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 
Pacific Atoll Islands Showing No Sign of Drowning
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.