Radiografia unor dezinformări sistematice referitoare la încălzirea globală
Știind că activitatea mea de cercetare este concentrată pe mecanismele fizice asociate variațiilor climatice, un coleg mi-a cerut părerea ȋn legatură cu mai multe articole ȋn care este pusă la îndoială realitatea încălzirii globale și a riscurilor asociate acesteia.
Autorul acestor articole este Constantin Crânganu (la care mă refer ȋn continuare folosind abrevierea “CC”), profesor de geofizică și geologia petrolului la Graduate Center și Brooklyn College, The City University of New York. Sunt oare dubiile invocate de CC rezonabile din punct de vedere științific?
Pentru a nu cădea ȋn capcana pe care CC o ȋntinde cititorilor nefamiliarizați cu aspectele științifice legate de variațiile climatice, nu o sa comentez pe larg nenumăratele afirmații false și formulări greșite (o listă scurtă a acestora este inclusă la sfârșitul articolului), ci o să clarific doar două idei fundamentale pentru ȋnțelegerea problemei schimbărilor climatice, pe care CC a ȋncercat sa le infirme ȋn articolele de presa menționate mai jos.
1. Ȋncălzirea globală este un fenomen real
Ȋn investigațiile stiințifice referitoare la ȋncălzirea globală, este necesar să fie determinată o măsură a intensității acestui fenomen. Fiind vorba de ȋncălzire, ȋn mod natural se alege temperatura ca variabilă caracteristică, aceasta reprezentând unul dintre parametrii cei mai folosiți pentru a descrie starea atmosferei/oceanului.
Acesta prezintă și avantajul că se măsoară relativ ușor și cu precizie mare. De aceea, date de temperatură cu acoperire cvasi-globală sunt disponibile ȋncă de la mijlocul secolului al IX-lea. Fiind vorba de un fenomen extins la scara Pământului, cea mai simplă alegere este să se calculeze o medie aritmetică globală a valorilor de temperatură măsurate ȋn cât mai multe locații de pe glob.
Realizând această operație, cercetătorii au determinat seria de timp care descrie evoluția anomaliilor temperaturii medii globale pentru perioada 1850-2012 (mai precis, cu cât a crescut temperatura față de valoarea normală ȋn locația respectivă), prezentată in Figura 1, pe bază de date de temperatură determinate la peste 64.000 de locații de pe glob.
Cea mai evidentă caracteristică a acestei serii de timp o reprezintă tendința pronunțată de creștere, care se manifestă ȋncă din prima parte a secolului XX. Aceasta este cea mai simplă reflectare cantitativă a ȋncălzirii globale.
Pe baza unor argumentări aiuritoare (disponibile aici [2] și aici [3]), CC concluzionează că: “O temperatură medie globală nu există”. Pentru a sustine această concluzie, invocă trei argumente principale:
a) datele de temperatură pe baza cărora a fost construit graficul nu sunt suficient de precise;
b) temperatura medie nu are relevanță fizică;
c) media globală a valorilor de temperatură ȋnregistrate ȋn diverse locații de la suprafața Pământului nu este reprezentativă pentru tot globul terestru.
Astfel, ȋncearcă să inducă ideea că incălzirea globală nu ar fi un fenomen real. Să le analizăm sistematic.
a) Făcând referire la un studiu publicat ȋn anul 2011 (disponibil aici [4]) ȋn care se analizează cum depind erorile de determinare a temperaturii de caracteristicile locației ȋn care se fac masurătorile, pentru teritoriul SUA, CC evidențiază faptul că determinările de temperatură minimă și maximă de pe parcursul unei zile, de la unele stații de măsurare, prezintă erori; făcând o extrapolare la scară globală, fară nici o bază științifică, se ȋncearcă inducerea ideii că astfel de erori se reflectă ȋn temperatura medie globală, care astfel nu ar fi suficient de precisă ȋncat să reflecte corect o potențială ȋncălzire globală.
CC omite să precizeze că autorii articolului menționează ȋn mod explicit, atât ȋn rezumatul cât și ȋn concluziile acestuia, că erorile tendințelor temperaturii minime și ale celei maxime sunt de semne opuse și de amplitudini comparabile, ceea ce face ca tendința temperaturii medii zilnice (obținută prin medierea temperaturii minime și a celei maxime) să nu fie afectată de astfel de erori: “Diferențele de semne opuse al tendințelor temperaturii maxime și minime au amplitudini similare, ceea ce face ca pe ansamblu, tendințele temperaturii medii sa fie similare pentru toate tipurile de locații.”
Deci, deși studiul acesta nu include niciun argument care să pună ȋn discuție ȋncălzirea globală reflectată de date de temperatură, CC răstălmăcește conținutul acestuia pentru a induce o idee falsă.
Mai mult, tendința pronunțată de creștere a temperaturii globale este ȋn mod evident reflectată de mai multe seturi de date de temperatură, obținute prin metode diferite (cele trei evoluții din Figura 1, calculate pe date obținute din surse distincte, sunt cvasi-identice). O dată ȋn plus, acest aspect susține ideea că erorile inerente din fiecare set de date nu afectează forma generală a seriei de temperatură medie globală și că datele reflectă o tendință clară de creștere a acesteia.
Merită observat că, după cum afirmă și autorii articolului, prin mediere erorile de semne opuse se pot compensa reciproc. Aceasta este o exemplificare particulară a unei idei mai generale, care va fi reiterată ȋn continuare, conform căreia, prin mediere, o parte din erori sunt suprimate.
Concluzia acestei secțiuni: seturi diferite de date de temperatură evidențiază ȋn mod consistent o creștere a temperaturii medii globale.
b) CC afirmă: “Cel mai tulburător aspect al parametrului numit „temperatură medie globală” mi se pare faptul că valori calculate statistic sunt considerate ca reprezentând temperaturi reale și că sistemul climatic, aflat într-o stare de non-echilibru termodinamic, ar avea numai o temperatură … Dar o medie a temperaturilor măsurate într-un sistem termodinamic instabil nu este o temperatură. Iar Pământul nu se află în echilibru termodinamic nici cu componentele sale interioare, nici cu spațiul înconjurător. De aceea, nu putem vorbi doar de o singură temperatură.”
Ȋn afară de CC, nu stiu ca cineva să fi folosit formularea „Pământul are o singură temperatură”. CC se referă la faptul că, din punct de vedere fizic, temperatura este un parametru care se definește pentru un sistem aflat ȋn stare de echilibru, iar Pământul nu s-ar afla ȋntr-o astfel de stare.
Ȋnsa problema nu este dacă Pământul se află ȋn echilibru sau nu, ci dacă temperatura medie globală, ca indicator statistic, reflectă o ȋncalzire ce se extinde la aproape toată suprafața Pământului sau nu? Astfel, ȋntrebarea pertinentă este: temperatura medie globală, ca indicator statistic, reflectă o Ȋncalzire reală la suprafața Pământului?
Pentru moment, putem ilustra relevanța temperaturii, ca parametru statistic, printr-un exemplu simplu. Presupunem că măsurăm temperatura aerului la stația Filaret, ȋn București, dimineața, la prânz și seara, și că media celor trei valori măsurate este 23oC.
Presupunând că atmosfera de deasupra Bucureștiului nu este ȋn echilibru perfect, nu se poate afirma că ”temperatura Bucureștiului ȋn ziua X a fost de 23oC”. Cu toate acestea, aceasta valoare a temperaturii, invocată ȋn mod curent de meteorologi pentru caracterizarea vremii, descrie cu o aproximație bună cât de cald a fost ȋn oras, dupa cum știu și bucureștenii, din experiența cotidiană.
Ȋn mod similar, temperatura medie globală la suprafața Pământului, ca indicator statistic, furnizează informații relevante despre cât de caldă este atmosfera din apropierea acestuia.
Ȋncă un exemplu sugestiv este legat de un proces care se manifestă ȋn economie: inflația. Aceasta reflectă o creștere medie reală a prețurilor într-o perioadă de timp, chiar dacă nu vorbim de un „preț mediu real” și indiferent dacă economia este ȋn echilibru sau nu.
Concluzia acestei secțiuni: modificarea temperaturii medii globale este un indicator statistic relevant pentru ȋncălzirea atmosferei din apropierea Pământului.
c) Ȋn paragraful intitulat “Paradoxul Simpson – Media mediilor nu este o medie”, CC afirmă: “Doresc, pentru prima dată în literatura română, să argumentez inexistența unei temperaturi medii globale și prin existența paradoxului Simpson. … Când apare o tendință în mai multe grupuri diferite de date, acea tendință dispare sau se inversează atunci când aceste grupuri sunt combinate.”
Să afirmi că o medie aritmetică a mai multor valori, calculată, pe care o și vezi ȋn reprezentarea grafică din fața ochilor, nu există, este ceva greu de ȋnteles pentru orice persoană rațională. Eventual, există libertatea de a pune ȋn discutie semnificația acelei valorii medii, ȋnsa este ridicol să se afirme că un număr, obținut dintr-un calcul, nu există.
Enunțul formulat de CC al paradoxului Simpson (inclus mai sus) este incomplet și irelevant pentru temperatura globală. Mai mult, este incorect. Se pot furniza nenumărate exemple ȋn care, dacă sunt mediate mai multe tendințe de temperatură, din seturi de date diferite, acestea nu se inversează. Ȋn sine, afirmația “Când apare o tendință în mai multe grupuri diferite de date, acea tendință dispare sau se inversează atunci când aceste grupuri sunt combinate” este o aberație.
Continuând argumentarea bazată pe folosirea paradoxului Simpson, CC mai formulează o inepție: “media mediilor nu este o medie”. Este evident că media a două medii este tot o medie. Ideea pe care o subliniază printr-un exemplu este că media unei mulțimi de numere nu este neapărat egală cu media obținută din valorile medii a două submulțimi ale acesteia.
Ȋnsa aceasta afirmație nu infirmă ȋn niciun fel faptul că creșterea temperaturii medii la suprafața Pământului reflectă ȋncălzirea globală. Valoarea argumentativă a acestei idei exprimate de CC este nulă.
Ceea ce este important de amintit ȋn acest moment este una dintre legile fundamentale ale statisticii. Conform Legii numerelor mari, relevanța valorii medii pentru un ansamblu de elemente crește odată cu numărul valorilor pe baza cărora aceasta este calculată. Ȋn particular, temperatura medie globală este obținută prin medierea a peste 60.000 de valori de anomalii de temperatură, ȋnregistrate ȋn locații distribuite cvasi-uniform pe tot globul.
Conform legii numerelor mari, este de așteptat ca relevanța mediei pentru ansamblul valorilor de temperatură determinate la stațiile de pe glob să fie foarte mare. Ȋn acest moment merită reiterată ȋntrebarea pertinentă legată de temperatura medie globală: tendința de ȋncălzire a Pământului, vizibilă în Figura 1, reflectă ȋn mod real creșteri de temperatură de la nivel local sau este un rezultat particular obținut prin medierea de tendințe pozitive și negative, fără ca unul dintre aceste două tipuri să domine?
Pentru a determina răspunsul la această ȋntrebare, se poate construi o reprezentare grafică specifică, astfel: pentru seria de temperaturi din fiecare locație se determină panta tendinței (de creștere sau de scădere, adică un număr pozitiv sau negativ) identificată local. Apoi construim o reprezentare globală ȋn care ȋn fiecare punct cu măsuratori de temperatură apare valoarea pantei tendinței. Ceea ce se obține reprezintă distribuția globală a tendințelor locale de temperatură (Figura 2).
Aspectul marcant pentru această figură ȋl reprezintă faptul că ȋn aproape toate regiunile de pe glob temperatura prezintă o tendință de creștere (zonele cu nuanțe de culori ȋntre portocaliu și mov). Singurele zone, de altfel foarte restrânse, ȋn care tendinta este de răcire, sunt localizate la sud de Groenlanda și ȋn partea de sud-est a SUA, iar acestea sunt modeste.
Această figură demonstrează ȋn mod indubitabil că tendința pronunțată de creștere a temperaturii medii globale din ultimul secol, observată ȋn Figura 1, reflectă tendințe de incălzire care se manifestă în majoritatea covârșitoare a locațiilor pentru care s-au făcut determinări de temperatură. Deci incălzirea globală este un indicator statistic care sintetizează tendințe de creștere observate ȋn majoritatea covârșitoare a locațiilor de pe glob.
Merită observat că extinderea globală a încălzirii explică de ce tendința de creștere a temperaturii, din Figura 1, este așa de pronunțată.
Orice persoană rațională care are ȋn față Figurile 1 și 2 ȋnțelege că tendința de creștere a temperaturii medii globale (Figura 1) reflectă ȋncălzirea din majoritatea covârșitoare a locațiilor de la suprafața Pământului, aceasta fiind evidentă ȋn Figura 2. Deci tendința de creștere a temperaturii medii globale reflectă o ȋncălzirea globală? Sigur că da.
Să revenim doar pentru puțin timp la “paradoxul Simpson”, menționat de CC, conform căruia, chipurile, combinarea de tendințe duce la inversarea lor. Păi ȋn calculul temperaturii medii globale au fost combinate foarte multe tendințe pozitive din locații care acoperă peste 95% din suprafața globului (Figura 2), iar acestea nu au fost inversate (Figura 1). Este formularea paradoxului amintit anterior o aberație? Sigur ca da.
Concluzia acestei secțiuni: temperatura medie globală reflectă ȋn mod sintetic tendințe locale de creștere a temperaturii care se manifestă pe aproape toată suprafața Pământului, reflectând astfel ȋncălzirea globală.
Faptul că ȋncălzirea globală este un fenomen real este susținut și de alte argumente. Dacă Pământul se ȋncălzește, atunci ar trebui să observăm consecințe fizice ale acestui fenomen, cum sunt topirea zăpezii, restrângerea gheții marine, ȋncălzirea stratului de suprafața al oceanului planetar, topirea calotelor glaciare. Ȋn Figura 3 sunt sintetizate evoluțiile mai multor variabile climatice care reflectă astfel de consecințe ale ȋncălzirii globale.
Valorile variabilelor sunt determinate din masurători realizate prin metode diferite, independente unele de altele (de exemplu, măsuratori directe ale nivelului oceanului planetar sau măsuratori satelitare).
Conform Figurii 3, acoperirea cu zăpadă a emisferei nordice primăvara, precum si extinderea gheții marine din zona Arctică pentru sezonul de vară, prezintă tendințe descrescătoare ȋncepând cu mijlocul secolului al XX-lea (cadranul stânga-sus și cel din dreapta-sus).
Ȋn plus, stratul de suprafață al oceanului planetar se află ȋn proces de ȋncălzire ȋncepând cu anii ’70 (cadranul din stânga-jos). Cel mai robust exemplu ȋl reprezintă tendința clară de creștere a nivelului oceanului planetar (datorită apei care ajunge ȋn oceane prin topirea gheții) (cadranul din dreapta-jos). Deci este ȋncălzirea globală un proces real cu consecințe fizice concrete, masurabile? Sigur ca da.
Concluzia acestei sectiuni: seturi diferite de date de temperatură, obținute din măsuratori independente, indică ȋn mod convergent că incălzirea globală din ultimele decenii este un proces fizic real, cu consecințe evidente.
2. Modelele utilizate pentru realizarea proiecțiilor climatice pentru viitor sunt credibile
Spre deosebire de alte domenii ale fizicii, ȋn care pot fi realizate experimente cu sistemul studiat (de exemplu, putem plasa niște electroni ȋn câmpuri magnetice), ȋn cadrul fizicii sistemului climatic nu putem să efectuăm experimente cu obiectul de studiu (sistemul climatic), din cauza dimensiunilor sale mari (vorbim despre atmosferă & ocean & gheață & biosferă & continente).
De exemplu, nu putem să blocăm toata radiația care vine de la soare pentru a observa cum se modifică dinamica atmosferei ȋntr-o astfel de situație. Totuși, pentru a compensa acest dezavantaj, cercetătorii realizează simulari pe calculator (experimente numerice) ale proceselor fizice, chimice, biologice, care au loc ȋn sistemul climatic, folosind modele climatice.
Acestea sunt seturi complexe de programe de calculator, prin a căror rulare sunt rezolvate numeric ecuații matematice care descriu procese din sistemul climatic. Un avantaj major oferit de aceste modele este că pot fi rulate ȋn condițiile stabilite de cercetători, pentru trecut și/sau pentru viitor.
De exemplu, astfel de modele climatice au fost utilizate pentru a investiga dacă emisiile de CO2 ȋn atmosferă cauzate de activitatea umană reprezintă cauza ȋncălzirii globale [5].
Ȋntr-o primă rulare, modelele au fost integrate pentru a calcula evoluția temperaturii globale din ultimul secol și jumatate, fără a ține cont de emisiile de CO2. Ȋn acest caz, evoluția temperaturii globale calculate de model nu a surprins ȋncălzirea globală, evidențiată de datele de temperatură obținute din măsuratori.
Ȋn schimb, dacă ȋn rulare se ține cont de emisiile de CO2, temperatura medie globală determinată de model o urmarește ȋndeaproape pe cea calculată pe bază de date de observație [5].
Dacă admitem că modelele simulează suficient de precis răspunsul sistemului climatic la factori externi, printre care și concentrația de CO2 atmosferic (ceea ce va fi demonstrat ȋn continuare), atunci aceste experimente numerice reprezintă o demonstrație clară că încălzirea globală este generată ȋn cea mai mare parte de activitatea umană, prin emisiile de CO2 ȋn atmosferă.
De aceea, modele climatice pot fi considerate coșmarul denigratorilor ideii că ȋncălzirea globală este generată ȋn cea mai mare parte de gaze cu efect de seră din atmosferă, generate de activitatea umană.
Un numitor comun al articolelor lui CC, exprimat și prin formulări aiuristice (de exemplu: “Ceilalți au ei la dispoziție modele futuriste de tipul ce va fi când va fi”), ȋl reprezintă denigrarea repetată a performanțelor modelelor ȋn simularea variațiilor climatice.
De exemplu: “modelele climatice actuale nu reușesc să redea credibil variabilitatea factorilor climatici din trecutul planetei. Mereu este nevoie de noi modificări/corectări/ajustări ale ecuațiilor, condițiilor de limită și condițiilor inițiale, introduceri sau eliminări de parametri climatici etc. pentru a se reuși o minimă simulare a fenomenelor paleoclimatice”.
Ȋn cadrul unui studiu publicat anul acesta (disponibil aici [6]) sunt analizate performanțele modelelor realizate și rulate ȋntre ȋnceputul anilor ‘70 și primii ani de dupa 2000, ȋn simularea temperaturii medii globale. Ȋn Figura 4 se observă că temperatura medie globală proiectată de modele (liniile negre) este apropiată de cea observată (linii albastre).
Ȋn totală contradicție cu afirmațiile lui CC, autorii articolului concluzionează: “modelele climatice dezvoltate ȋn ultimele 5 decenii sunt ȋn general precise ȋn predicția ȋncălzirii globale din anii de după publicarea rezultatelor lor, mai ales când iau ȋn considerare diferențele dintre șcenariile folosite ȋn simulări și cele observate, referitoare la concentrațiile de CO2 din atmosferă.”.
Concluzia acestei secțiuni: modelele climatice realizează proiecții credibile referitoare la evoluția viitoare a temperaturii medii globale.
Ȋn acest moment merită să sintetizăm argumentele pro și contra realității manifestării ȋncălzirii globale, prezentate și discutate anterior.
Argumente pro, formulate de cei mai prestigioși cercetători pe plan mondial
- temperatura este un indicator natural ce poate fi utilizat pentru a identifica ȋncălzirea globală;
- temperatura se măsoara relativ ușor și cu precizie mare;
- medierea aritmetică reprezintă una dintre cele mai simple modalități de derivare a unui indicator sintetizator pentru ȋncălzirea globală; ȋn plus, prin mediere, parte din erorile de măsurare sunt eliminate;
- media fiind calculată pe baza unui număr mare de valori, relevanța sa statistică este mare;
- seria de timp a temperaturii medii globale prezintă o tendință clară de creștere, care reflectă tendințe locale de ȋncălzire din majoritatea covârșitoare a locațiilor de la suprafața Pământului (Figura 2);
- consecințele fizice al ȋncălzirii globale sunt reflectate de mai multe tipuri de date, obținute prin metode diferite.
Argumente contra, formulate de CC
- datele de temperatură au erori mari, iar acestea au impact asupra serii de temperatură medie globală, a cărei tendință nu ar fi relevantă - Fals;
- media a două medii nu este o medie – Fals;
- paradoxul Simpson - formulat greșit si irelevant pentru semnificația temperaturii medii globale;
- temperatura medie globală nu există – Fals.
Contrastul puternic dintre argumentele consistente și convergente din prima categorie, care au fost clarificate și acceptate ȋn comunitatea științifica cu mulți ani ȋn urmă, și aberațiile din a doua grupă reprezintă o masură fie a gradului de neȋnțelegere a conceptelor legate de schimbările climatice, fie a extinderii intențiilor manipulatoare, fie a amândurora.
Considerentele prezentate anterior referitoare la cele doua articole ale lui CC evidentiază deficiențe mari ȋn argumentările sale: adesea, conceptele cu care operează sunt definite greșit (de exemplu, definiția temperaturii) și sunt utilizate ȋn mod inadecvat (de exemplu: “media nu este medie”), iar apoi sunt extrapolate ȋn mod eronat la situații pentru care nu sunt relevante (de exemplu, paradoxul lui Simpson).
Inconsistența aiuritoare a argumentelor m-a surprins inițial, ȋnsă m-a și determinat să caut o explicație pentru aceasta. Ȋn urma unei căutari sumare pe Internet legată de activitatea profesională a lui CC, nu am putut să identific nici o contribuție științifică serioasă la ȋnțelegerea mecanismelor variațiilor climatice.
Din cât am găsit, am dedus că activitatea de cercetare a lui CC este legată de rezerve de hidrocarburi. Ȋn ciuda acestui lucru, CC nu are nicio ezitare să denigreze și să ironizeze instituții și rezultatele științifice ale celor mai prestigioși cercetători pe plan mondial, care sunt sintetizate de rapoartele furnizate de Comitetul Internațional pentru Schimbări Climatice (IPCC – International Panel for Climate Change).
O surpriză cel puțin la fel de mare a fost să constat că CC a publicat ȋn ultimii patru ani, numai pe o singură platformă, peste 60 articole dedicate schimbărilor climatice! Referitor la schimbările climatice, se pare că scrie mai mult decât citește.
Dacă ne propunem să caracterizăm din punct de vedere stiințific, ȋn mod sintetic, cele două articole ale lui CC, termenul cel mai potrivit este „inepții”. Din punct de vedere jurnalistic, se ȋncadreaza la categoria Fake-uri.
Ca să ȋncheiem ȋntr-o notă simpatică și relaxantă, haideți să reproducem aici ȋncă una dintre afirmațiile lui CC: “Dacă suporterii încălzirii globale antropogene nu prea se sinchisesc de lipsa de claritate metrologică și fizică a parametrului numit Temperatura Medie Globala, ei se pricep, în schimb, foarte bine, să sperie lumea cu profeții apocaliptice”
… si uite asa “lipsa de claritate” a cercetătorilor de prestigiu internațional a ajuns sa fie predicată de ucigașul clarității!
Ușor cu clima pe scări!
Referințe
[1] Working Group I Contribution to the IPCC Fifth Assessment Report Climate Change 2013: The Physical Science Basis). https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL.pdf
[2] Constantin Crânganu (2019), „Când vremea devine climă…” Publicat pe Contributors.ro la URL: http://www.contributors.ro/?p=28692
[3] Constantin Crânganu (2018), „Există o temperatură medie a planetei? Despre paradoxul Simpson și implicațiile sale” Publicat pe Contributors.ro la URL: http://www.contributors.ro/cultura/exista-o-temperatura-medie-a-planetei-despre-paradoxul-simpson-%c8%99i-implica%c8%9biile-sale/
[4] Fall, Souleymane, et al. (2011) "Analysis of the impacts of station exposure on the US Historical Climatology Network temperatures and temperature trends." Journal of Geophysical Research: Atmospheres 116.D14 (2011). Disponibil la URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2010JD015146
[5] TAR Climate Change 2001: The Scientific Basis 2001 (Full report, pg. 11) https://www.ipcc.ch/report/ar3/wg1/
[6] Hausfather, Zeke, et al. (2020) "Evaluating the performance of past climate model projections." Geophysical Research Letters 47.1: e2019GL085378. Disponibil la URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL085378.
