Die ‘hotspot’ toch

Een bijdrage van André Bijkerk.

Het belangrijkste icoon van Global Warming na de hockeystick is de tropische hotspot geïntroduceerd in IPPC-AR4 (Assessment Report no. 4 van het VN-klimaatpanel). Het logische gevolg van de broeikashypothese is dat sommige lagen in de atmosfeer sterker moeten opwarmen, het sterkst boven de evenaar op zo’n 8-12 kilometer hoogte.

Een bijzonder populaire prent in de diverse klimaatsceptische briefings van de afgelopen decennia is dan ook fig 1. waarin rechts de hypothetisch vereiste hotspot ons duidelijk aanstaart met diep oranje blik, maar waar de praktijkmetingen links deze totaal afwezig blijkt.

In normale wetenschapbeoefening zou men nu klaar zijn. De wetenschappelijke methode is doorlopen. Er is een idee over de werking van broeikasgassen, de consequenties daarvan zijn doorgerekend, waarbij die hotspot tevoorschijn kwam. Deze werd getoetst aan de praktijk, en om met Richard Feynman te spreken:

“If it disagrees with nature/experiment, it’s wrong. And that simple statement is the key to science. It doesn’t matter how beautiful your guess is, it doesn’t matter how smart you are who made the guess, or what his name is. If it disagrees with experiment, it’s wrong.”

Maar ja, dat was de goede oude tijd. Tegenwoordig bestaat zoiets niet meer. In postmoderne .. eh .. ‘wetenschap’ is alleen waar wat de groep gelooft. Geen wonder dan ook dat er een ernstige verharding optrad tussen verbijsterde wetenschappers van het oude Feynman-stempel en de post-moderne consensuswetenschappers. Immers de consensus was dat de broeikashypothese waar moest zijn en daarom moest de hotspot dus ook waar zijn. En dus werd de hotspot alsnog gevonden in publicaties zoals deze of deze.

En dus ging de discussie verder, zoals enige jaren geleden hier ter lande, of hier door CLINTEL en kort geleden in dit blog van Marcel Crok over John Christy’s presentatie van de mismatch tussen modellen en satellietwaarnemingen over de tropische troposfeer. In recente [doch inmiddels deels verwijderde] reacties stelde ene gefingeerde ‘Eef Portengen’ – duidelijk een ingewijde – dat de hotspot wel degelijk bestond, waarop ik aan de hand van de UAH satellietdata meende dit toch wel in een ander daglicht te kunnen stellen. Maar ik had het fout, er waren veel te veel problemen met de satellietwaarnemingen. We moesten naar de radiosondes kijken, die werden minder geplaagd door dat soort complicaties.

Okay, uitgedaagd! Op zoek naar radiosondedata stuitten we uiteindelijk op RATPAC, een compilatie van data van circa 80-100 weerstations wereldwijd. Maar er zijn twee versies, A en B. We willen snel antwoorden dus we maken een keuze zonder ons in de theorie te verdiepen. B klinkt als verbeterde versie van A. B dus!

We zijn geïnteresseerd in een hotspot boven de tropen, dat betekent dat deze dus warmer moet zijn dan de omgeving, in elk geval de grondtemperatuur. Na enig experimenteren bleek dat het duidelijkst als we van alle series op hoogte de grondtemperaturen aftrokken. Uit fig 1, links, lijkt het verschil in trend tussen grond (donkergeel) en hotspot (rood) in de orde van grootte van 0,6 graden te bedragen over een periode van vier decennia (1958-1999), ofwel ca 0,15 graad per decennium.

Als we bij RATPAC B de grondtemperatuur aftrekken van de series geeft dat als resultaat fig 2.

Fig 2 Radiosonde temperatuur trends in relatie tot de grondtemperatuurtrends in de tropen (30 NB tot 30 ZB), dataset RATPAC B.

We zien in fig 2 de verschillende hoogtes in atmosferische druk waarbij we tegenwoordig niet langer millibar zeggen maar hectopascal (hPa), maar dat is hetzelfde. Uit fig 1. Kunnen we opmaken dat het centrum van de vermeende hotspot op een drukhoogte van ca 250 hPa (ca 10-12km) moet liggen. Die waarde is in fig 2 in vet rood aangegeven. We zien daar nagenoeg geen enkele afwijking met de trend van de grondtemperatuur. Ergo, geen hotspot met RATPAC-B.

Maar we zijn er nog niet. Wat wat dat met die RATPAC-A? Toch maar even checken om verrassingen uit te sluiten. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als we het verschil tussen die twee plotten. Dat wordt dan fig 3. Spaghetti!

Fig 3. Verschil tussen RATPAC A en B voor het tropische gebied.

Niks geen graduele miniscule homogenisaties dus, een heel andere wereld. Hoe kan dat nu? Daarvoor moeten we dan toch te rade bij de literatuur, Free et al 2005. Het komt erop neer dat RATPAC B de ‘basic data’ betreft, terwijl RATPAC A daarvan een correctie heeft ondergaan volgens de zgn “first difference” methodiek. Dit komt erop neer wanneer er iets verandert in de totale keten van metingen dat de homogeniteit kan beïnvloeden dat de eerste resultaten daarvan worden gewist. Daarna wordt de verdere tijdserie min of meer opgelijnd met de voorafgaande. De auteurs realiseren zich dat ze hiermee een fout introduceren, maar achten dat kennelijk beter dan inhomogeniteiten te accepteren. Wat moeten we daar nu van denken?

Dus moesten we toch maar eens de hotspot-exercitie herhalen met RATPAC-A en dan krijgen we fig4.

Fig4 Radiosonde temperatuur trends in relatie tot de grondtemperatuurtrends in de tropen (30 NB tot 30 ZB), dataset RATPAC A.

Hoewel we nu wel een minimieme trend zien op de hotspothoogte van 250 hPa (0,05K per decennium) is het verschil met fig2, RATPAC B maar heel gering. Dat is niet bevreemdend. De grofstoffelijke “first difference” correcties worden zowel op de data van het grondniveau toegepast als op de data van de verschillende hoogtes. Bij het aftrekken van de gronddata valt dus een deel van die correctie ook weer weg. Fig 5 laat het verschil tussen beide zien van de 250 hPa hoogte.

Fig 5. Verschil tussen RATPAC A en B tussen 250 hPa hoogte en grondtemperatuur.

De differentiatie tussen RATPAC A en B begint in 1996 en dat is te zien. Wat daarbij opvalt, is de grote sprong tussen 1998 en 1999, net samenvallend met een krachtige El Niño/La Niña wisseling. Hoe nauwkeurig kun je dan een ‘first difference’-aanpassing maken? Ook valt een kanttekening te plaatsen bij de grote variatie in relatie tot de trend. Met de sterk beperkt aantal metingen dringt dit niet alleen de vraag op, in hoeverre we signaal zien of ruis maar ook hoe gevoelig de trends zijn voor de keuze van begin- en eindpunt. Dat laatste kunnen we echter beoordelen door voor elk punt een kortere trend te maken. Zo vertegenwoordigt in fig 6 elk punt de trend van de daaraan voorafgegane 20 jaar.

Fig 6. Twintigjarige trends per jaar van de data van fig 5 (Verschil tussen RATPAC A en B tussen 250 hPa hoogte en grondtemperatuur) beginnend bij 1977, dat staat voor de trend tussen 1958 en 1977.

Wat dan blijkt is dat er in de jaren negentig wel degelijk een snellere opwarmingstrend van de tropische troposfeer -die hotspot– was waar te nemen in de radiosonde data, maar dat deze trend daarna wegviel, al dan niet met pogingen om deze kunstmatig in stand te houden. Een dergelijk verloop past uiteraard niet in een homogeen toenemend broeikaseffect.

Conclusie

Is er nu een tropische hotspot? Met de oorspronkelijke radiosonde data van RATPAC-B niet meer. Dan is de langjarige trend op hotspothoogte nagenoeg gelijk aan de trend van de grondtemperatuur. Met de gekozen correctiemethodiek van inhomogeniteiten van RATPAC-A treedt nog een minieme resterende hotspot (0,05 graad per decennium) op die nog steeds veel lager is dan de waarde ca 0,15 graad K per decennium uit fig 1 en waarvan de trend afneemt. De beperkte datasets en de grote variatie plaatsen hier echter kanttekeningen bij.

Daarnaast kan ik me voorstellen dat statistici kanttekeningen zouden plaatsen bij de juistheid van de gevolgde correctiemethodiek voor RATPAC A. Kortom, het bestaan van een tropische hotspot kan met de radiosonde dataset van RATPAC niet worden aangetoond.

***

Naschrift

In de aan dit stuk voorafgaande discussie hebben we al gerefereerd aan de satellietdata van UAH van Spencer en Christy waarin geen hotspot viel te ontwaren. Niet geheel onverwacht werd dit terzijde geschoven als een buitenbeentje. Bij de voorbereiding van dit stuk had ik dan ook de ‘onverdachte’ data van RSS willen gebruiken. Helaas bleken deze achter slot en grendel en toegang moest worden aangevraagd. Dat heb ik gedaan, maar pas gisteravond kreeg ik die.

Maar goed, een lange avond doorgewerkt om deze grafiek te produceren (fig 7).

 

Fig 7. RSS satelliet-temperatuur reeksen voor de tropen (20°NB-20°ZB)voor de diverse hoogtelagen relatief ten opzichte van de lagere troposfeer (TLT). Bron.

We zien dat de TTS laag (Temperature Troposphere / Stratosphere ) gecentreerd is rond de 10 km en dus het best de hotspot vertegenwoordigt. De trend daarvan blijkt echter 0,1K per decennium lager te zijn dan de trend van de onderste laag (TLT). Ook hier dus geen enkele onderbouwing voor de aanwezigheid van een tropische ‘hotspot’.

***