Problem zjawiska rozbieżności jest bardzo dobrze znany wszystkim klimatologom. A w szczególności paleoklimatologom.
–
Profesor Phil Jones z Uniwersytetu Wschodniej Anglii (UEA) w Jednostce Badań Klimatycznych (CRU) w 2009 r. napisał w jednym z maili, który został wykradziony przez hakerów i upubliczniony:
„Właśnie skończyłem tę sztuczkę Mike’a z Nature, polegającą na dodaniu prawdziwych temperatur do każdej serii dla ostatnich 20 lat (czyli od 1981) i od 1961 dla [serii] Keitha, żeby ukryć spadek” – napisał w pechowym mailu prof. Jones.
–
Fot. Jasne i ciemne słoje drzewa. Źródło: Flickr Creative Commons, użytkownik Amanda Tromley/CC BY-SA 4.0
–
Co to za sztuczka „Mike’a”?
Chodziło w nim przede wszystkim o metodę naukową profesora Michaela Manna z Uniwersytetu Stanowego w Pensylwanii, który wcześniej wymienił się informacjami z prof. Jonesem, a zapewne podzielił się też tą informacją z Keithem Briffą, specjalistą od dendroklimatologii (analizy słojów drzew. Ściślej ta „sztuczka Mike’a” to był – najprościej mówiąc – celowy zabieg techniczny, w którym została przedstawiona prezentacja wyników rekonstrukcji klimatu.
Generalnie w swoim badaniu Mann użył rekonstrukcji temperatury na półkuli północnej na przestrzeni kilkuset lat, w której zostały wykorzystane dwie metody badawcze:
– dendrochronologiczna do lat 80-tych (w przypadku jego badań drzew w Nowej Anglii i na południu Kanady) – – instrumentalna od lat 80-tych do dziś (instrumentalne pomiary temperatury powietrza)
Ściślej do wczesnych pomiarów (do początku lat 80-tych) na wykresie w badaniu Manna została użyta metoda dendrochronologiczna (brak rozbieżności między temperaturą powietrza a przyrostem grubości słojów drzew). A po tym okresie czasu została użyta metoda instrumentalna. To znaczy, doklejony został pomiar instrumentalny (termometrowy) temperatury powietrza.
Briffa w swoim badaniu posłużył się tylko metodą dendrochronologiczną. W jego przypadku – w badaniu dotyczącym wysokich szerokości – tylko do początku lat 60-tych.
Jones w swoim badaniu posłużył się tylko metodą instrumentalną. Jak wiadomo pomiary termometrami były w skali globalnej zaawansowane już od 1880 r.
–
O co w tym wszystkim zamieszaniu chodziło?
Przede wszystkim prof. Jones opisał – stosowany w paleoklimatologii, ściślej w analizie słojów drzew – tzw. problem rozbieżności.
Zagadnienie to opisuje zjawisko rozbieżności pomiędzy zapisem temperatury dawnego powietrza, zapisanego w słojach słojów drzew, a zapisem temperatury powietrza, bezpośrednio zapisanego w atmosferze.
– O ile do lat 60. XX wieku oba sposoby pomiarów są zgodne, to później pierścienie drzew zmieniają swoją grubość w sposób nieproporcjonalny do wzrostu rzeczywistych temperatur – napisała 12 lat temu Aleksandra Kardaś z serwisu Nauka o klimacie.
A więc po tym okresie czasu słoje drzew już nie służą jako termometr. Jednak dobre są do pomiarów opadów atmosferycznych, wilgotności powietrza, stresu wodnego czy też zanieczyszczeń powietrza.
–
Rys. Średnia anomalia temperatury dla półkuli północnej. Źródło: Mann i inni, 1999/CC BY 4.0
–
Kiedy termometr dendrochronologiczny zaszwankował?
Dwoje badaczy: Michael Mann i i Keith Briffa, dokonując pomiarów dendrochronologicznych, zbadali, że termometr dendrochronologiczny działał w różnym czasie na średnich i na wysokich szerokościach geograficznych.
Tak naprawdę na średnich szerokościach (badanie Manna i in.) – jak zostało opisane wyżej – funkcjonował w miarę sprawnie do początku lat 80-tych. Dopóki ocieplenie klimatu nie spowodował zaburzeń w przyroście drzew pod kątem coraz częstszego stresu wodnego, redukcji aerozoli siarczanowych (zanieczyszczeń przemysłowych), powodujących zwiększenie wzrostu temperatury globalnej, regionalnych czy lokalnych. Przyrost słojów drzew nie był skorelowany ze wzrostem temperatury.
Z kolei na wysokich szerokościach – na Syberii. północnej Kanadzie i Alasce (badanie Briffy i in.) – ten sam termometr dendrochronologiczny już zaczął szwankować w latach 60-tych. Te same czynniki klimatyczne zaważyły jak na średnich szerokościach, ale aż o 20 lat wcześniej. Naukowcy zauważyli już wtedy, że na wysokich szerokościach ten naturalny termometr w słojach drzew przestał działać.
–
Dlaczego tak się stało w latach 80 na średnich szerokościach i w latach 60-tych na wysokich?
Obok wspomnianego stresu wodnego, redukcji aerozoli od połowy lat 80-tych przede wszystkim znaczny wzrost koncentracji dwutlenku węgla oraz zaburzenie cyklu azotowego, fosforowego czy nawet hydrologicznego, mogło mieć poważne znaczenie z utratą korelacji między wzrostem temperatury a przyrostem grubości słojów drzew. W sumie przyczynił się do tego też znaczny wzrost temperatury powietrza w skali lokalnej, regionalnej i globalnej
Jednak co ważne, pomiary zakresu opadów czy wilgotności powietrza nie zostały tak mocno zakłócone w tej korelacji. A więc rozbieżność dotyczy głównie temperatury w zapisie słojów drzew. Np. stosunku izotopów węgla (C-12 do C-13) czy tlenu (O-16 do O-18).
W pierwszym przypadku w naturze izotopów C-12 jest aż 98,9 proc. na Ziemi, a C-13 jest tylko 1,1 proc.
W drugim przypadku w naturze izotopów O-16 jest aż 99,76 proc., a O-18 jest tylko 0,2 proc.
W sumie w analizie słojów drzew, zarówno izotopy węgla, jak i tlenu decydują współcześnie o każdym parametrze klimatycznym, tylko już nie o temperaturze.
–
Referencje:
- Jones P. et al., 2000 ; Temperature Trends from Instrumental and Proxy Indicators for the Past Millennium ; University of East Anglia ; https://research-portal.uea.ac.uk/en/publications/temperature-trends-from-instrumental-and-proxy-indicators-for-the
- Mann M. E. et al., 1998 ; Global-Scale Temperature Patterns and Climate Forcing over the Past Six Centuries ; Nature ; https://www.nature.com/articles/33859
- Briffa K. R. et al., 1998 ; Reduced Sensitivity of Recent Tree-Growth to Temperature at High Northern Latitudes ; Nature ; https://www.nature.com/articles/35596