttöä.





Links 
Climate-change–driven accelerated sea-level rise detected in the altimeter era
NASA: Vital Signs of the Planet
Global Sea Level Rise
Permanent Service for Mean Sea Level (PSMSL)
Relative sea levels from tide-gauge records
Analyysit ohjelmilla TableCurve ja PcCalculator




Lisämateriaalit
Kuva 6. Nousutrendin kehitys, kun analyysin aineisto kasvaa asema kerrallaan aloitusvuoden mukaisessa järjestyksessä.








Kartta analyysin asemista. Valtaosa niistä sijaitsee Atlantin rannoilla, joten otos ei välttämättä kuvaa koko maapalloa täydellisesti. Kun tärkein valintakriteeri oli aseman vakaa pohja ja havaintosarjan pituus, ei tuollaisia liki sadan vuoden sarjoja kuitenkaan ollut enää muualta helppo löytää.


Kuva7. Vuosina 1807-1899 aloittaneita asemia kuvasi  yksinkertaisten kuvaajien joukosta parhaiten  paraabeli, jonka toinen derivaatta oli 0.0141 mm/(vuosi)².  Kuvassa näkyvä punainen referenssikäyrä on sama  kuin valkoinen käyrä kuvassa 4.   























Kuva 8. Vuosina 1902-1916 aloittaneita asemia  kuvasi parhaiten pelkkä suora.























Kuva 9. Vuosina 1921-1943 aloittaneita asemia kuvasi parhaiten alaspäin kääntyvä paraabeli!






















Kuva 10. NASAn  käyrät  luotausasemien ja  satelliittien  mittaamista  merenpinnan  tasoista päällekkäin.  Kuvan punaista käyrää  ei kuitenkaan laskettu suoraan tästä aineistosta. Siitä oli ensin laskettu  digitaalisella  suodattimella  5000 pisteen ylijoukko, joka seurasi mahdollisimman tarkasti alkuperäistä joukkoa mutta jossa kaiki pisteet olivat ajallisesti tasavälein.


Kuva 11.  Luotausasemien data (kuva 5) ajettuna LOESS suodattimen läpi ja aikavälille 1900-1950 sovitettu paras paraabeli. Tämä on esimerkki siitä,  miten hienolta kuullostavalla  tempulla data-aineistosta voidaan  kaivella esiin ennalta haluttuja tuloksia, tässä tapauksessa vihreää käyrää kuvasta 4.  Jotkut pahat kielet voisivat kutsua temppua myös data-aineiston manipuloinniksi.
Kuva 12. Sama sovitus kuin kuvassa 11 mutta tässä ilman temppuilua. Kuvan 11 tempulla tuloksen tarkkuus on saatu  näyttämään paljon todellista  paremmelta.





































Ei kommentteja:

Lähetä kommentti

Muista nettietiketti. Törkyviestit poistetaan