Direkte CO2 målinger

• Dette er et debatindlæg på Klimarealisme. Det udtrykker skribentens eller skribenternes holdning

Af Frank Lansner

Jeg var i dialog med biologen Ernst Georg Beck i årene 2007-10 indtil hans alt for tidlige død. Han forklarede løbende om hans nye landvindinger og det var spændende at følge med. Hans opgørelser blev stadigt bedre underbygget, men desværre kender de fleste kun til de første ret ”rå” opgørelser han fremlagde i 2007. I det følgende vil jeg fokusere på de senere opgørelser hvor Beck gik lidt mere i dybden med de enkelte måleserier.

Det skal understreges at de resultater Beck formidlede ikke er ”Becks CO₂ data” men derimod uafhængige arbejder af ofte særdeles anerkendte videnskabsfolk. Der er tale om gerne peer rev. arbejder som ingen har sat en finger på.

Mange har meninger om de resultater Beck har fremført, men ikke mange har kendskab til dem. Derfor – uden at jeg har taget endelig stilling – lad os se på nogle af de mere vigtige arbejder Beck har fremhævet.

Baggrunds niveauet for CO2.

Beck vidste om nogen, at det var vigtigt at finde frem til baggrundsniveauet for CO2.

Problemet med direkte målinger er at CO2 niveauet typisk har store udsving henover døgnet og også henover året. Dertil kommer, at urbane områder kan give for store tal for CO2 koncentrationer.

For at estimere baggrundsniveauet for CO2 kan man se på flere ting.

1. Man kan måle i forskellige højder over samme position. Idet man kommer højere op vil baggrundsniveauet for CO2 fremstå tydeligere og tydeligere. CO2 er ret jævnt fordelt vertikalt op til adskillige kilometers højde, der er kun en smule mere ved overfladen end i højden (10-20 ppm?).
2. Man kan lave såkaldte ”Vinddiagrammer”. Denne anerkendte metode bruges til at måle baggrundsniveau for rigtigt mange stoffer. Vinddiagrammer vil sige: Man plotter helst mange CO2 målinger i en given position over en periode som funktion af vindstyrken. Det viser sig – måske ikke så overraskende – at der er en tendens til at observationerne taget ved stadigt større vindhastigheder begynder at samle sig om et fælles niveau. Jo hurtigere vinden blæser, jo mindre påvirker de lokale forhold ved Jordoverfladen koncentrationen af CO2 og andre stoffer. Det niveau som CO2 koncentration i kraftigere vind samler sig om, det er et relativt godt bud på baggrundsniveauet.
3. Man kan søge lokationer langt fra tæt bevoksning og urbane centre for at udsving omkring baggrundsniveauet skal blive mindre.
4. Endeligt ses også at man prøver at tolke på de cykliske udsving, tolke på hvad det er for et baggrundsniveau udsving indikerer, samt søger at fratrække by-effekter. Sådanne resultater er naturligvis lidt sværere at bevise gyldigheden af.

Vi kan validere disse metoder ved at se på eksempler udført i de senere år hvor vi kender CO2-baggrunds niveauet nogenlunde fra Mauna Loa data.

Kvaliteten af Antarktiske CO2 målinger.

Som udgangspunkt er det vigtigt at vi gør klart:

Vi ved at Antarktiske borekerne tal for fortidens CO2 koncentration har problemer.

Vi har ikke et sæt ”korrekte” Antarktiske CO2 data som vi kan validere direkte målte CO2 op imod.

Hvordan ved vi at Antarktiske CO2 målinger har problemer?

Fig. 1 CO2 koncentrationen i atmosfæren (NOAA Mauna Loa), versus globale temperaturer UAH. Her er de officielle CO2 tal vist som akkumulation pr. år. (illustration fra min Watts Up artikel, 2008.)

Akkumulation af CO2 ses i Mauna Loa tal at være særdeles tæt knyttet til den globale temperatur. Et varmt år medfører CO2 akkumulation op mod 2,5 – 3 ppm det pågældende år, et mere koldt år medfører CO2 akkumulation ned mod 0,5 – 1 ppm dette år.

Jeg understreger: Dette er de officielle tal fra NOAA og UAH, og er ikke et “kvalitativt synspunkt” fra min side 🙂

Blot et udsving i globale temperaturer på 0,5 K ændrer altså akkumulationen af CO2 i atmosfæren med op mod 2 ppm/år.   (2 ppm/år svarer til hele den normale tilvækst af CO2 vi ser i disse år. )

Dette kan være svært at se på Mauna Loas graf for CO2 koncentration i atmosfæren, men hvis man f.eks. sammenligner CO2 akkumulationen over det varme år 1998 med det køligere år 2000, så ses forskellen også i den mere normale fremstilling af Mauna Loa CO2 tal:

Eller man kan sige, et højere temperaturniveau på blot 0,5 K gennem 20 år vil som udgangspunkt give størrelsesorden ekstra 40 ppm CO2 i atmosfæren. Derfor må vi forvente at se den slags peaks eller dyk i CO2 koncentrationen tilbage i tiden. (Effekt på CO2 akkumulation for længerevarende perioder med et nyt temperatur niveau vil dog klinge noget af over dekaderne).

Menneskets CO2 udledninger vil i hvert fald på den korte bane påvirke det årlige CO2 akkumulation, men menneskets påvirkning ændrer sig ikke så markant fra år til år. Menneskets påvirkning har mere den effekt at det ændrer på hele niveauet for CO2 akkumulation pr. år.

Pointen: Variation

Det jeg fokuserer på her er den store variation fra år til år og fra dekade til dekade som følge af temperaturændringer. En variation fra år til år eller fra dekade til dekade der som primært ikke skyldes mennesket, men temperaturen.

Det er variationen der mangler i Antarktiske CO2 data. Dermed ved vi også at mange data punkter er forkerte.

Vi ved at der ofte har været længere årrækker med mere varme eller mere kulde i historien.

Vi ved at CO2 akkumulation per år går op og ned med temperaturer som vist herover.

Derfor ved vi at CO2 rent fysisk må have tæsket op og ned med store udsving på 20-40 ppm CO2 måske endda noget mere i historien.

Derfor ved vi også at de ekstremt flade Antarktiske CO2 data fra før 1950 ikke er korrekte.

Den varme middelalder med rigtigt mange varme perioder efterfulgt af Maunder minimum i den lille istid typisk en hel grad koldere i lange perioder. Men Antarktiske CO2 data fra iskerner ligger umådeligt flat og konstant hele vejen igennem middelalderen og den lille istid.

Fig. 2

2 Antarktiske dataset fra Siple stationen viser en umådelig flad udvikling for CO2 koncentrationen i atmosfæren.

Der er samme tilvækst i ppm CO2/år alle år. Dette kræver næsten klinisk konstant temperatur fra 1830 til 1955.

Stort set alle temperaturproxier viser en varm periode 1930-50.  Derfor ved vi at CO2 koncentrationen også må have gennemgået en peak omkring 1930-50. Men igen, ikke antydning af peak 1930-50 i Antarktiske CO2 data fra iskerner.

Spørgsmålet er altså ikke hvorvidt CO2 data fra Antarktiske iskerner er synligt fejlbehæftede, spørgsmålet er udelukkende ”Hvor meget”?

Direkte CO2 målinger og vindmetoden

CO2 niveauet lokalt kan variere meget. Men det viser sig at de lokale forskelle reduceres markant hvis vi primært ser på målingerne ved vindstyrker over ca 6 m/s .

Fig 3.

Herover [1] ses målinger af CO2 koncentrationen i data fra Harvard Forrest Massachusetts, USA. 1992-2007. Et virkeligt godt og stort dataset. Vindstyrker over 6 m/s  viser målinger omkring 370 ppm CO2, og dette tal mathcer fint det målte niveau fra Mauna Loas målinger.

Fig 4. Data fra Wien 1957-58. Vindhastigheder over 6 m/s indikerer en CO2 koncentration på omkring 325 ppm. Dette er ca 10 ppm større end Mauna Loa data et par år senere 1959-60 der lå på ca 315 ppm. Men dog et resultat fra Wien der ligger ganske fint i forhold til anerkendte tal fra Mauna Loa få år efter.

Fig. 5

Diekirch fra Luxemburg ca 180m højde, nær en lille by, vi ser store udsving i vindstille vejr, men mere ensartede tal for vindstyrker over 6 m/s. Tal er fra 2006, ligger omkring 390 ppm CO2. 390 ppm passer med Mauna Loa tal i 2006.

Fig 6.

Giessen i Tyskland. Ganske som Diekirch ca 180 m højde, nær lille by. Og Giessen ligger ret tæt på Diekirch i Luxemburg.

Ved vindstyrker over 6 m/s indsnævres CO2 målingerne til at ligge omkring 390 ppm CO2. Disse målinger er imidlertid taget før Mauna Loa data startede omkring 1959, Giessen data er fra 1939-40.

Giessen 1939-40 CO2 koncentration ligger altså langt over data fra de Antarktiske borekerner, men de høje tal er timet fint med den periode hvor vi kunne forvente CO2 peak grundet temperaturstigninger.

Det skal siges at datasettet er baseret på lidt færre datapunkter end de hidtil viste. Hvis vi derfor skal være lidt ”konservative” kunne man måske sige at Giessen data indikerer CO2 koncentrationer på mindst 350 ppm omkring 1939-40? Som så falder til 325 ppm målt i Wien data 1957?

Direkte CO2 målinger i højden

Vi kan også reducere lokale fejlkilder for CO2 målinger ved at opsamle CO2 målinger noget oppe over overfladen.

Fig. 7

Her viser Stephens et al., 2007 [1] for 12 positioner på den nordlige halvkugle hvordan man kan tilnærme sig baggrundsniveauet for CO2 koncentration ved at måle højere oppe i atmosfæren.

Fig. 8

Beck viser [1] her Surgut-data fra 1996 lidt oppe i atmosfæren ved ca 370 ppm CO2. Og Beck viser de ældre 1935 data fra Kauko et al. Med et CO2 niveau måske omkring 360 ppm. Målinger er taget fra flyvemaskine i fart over det Sydlige Finland.

Så altså, atter et dataset der netop viser større CO2 koncentration på det tidpunkt hvor vi har varm periode 1930-50 og vi skal se en peak i CO2 koncentrationen.

Misra 1941

Fig 9.  Indien 1941. Her en lidt mere ”tyndbenet” undersøgelse. Mange data punkter, men blot over få dage.

Vi har set for samtlige undersøgelser med vindmetoden (også flere end vist her), at baggrundsniveauet for CO2 ender med at ligge en anelse under middel for alle datapunkter i datasettene. Det gjaldt både for Harvard Forrest, Wien, Diekirch og Giessen. Misra tal varierer med 200 ppm ganske som Diekirch og Giessen. Et forsigtigt gæt ud fra Misra data ville være 350-400 ppm som baggrundsniveau i 1941, eller hvis vi igen er konservative, så et forsigtigt gæt kunne lyde på 350 ppm CO2 i 1941. Men bud på CO2 koncentration baseret på Misra tal er forbundet med meget stor usikkerhed og kan ikke i sig selv bruges.

Fig 10.

Her er de viste eksempler på pre-Mauna Loa direkte målte CO2 ”konservative” koncentrationer plottet ind (lille stjerne er Misra…). Der findes stribevis af undersøgelser før 1930 der giver lavere koncentrationer for direkte målt CO2, typisk 310-330 ppm i perioden 1870-1930.

For undertegnede står det ikke helt klart hvad der er den endelige ”sandhed”. Dog er det sikkert at Antarktiske data mangler de udsving der vil indtræffe i takt med varierende temperatur.

Det står også klart at der findes ingen direkte målte data for CO2 koncentration der bekræfter de flade dataset 1930-50 fra Antarktis.

For at illustrere…

Fig 11.

Tv: Alle Becks opsamlede data for CO2 koncentrationer. Men jeg har scramblet årstallet og data er på den vis ”randomized”.  Således ser tilfældige data ud. Data med tilfældige fejl.

Th: Samme data, men nu med rigtige årgange. Det er da lidt sjovt som data th ikke ligner tilfældige fejl, ikke? Og sjovt at peak optræder som forventet i samspil med globale temperaturer som peak skal omkring 1940?

Coincidink?

Jaworowski

Den Polske videnskabsman Zbigniev Jaworowsky [3] har slået til lyd for at Antarktiske CO2 data ikke blot mangler variation men også systematisk giver for lave tal for CO2 koncentrationer.

Forklaringen er at sammenpressede gasser under tung is danner såkaldte ”Klathdrater” hvor CO2 kan indgå. Når man efterfølgende borer ned efter borekerner, så forsvinder trykket og disse klathdrater eksploderer og laver mikrorevner i isen. Dette skulle føre til at noget CO2 går tabt og at tallene bliver for lave.

Jaworowski har mere i ærmet – og som forventeligt en hel del kritik fra den anden side i debaten og det må vi se på alt sammen en anden god gang.