↑ Åter till BOKEN

Kapitel 8: Den felande koldioxidkällan

Om vulkanism, termisk avgasning,
lömska felkällor och tidsmässiga
variationer av luften koldioxidhalt

 

 

8.1   Vulkanism

IPCC betraktar vulkanism som en naturlig koldioxidkälla utan större betydelse för atmosfärens halt av gasen. Man stöder detta på arbeten som visat att koldioxidutsläppen från kända vulkaners utbrott troligen är mindre än 0,1 GtC/år (IPCC 2001, WG1, Section 3.1) och därmed kan anses vara så små att de inte behöver beaktas i koldioxidbudgeten på decennienivå.

IPCC:s bedömning har ifrågasatts av skeptiker, bland annat av geologen Ian Plimer som framfört den ofta citerade åsikten att vulkaner varje år släpper ut mer fossil koldioxid än alla fabriker, fordon och flygplan tillsammans.64 Skeptikerna har påpekat att vulkaner inte bara släpper ut koldioxid under sina utbrott, utan även i tusentals år därefter. Därför räcker det inte med att beakta de aktiva vulkanernas utbrott. Man måste även ta hänsyn till utsläppen från de aktiva vulkanerna mellan utbrotten, liksom till utsläppen från passiva vulkaner som Vesuvius och många andra därtill.

Dessutom framhåller skeptiker att kända vulkaner är de som syns till lands. Rimligen förekommer det även vulkanutbrott på havsbottnarna, men dessa förblir för det mesta oupptäckta. Vidare vet vi med säkerhet att det längs kontinentalplattornas nedsjunkningszoner förekommer ett otal ”småvulkaner” (fumaroler), som kontinuerligt släpper ut koldioxid och andra gaser under vattnet. Koldioxiden i sådana utsläpp anses härröra från termisk sönderdelning av fossila kalkstenslager i de nedsjunkna kontinentalplattorna.

Geologen Timothy Casey har i en artikel65 uppmärksammat åtskilliga arbeten som tyder på att de vulkaniska koldioxidutsläppen underskattats av IPCC. Casey genomför en överslags-beräkning som leder till slutsatsen att undervattensutsläpp av vulkanisk koldioxid skulle kunna vara så stora som 24 GtC/år. Det finns med andra ord visst fog för misstanken att vulkanism kan vara en väsentligare utsläppskälla än mänskliga aktiviteter.

Å andra sidan är Caseys överslagsberäkning en drastisk global extrapolation av mätvärden från en enda lokal utsläppskälla. Hans beräkning pekar på en möjlighet som bör utredas, men som ännu inte representerar befäst kunskap. Kommer därtill att koldioxidutsläpp under vatten till största delen kan förväntas lösa sig i vattnet och stanna kvar där i stället för att frigöras till atmosfären.

Det finns många geologer som i likhet med Casey hävdar att vulkaniska koldioxidutsläpp har gett signifikanta eller rent av dominanta bidrag till 1900-talets ökning av luftens koldioxidhalt. Det är möjligt att de har rätt, men möjligheten har ännu inte befästs på ett vetenskapligt övertygande sätt. IPCC:s bedömning att vulkanism endast i ringa mån har bidragit till att öka luftens koldioxidhalt förefaller ge en adekvat beskrivning av det nuvarande kunskapsläget.

 
64   I. Plimer, 2009, Heaven and Earth (Connor Court Press)
65   T. Casey, 2011, http://carbon-budget.geologist-1011.net

 


8.2   Termisk avgasning enligt iskärneanalyser

1900-talets globala uppvärmning har lett till en global höjning av havstemperaturerna. Det innebär att termisk avgasning med säkerhet har bidragit till den observerade ökningen av luftens koldioxidhalt. Frågan är hur stort bidraget har varit.

I 2007-års rapport anger IPCC i ett avsnitt om återkopplingseffekter att en grads ökning av havens yttemperatur höjer luftens koldioxidhalt med 710 ppm efter 100 till 1000 år. Det visar sig dock att denna oprecisa uppgift baserar sig på modellberäkningar och därmed saknar primärt intresse. Man bör i första hand göra klart för sig hur verkligheten ser ut enligt gjorda observationer.

Då kan vi börja med att se vad man kan utläsa om termisk avgasning från analyser av uppborrade iskärnor. Vostok-kurvorna (Bild 28) visade att en ökning av temperaturen med 1 ˚C höjer luftens koldioxidhalt med cirka 10 ppm. Den globala uppvärmningen under 1900-talet var 0,7 ˚C. Termisk avgasning skulle alltså enligt Vostok-kurvorna svara för cirka 7 ppm av 1900-talets ökning av luftens koldioxidhalt, en ökning som enligt Siple/Mauna Loa-värdena uppgår till ungefär 80 ppm.

Vad har vi då kommit fram till rörande orsaken till denna förhöjning av atmosfärens koldioxidnivå? Antropogena utsläpp har enligt kalkylerna i Kapitel 7 på sin höjd bidragit med 40 ppm (Bild 34). Termisk avgasning kan högst plussa på med 7 ppm enligt Vostok-kurvorna. Vulkanismens bidrag är mindre än 1 ppm enligt IPCC:s bedömning. Tillsammans blir det högst 48 ppm, otillräckligt för att förklara den ökning som uppmätts.

IPCC baserar kritiska data i sin koldioxidbudget på modeller som gravt överskattar koldioxidens atmosfäriska uppehållstid (Kapitel 9). Det ger dem problemet med den felande sänkan. Jag har hållit mig till den experimentella verkligheten, men står fortfarande inför problemet med en felande källa till Siple/Mauna Loa-värdenas beskrivning av ökningen av luftens koldioxidhalt.

Det finns kanske anledning att fråga sig om Siple/Mauna Loa-värdena verkligen ger en rätt bild av koldioxidhalternas variation? Mauna Loa-värdena borde det inte vara något större fel på, eftersom de är direkt uppmätta. Men hur förhåller det sig med Siplevärdena? Kan vi lita på de indirekta skattningar av koldioxidnivåer som framkommit genom analyser av iskärnor?

 

8.3   Hur tät är is?

Under min värnpliktstjänstgöring fick jag lära mig att det tar en halvtimme för senapsgas att tränga genom en gastät stövel. Stöveln är alltså inte tätare än att senapsgas tar sig genom dess 2 millimeter tjocka lager gummi på 30 minuter. Det svarar mot 35 meter om året, och 350 mil på 100 000 år.

Nej, jag vet, riktigt så enkelt kan man inte räkna på diffusionshastigheter. Men jag ville belysa att det som vi i vardagslag betraktar som helt tätt inte alltid är så ogenomträngligt som vi tror, speciellt inte över tidsskalor på 100 000-tals år. Så när jag ser analyserna av upp mot 400 000 år gammal is från polarområdena blir jag fundersam. Vad är egentligen diffusionshastigheten i is för de ämnen man grundar sina analyser på? Hur mycket har ursprungliga koncentrations-skillnader mellan olika islager utjämnats under de enormt långa tidsrymder mätningarna avser?

Jag har inte hittat några relevanta uppgifter om diffusionshastigheterna. Därför får jag söka svaret i mätresultaten, till exempel i temperaturkurvan man fått fram genom analys av iskärnan från Vostok (Bild 28). Är diffusionen mellan islagren störande stor, ska det visa sig som en med isens ålder tilltagande utslätning av mätvärdena. Och visst kan man se en sådan tendens i Vostok-kurvan. Mät-värdena för den yngsta isen är betydligt mera detaljerade och fluktuerande än värdena för den äldsta isen. Det manar till viss försiktighet vid tolkningen av resultaten, men jag skulle inte vilja beteckna dem som fullständigt otillförlitliga.

Radiologen och glaciologen Zbigniew Jaworowski har i ett flertal publikationer efter 1990 uttryckt en helt annan syn.66 Han har som forskare arbetat med att spåra det radioaktiva nedfallet efter kärnvapenproverna, vilket lättast låter sig göras i glaciärisar jorden runt. På basis av sina rön underkänner han i stort sett allt som kommit fram genom iskärneanalyser.

Is är inte alls speciellt tät, säger Jaworowski bland annat.67 Den kan innehålla små sprickor, stora sprickor, bubblor av vatten, och hela sjöar av vatten. Vidare är det stora problem med åldersbestämningen av isen. På Grönland nödlandade två bombflygplan under Andra Världskriget. De borde ligga på 12 meters djup spådde glaciologer efter åldersbestämning av isen, men flygplanen återfanns på 85 meters djup. Bristen på överensstämmelse mellan mätvärden från olika iskärnor framhåller Jaworowski som en direkt indikation på att värdena är otillförlitliga.

Vad säger då IPCC om Jaworowskis kritik? Ingenting, utan hans arbeten ignoreras helt. Själv tänker jag återkomma till andra delar av hans kritik. Men först ska jag skjuta in ett litet avsnitt om hur lätt det är att lura sig själv som forskare.

 

66   Z. Jaworowski, 2009, 21st Century Science & Technology, Spring 2009 p.10
67   Z. Jaworowski, 1997, 21st Century Science & Technology, Spring 1997 p.42

 


8.4   Förväntningar som felkälla

Under min vetenskapliga verksamhet som forskare, forskarhandledare, granskningsexpert och tidskriftsredaktör har jag ideligen haft anledning att fundera över mätfel av skilda slag. Omsider har jag kommit fram till att den lömskaste felkällan är vi forskare själva. Vi låter ofta våra förväntningar styra vilka resultat vi får. Inte så att vi medvetet förvanskar våra observationer. Nej, det lömska är att vi tycker oss göra rätt och ändå kan hamna helt fel.

Säg att jag tankemässigt har kommit fram till en möjlig lösning på ett väsentligt olöst problem. Jag kan testa min idé med ett fiffigt experiment. Om jag får vissa experimentella mätpunkter att falla längs en rät linje, så ger det ett avgörande stöd för min idé och jag vinner ära och berömmelse.

Därför genomför jag experimentet. Tre av mätpunkterna faller tämligen väl längs en rät linje, men inte den fjärde. Tre punkter på linjen, då är jag nog på rätt väg. Men varför gick det åt skogen med den fjärde mätningen?

Jo, vid den använde jag en större pipett när jag portionerade upp reaktionslösningarna. Det var dumt gjort, eftersom jag vet hur stor skillnad det kan vara på mätnoggrannheten för olika pipetter. Så jag gör om experimentet och ser till att genomgående använda en och samma pipett. Ändå faller den fjärde mätpunkten utanför linjen.

Då sätter jag mig ner och funderar en gång till på vad jag kan ha gjort för fel. Det tar inte lång tid att komma på svaret. Jag arbetar med enzym som är tämligen instabila. Jag borde ha förvarat enzymlösningen i kylskåpet mellan mätningarna, men det gjorde jag inte. Men det ser jag till att göra i mitt tredje genomförande av experimentet. Då faller äntligen alla fyra mätpunkterna skapligt väl längs en rät linje.

Det var väl det jag visste, tänker jag förnöjd och sätter mig ner för att skriva ihop en rapport. Min egen syn på det som hänt är att det lönar sig att vara noggrann. Men i själva verket har jag lurat mig själv genom att låta mina förväntningar och förhoppningar styra vad experimentet ger för resultat. Jag har systematiskt underkänt de mätningar som inte svarat mot mina förväntningar och okritiskt accepterat den mätning som gav det svar jag hoppades få.

Så är vi människor funtade. Även rutinerade forskare av hög klass har en mycket stark tendens att bara se det de vill se och blunda för det de inte vill se. Klimatologer utgör inget undantag.

 

8.5   Siplevärdenas tillkomst

Ta en titt på Bild 35 nedan. Påminner inte de inritade mätpunkterna lite grann om Siple värdena? Jovisst gör de det, och förklaringen är enkel. Mätpunkterna representerar de originalvärden man erhöll vid analys av iskärnan från Siple, dvs. anger de koldioxidhalter man fann i is av viss ålder.

35 siple förskjutning

Hur resonerar man som forskare när man får sådana mätvärden? Det avgörs av vilka förväntningar man har. Ser man inget märkvärdigt i att koldioxidhalterna kan ha varit högre på 1890-talet än på 1950-talet, så accepterar man troligen originalvärdena som de är. Det är man mindre benägen att göra om man tror att industrialismens genombrott har lett till ständigt ökande koldioxidhalter. Då förväntar man sig nämligen att Siple-värdena ska övergå kontinuerligt i Mauna Loa-värdena.

Då ser du genast att man kan få en sådan kontinuerlig övergång genom att parallellförskjuta Siple-serien cirka 80 år åt höger. Det såg även Siple-forskarna. Därför ”redigerade” man enligt Jaworowski (avhoppad medlem av forskarteamet) sina originalvärden genom att förskjuta dem 83 år åt höger. Det innebär att man antog att den inneslutna luften är 83 år yngre än den omgivande isen. Denna redigering rättfärdigades med motiveringen att det tar vid pass 80 år innan alla öppna porer i den blivande isen blivit tilltäppta. Isen bildas nämligen från den packsnö som ansamlas på ytan, och det tar sin lilla tid innan packsnön blivit helt omvandlad till is.

80 år svarar mot cirka 60 meter is/packsnö och en flerfaldig ökning av trycket. Ända till dess is/packsnön blivit så tjock förutsattes med andra ord luften i inneslutningarna ha hållit samma halt av koldioxid som atmosfären ovanför isen. På något annat sätt kan inte parallellförskjutningen av mätpunkterna försvaras.

 

8.6   Koldioxidens bandyklubba

IPCC har okritiskt godtagit Siple-forskarnas redigering av sina mätvärden. Likaså har man enligt Jaworowski godtagit motsvarande redigeringar av resultaten av ett flertal likartade bestämningar av koldioxidhalter i iskärnor uppborrade på andra ställen än Siple. Dessa redigeringar har inneburit att man förskjutit mätvärdenas inplacering på tidsskalan med upp mot 200 år för att få resultaten att ansluta sig till Mauna Loa-värdena.

På så sätt har man kommit fram till den grundläggande alarmistiska synen på variationen av luftens koldioxidhalt under förra årtusendet. Denna syn uttrycks av resultaten i Bild 36, vilka baserar sig på de mätvärden man erhållit vid Mauna Loa samt genom iskärneanalyser vid Siple och andra antarktiska forskningsstationer. Luftens koldioxidhalt har enligt alarmisterna hållit sig tämligen konstant runt 280 ppm i förindustriell tid, för att därefter skena mot höjden. Inte rakt i höjden, utan lite böjt. Som en bandyklubba, snarare än en hockeyklubba.

36 bandyklubban

Bandyklubban i Bild 36 ger ett visuellt och logiskt övertygande stöd för tanken att ökningen avluftens koldioxidhalt under industriell tid orsakats av oss människor. Utgående från bandyklubbans bild har alarmister i opinionsbildande syfte dragit slutsatser som att luftens förindustriella halt av koldioxid inte överstigit 300 ppm de senaste tusen åren (IPCC) eller ens de senaste 650 000 åren (Al Gore).

Ser verkligheten sådan ut? Nej, säger Jaworowski som riktat stark kritik mot bandyklubban och förmodandet att luftinneslutningar i is har samma sammansättning som den atmosfär de härrör från. Så förhåller det sig inte, säger han och räknar upp ett tjugotal fysikaliska eller kemiska processer som kan bidraga till att sammansättningen förändras.

Enligt Jaworowski och hans meningsfränder medför redan själva luftinneslutningsprocessen att halten koldioxid minskar. Det stöder de på experiment som visat att luften i den packsnö som ligger på ytan av glaciärer håller 20–50 ppm lägre koldioxidhalt än luften ovanför. Inte ens de översta packsnölagren uppvisar alltså något fritt luftutbyte med atmosfären.

När packsnön sedan sjunker nedåt och omvandlas till is kommer luftinneslutningarna att gradvis utsättas för allt högre tryck. Det leder till att koldioxiden pressas in i isen, där den bland annat bildar svårlösliga hydrat. På grund av sådana sekundärprocesser kan isen enligt Jaworowski förväntas uppvisa sjunkande koldioxidhalt med ökande ålder.

Denna kritik av iskärneresultaten förefaller berättigad ur kemisk och fysikalisk aspekt. Därför vore det oklokt att bortse från möjligheten att Siplevärdena kan återspegla tidsförloppet av sekundär- processer som påverkat de ursprungliga luftinneslutningarna, snarare än tidsmässiga variationer av atmosfärens koldioxidhalt. Den senare skulle kunna ha varit högre och ha fluktuerat mera än vad iskärneresultaten anger.

I de tidigaste iskärneanalyserna fann man enligt Jaworowski att uppmätta förindustriella koldioxidnivåer varierade mellan 160 och 700 ppm. Den första rapporten om en iskärna uppborrad vid Byrd-stationen på Antarktis upptog mätpunkter med koldioxidhalter över 400 ppm. I en senare rapport om samma iskärna var alla mätvärden överstigande 290 ppm bortredigerade. Man hade anpassat sin nya bedömning till den alarmistiska förväntningen att förindustriella koldioxidnivåer inte ska skilja sig avsevärt från de 280 ppm man kan utläsa från Siplevärdena. Jaworowski ger ännu mer skrämmande exempel på iskärneanalyser i vilka upp mot 40% av mätvärdena blivit bortredigerade eftersom de ansetts vara orealistiskt höga eller låga.

Iskärneanalytiker har sökt bemöta Jaworowskis kritik. Bland annat har man genomfört kontrollmätningar som befäster att atmosfärens koldioxidhalt under flera decennier påverkar koldioxidhalten i luftinneslutningar i de ytligaste is/packsnölagren. Det stöder tanken att den inneslutna luften i viss (varierande) mån kan betraktas som ”yngre” än den omgivande isen. Men därmed befästs också att Siplevärdenas inplacering på tidsskalan är behäftad med stor osäkerhet. Numera tycks det råda enighet om att holocena iskärnors tidsupplösning av detta och andra skäl endast är i storleksordningen 100 år.68 Fluktuationer av luftens koldioxidhalt som är kortvarigare än 100 år kan alltså inte upptäckas genom analys av luftinneslutningar. För iskärnor som sträcker sig flera istider bakåt i tiden är tidsupplösningen typiskt cirka 500 år och kan vara så låg som 5000 år.

Mot den bakgrunden blir iskärneresultatens trovärdighet avhängig av i vilken mån de bekräftas av resultat erhållna med andra indirekta metoder för bestämning av historiska koldioxidnivåer. Så låt oss se vad man kommit fram till med alternativ metodik!

 

68   T. B. van Hoff et al., 2005, Tellus 57B:351

 


8.7   Botaniker knäcker bandyklubban

Växter tar upp koldioxid från luften genom klyvöppningar i bladen. Många klyvöppningar gör det lättare för växten att förse sig med koldioxid för fotosyntesen, men ökar samtidigt risken för uttorkning. Växter bildar därför inte fler klyvöppningar än vad som behövs, och vad som behövs avgörs främst av luftens koldioxidhalt. Antalet klyvöppningar i ett växtblad ger därför information om hur mycket koldioxid det finns i luften. Genom att räkna antalet klyvöppningar i fossila växtblad kan man skatta hur stor koldioxidhalten var när växten levde.

Denna metod för bestämning av historiska koldioxidnivåer har utarbetats av botaniker och tycks vara tillförlitlig. Vad modern tid beträffar, har den gett resultat som överensstämmer med Mauna Loa-värdena. Under 2000-talet har ett flertal botaniska forskningsgrupper använt metoden för att kartlägga hur luftens halt av koldioxid varierat sedan istiden upphörde. Bild 37 visar vad man på så sätt fått fram beträffande de senaste 1 200 åren. Den övre kurvan anger variationen av koldioxidhalten. Den undre kurvan visar temperaturutvecklingen på norra halvklotet under samma tidsperiod; kurvan togs med av författarna eftersom det undersökta materialet insamlats i Nordamerika.

37 klyvöppning

De intressantaste rönen av klyvöppningsstudier på olika platser under holocen tid kan sammanfattas som följer:

.     • De skattade koldioxidhalterna är högre än vad man funnit från iskärneanalyserna.
.        Medelvärden på tusenårsnivå har genomgående legat på 300–320 ppm

    • Fluktuationerna runt medelvärdena är långt större än vad iskärnemätningarna antytt.
.        På hundraårsnivå har koldioxidnivåerna genomgående varierat med 20–60 ppm
       och ibland ändrats med uppåt 100 ppm.

.     • Koldioxidhalternas variation tycks återspegla variationer av temperaturen.
.        Starkast tycks koldioxidhalten samvariera med oceanernas ytvattentemperatur.

Några av forskarna bakom klyvöppningsstudierna har med eftertryck hävdat att deras resultat ger belägg för att koldioxiden genom sin växthuseffekt bestämt temperaturerna även i förindustriell tid. Utgående från en alarmistisk grundsyn kommer man nämligen fram till denna slutsats med enkel logik: 1900-talets globala uppvärmning har orsakats av ökningen av luftens koldioxidhalt. Ungefär lika stora variationer av koldioxidhalten har förekommit i förindustriell tid och tycks ha gett upphov till de förväntade variationerna av temperaturen.

Skeptiker resonerar tvärtom. Temperaturvariationerna i förindustriell tid har på grund av termisk avgasning gett upphov till de förväntade variationerna av luftens koldioxidhalt. Dessa avviker inte märkbart från de som observerats under 1900-talets globala uppvärmning. Därför kan man förvänta sig att även 1900-talets ökade koldioxidhalter huvudsakligen återspeglar termisk avgasning.

Så är vi tillbaka vid problemet om vad som är orsak och vad som är verkan. Skeptikernas resonemang stöds av att vi vet att temperaturen påverkas av solaktiviteten och andra astronomiska faktorer. Vi vet också att koldioxidens vattenlöslighet är temperaturberoende, så att en temperaturändring med nödvändighet påverkar luftens koldioxidhalt. Däremot finns det inget som tyder på att astronomiska faktorer kan påverka koldioxidhalten på annat sätt än via ändringar av temperaturen.

Därför ansluter jag mig till skeptikernas tolkning. Då säger resultaten i Bild 37 att en ändring av temperaturen med 0,5 ˚C kan ändra koldioxidhalten med uppåt 80 ppm, vilket svarar mot 160 ppm per grad. Temperaturberoendet av atmosfärens koldioxidhalt skulle alltså kunna vara cirka sexton gånger starkare än vad iskärneanalyserna anger (Avsnitt 8.2).

Klyvöppningsstudierna ger inget som helst stöd åt tanken att de förindustriella koldioxidnivåerna har hållit sig tämligen konstanta. Man skönjer varken hockeyklubbor eller bandyklubbor i Bild 37. Ytterligare belägg för att luftens koldioxidhalt varierat mera än vad alarmisterna vill kännas vid ges av direkta kemiska mätningar genomförda före Mauna Loa-analysernas tid.

 

8.8   Kemiskt bestämda koldioxidhalter före 1960

Naturvetenskapare inom skilda ämnesområden har sedan 1800-talets början använt sig av kemisk metodik för att fastställa hur mycket koldioxid luften innehåller under olika förhållanden. Det föreligger kända mätresultat av mer än 200 000 sådana kemiska analyser från tiden före 1960. Flertalet av dessa resultat härrör från enstaka europeiska mätstationer. Men det finns även omfattande serier av mätningar utförda på andra ställen i världen, både till lands, till sjöss och på olika höjder i atmosfären.

Sådana gamla mätningar kan man inte lite på, säger alarmister. Det kan möjligen vara sant för de allra äldsta mätvärdena. Men redan 1870 hade den kemiska metodiken förfinats så mycket att mätfelen reducerats till någon enstaka procent. Problemet är i stället att värden uppmätta på viss plats kan variera med uppåt 70 ppm beroende på temperatur, vindförhållanden och vilken tid på dygnet eller året proverna tagits. Denna naturliga variation är speciellt besvärande till lands, där man även riskerar att få mätvärden som är förhöjda på grund av mänskliga aktiviteter.

Det var av sådana skäl den amerikanske oceanografen Charles Keeling mot slutet av 1950-talet upprättade mätstationen på vulkanön Mauna Loa vid Hawaii. Hans utsagda syfte var att genom mätningar under optimala förhållanden kunna påvisa att luftens koldioxidhalt var i stigande. Det hade inte gått att fastställa från de kemiska analysvärden som erhållits vid kontinentala mätstationer.

Tacka sjutton för det, säger skeptiker. Koldioxidhalten steg inte på 1940-talet, utan den sjönk. Det är i varje fall vad man kan utläsa från de kemiska analysvärdena för denna tidsperiod. År 2006 påminde den tyske biologen Ernst-Georg Beck oss om detta genom att publicera en sammanställning och sammanvägning av 70 000 analysresultat från 1800-talet och första halvan av 1900-talet. Den svarta kurvan i Bild 38 visar vad han efter smärre korrektioner av sin första rapport kommit fram till beträffande rapporterade variationer av luftens koldioxidhalt under perioden 1870–1960. Korrektionerna har föranletts av att han förbättrat metoderna att räkna fram bakgrundsvärden ur observationsserier där mätningar skett under olika vindförhållanden och vid olika tidpunkt på dagen respektive året. Mätstationer med uppenbart olämplig placering i förhållande till antropogena utsläppskällor blev uteslutna redan i första urvalet.

38 Becks data

Den röda kurvan i Bild 38 anger hur den globala medeltemperaturen ändrats under motsvarande period. Redan för ögat ser man att det föreligger en stark korrelation mellan temperatur och luftens koldioxidhalt enligt de data som sammanställts. Ökningen av koldioxidnivån decennierna före 1940 svarar mot den kraftiga globala uppvärmningen av jorden under tidigt 1900-tal. Den efterföljande temperatursänkningen får koldioxidnivån att falla. I sina senaste arbeten har Beck visat att korrelationen blir ännu tydligare när koldioxidhalterna jämförs med de globala havstemperaturerna.

De antropogena utsläppen av koldioxid har ökat monotont under hela 1900-talet. Därför finns det bara en rimlig tolkning av de observationer Beck sammanfattat och utvärderat. Koldioxidhaltens observerade toppvärden runt 1940 har orsakats av den föregående temperaturhöjningen och skulle kunna återspegla den termiska avgasning som en temperaturhöjning med nödvändighet måste ge upphov till. Toppen runt 1940 svarar mot en ökning av koldioxidhalten med cirka 60 ppm på två decennier för en temperaturökning på ungefär 0,3 ˚C.

De kemiskt baserade analyserna leder alltså till likartade slutsatser som klyvöppningsstudierna. Luftens koldioxidhalt har varit högre och varierat långt kraftigare än vad IPCC anser. Variationerna är korrelerade med oceanernas temperaturutvecklingen och skulle kunna återspegla temperaturberoendet av koldioxidens vattenlöslighet. Temperatureffekten på luftens koldioxidhalt tycks enligt Becks data kunna vara uppemot 200 ppm/grad, dvs. tjugo gånger starkare än vad som kan utläsas av iskärneanalyserna.

Becks data och slutsatser har av lättförståeliga skäl blivit starkt kritiserade av alarmister.69 Man har betraktat det som orimligt och i det närmaste fysikaliskt omöjligt att koldioxidhalten skulle kunna ändras med 60 ppm på några decennier. Var skulle all den koldioxiden komma från, och vart skulle den försvinna? 60 ppm är ungefär 120 GtC, lika mycket som den totala mängd fossil koldioxid vi släppt ut under senare hälften av 1900-talet.

Själv ser jag inget orimligt i Becks diagram. Koldioxiden som byggt upp 1940 års topp skulle mycket väl ha kunnat komma från oceanerna. Dessa innehåller enligt IPCC:s kolcykeldata
38 000 GtC koldioxid, varav 90 GtC årligen utbyts med atmosfären. Detta utbytesflöde är tillräckligt stort för att kunna medge en ändring av mängden atmosfärisk koldioxid med 120 GtC under 20 år som svar på temperaturdrivna förändringar av jämviktsläget.

Tillförlitligheten av Becks data stöds av att de kemiska analyserna vid slutet av 1950-talet gett samma värden som Mauna Loa-mätningarna. Likväl finns det kritiker som hävdar att Beck sammanställt observationer som överskattar koldioxidnivåerna, eftersom många av resultaten erhållits vid kontinentala mätstationer. Låt gå för att så är fallet. Lämpligen korrigerar vi då Becks kurva genom att sänka den med, säg, 30 ppm över hela tidsperioden och får ändå fram en topp runt år 1940.

Tillförlitligheten av toppens toppvärden kan ifrågasättas, men toppens existensen tycks väl belagd enligt de arbeten Beck hänvisar till. Mätningar med väderballonger och väderraketer har pekat på kraftigt förhöjda halter av atmosfärisk koldioxid under 1930-talet, likaså mätningar till havs. Under 1930-talets tyska forskningsexpeditioner till Nordatlanten och Norra Ishavet fann man koldioxidhalter upp mot 420 ppm, trots att mätningarna genomfördes fjärran från mänskliga utsläppskällor. Varför skulle dessa direkta mätvärden från polarområden vara mindre beaktansvärda än de indirekta värden som erhållits genom analys av iskärnor från polarområden?

Det finns mängder av kvalificerade vetenskapliga studier av luftens koldioxidhalt från tiden före 1960. Beck bör hedras för att han har dragit uppmärksamhet till detta och för att han lagt ner möda på att söka utvärdera de erhållna resultaten. IPCC borde ha gjort detsamma. I stället föredrar man att negligera ett helt sekels kemiska bestämningar av atmosfärens koldioxidhalt eftersom resultaten inte är förenliga med den alarmistiska bandyklubbsbilden av koldioxidnivåns historiska utveckling.


69  
G. Hoffman, 2007, http://www.realclimate.org/index.php/archives/2007/05/beck-to-the-future/

 


8.9   De årliga oscillationerna av luftens koldioxidhalt

Numera registreras lufthalten av koldioxid kontinuerligt vid ett tiotal mätstationer. Flertalet ligger på öar i Stilla Havet, utplacerade på olika breddgrader mellan Arktis och Antarktis. Vid samtliga stationer har man funnit att mätvärdena uppvisar oscillationer med perioden ett år. Det illustreras av de typiska mätresultaten i Bild 39, erhållna vid Arktis, Mauna Loa och Sydpolen.

39 keeling oscillation

Den mest kända och oftast presenterade mätkurvan kommer från Mauna Loa-stationen. Där sjunker koldioxidhalten under sommarhalvåret och stiger under vinterhalvåret. Detta hänför IPCC till landväxternas förbrukning av koldioxid under växtperioden. Större delen av landvegetationen återfinns nämligen på norra halvklotet och växer som bäst när det är sommar där. Skeptiker har påpekat att man i så fall lika gärna kan se fluktuationerna som ett resultat av termisk avgasning. Större delen av jordens oceaner återfinns nämligen på södra halvklotet och binder koldioxid som starkast när det är vinter där och sommar vid Mauna Loa. Båda synsätten grundar sig på tanken att koldioxidhaltens årliga variationer representerar ett globalt fenomen.

Skulle så vara fallet, borde alla kurvorna i Bild 39 se likadana ut. Det gör de inte. Oscillationerna på södra halvklotet är inte ens i fas med dem på norra halvklotet, utan topparna i Mauna Loa-kurvan inträffar när kurvan från Sydpolen når sina årliga bottenvärden. Därav kan man dra slutsatsen att koldioxidhalternas årstidsvariation är ett lokalt fenomen som i första hand återspeglar vilka förhållanden som råder vid mätstationen.

Mätstationerna har avsiktligt förlagts till platser där landvegetationens inverkan på mätresultaten kan förväntas vara ringa. Det talar för att de årliga oscillationerna företrädesvis återspeglar temperaturens inverkan på koldioxidutbytet mellan luft och hav, antingen på grund av termisk avgasning eller till följd av årstidsväxlingar i den marina vegetationen. Havsvegetationen anses svara för hälften av den totala koldioxidfixeringen inom biosfären,70 och har troligen ett större inflytande än landväxtligheten på koldioxidhalterna vid mätstationerna.

Några år före sin död genomförde Charles Keeling en sista sammanfattande analys av de koldioxiddata han insamlat vid Mauna Loa och andra mätstationer.71 Av analysen framgick att en mångfald effekter kan ge svåruppskattade bidrag i olika riktning till årliga variationer av luftens koldioxidhalt. Därför ger Keelingkurvans årliga oscillationer inte något lättåtkomlig information om den termiska avgasningens storlek. Men variationerna av Keelingkurvans långsiktiga trend är mera informativa, vilket efterföljande avsnitt belyser.

 

70   P. Falkowski & J. Raven, 1997, Aquatic Photosynthesis, Blackwell Science
71   C. D. Keeling et al., 2001, Scribbs Institution of Oceanography Reference No. 01-06

 


8.10   Temperaturens effekt på luftens koldioxidhalt

Keelingkurvans långsiktiga trend får man fram genom att årstidsutjämna kurvan. Analys av den långsiktiga trenden har visat att det föreligger starka fluktuationer av farten varmed luftens koldioxidhalt ökat. Dessa fluktuationer har befunnits vara positivt korrelerade med oceanernas globala ytvattentemperatur. I sin sammanfattande analys illustrerade Keeling detta med resultaten i Bild 40, där den röda kurvan visar havstemperaturen och den gröna hastigheten av ökningen av luftens koldioxidhalt. Keeling påpekade att snabbt stigande lufthalter av koldioxid ända sedan mätningarna vid Mauna Loa påbörjades befunnits vara kopplade till förhöjda havstemperaturer.

40 keeling multiannual

Keeling själv drog slutsatsen att perioderna med snabbt stigande koldioxidhalter inte har något med de antropogena koldioxidutsläppen att göra, utan återspeglar naturliga temperatur-variationer som främst härrör från Stilla Havets Södra Oscillation (El Niño). Vidare kan man notera att växtvärldens svar på temperaturvariationer är negativt korrelerad med luftens koldioxidhalt; högre temperaturer ger ökad tillväxt och förbrukning av koldioxid. Därför verkar det troligt att den observerade positiva korrelationen mellan kurvorna i Bild 40 härrör från termisk avgasning av oceanerna och därmed bör ge information om effektens styrka.

Klimatologen Roy Spencer har tagit fasta på detta och på sin internet-hemsida redogjort för en regressionsanalys av sambandet mellan havens ytvattentemperatur och Keelingkurvans El Niño-fluktuationer.72 Genom att dela upp koldioxidhaltens ökningsfart i en temperaturberoende del och en konstant del fann han att den förra svarar för 86% av koldioxidhaltens långsiktiga ökning. Översatt till 1900-talets förhållanden (80 ppm förhöjd koldioxidhalt och 0,7 graders global uppvärmning) skulle detta ge värdet 0,86×80/0,7 ≈ 100 ppm/grad för den termiska avgasningens temperaturkänslighet.


72  
R. Spencer, 2009, http://www.drroyspencer.com/2009/01/increasing

 


8.11   Mätningar av C13-halter

Charles Keeling var medveten om att avgasning av oceanerna kan bidraga till såväl den långsiktiga ökningen av atmosfärens koldioxidhalt som till årtidsfluktuationerna. Han introducerade därför mätningar av kolreservoarers halt av isotopen C13 som en metod att kunna särskilja bidragen för olika källor.

Metoden grundar sig på skillnaden i molekylvikt mellan C12- och C13-isotoperna. Denna skillnad medför att C12-koldioxid vanligen reagerar aningen snabbare än C13-koldioxid i utbytesreaktioner. Växternas fotosyntetiska koldioxidfixering förlöper till exempel snabbast med C12-koldioxid.

Kvoten C13/C12 är därför något lägre i biosfärens kolföreningar (samt i fossila bränslen vilka härstammar från växtvärlden) än i atmosfärens koldioxid. Underskottet av C13 mäts vanligen i form av ett standardiserat värde betecknat ∂13C. Detta brukar anges till –26‰ för biosfären och fossila bränslen, samt till –7‰ för koldioxid i atmosfären och hydrosfären när dessa är i isotopisk jämvikt.

Luftanalyser har visat att ∂13C-värdet för atmosfärisk koldioxid minskat från cirka –7,6 till –8,3‰ sedan mätningarna påbörjades 1977. Alla är överens om att detta beror på att en del av våra utsläpp av fossil koldioxid har stannat kvar i luften. Men hur stor är den delen?

IPCC har angivit att ungefär en femtedel av atmosfärens koldioxid är av fossilt ursprung. Då borde man förvänta sig att atmosfärens ∂13C skulle vara 0,2*(–26) + 0,8*(–7) ≈ –11‰, påpekar skeptiker som geokemisten Tom Segalstad.73 Att de uppmätta värdena inte överstiger –8,3‰ tyder enligt samma resonemang på att mängden luftburen fossil koldioxid aldrig överstigit 7%.

Det inser även alarmister, varför man på den sidan ägnat mycken möda åt att försöka förklara varför de uppmätta värdena av luftens ∂13C inte är så låga som de enligt kalkylen ovan borde vara. Sådana forskningsinsatser har klargjort att tolkningen av uppmätta ∂13C-värden är synnerligen problematisk.

Det är inte bara så att olika kolreservoarer uppvisar olika värden på ∂13C, utan värdena varierar även inom en och samma reservoar. C13-underskottet i biosfärens kolföreningar kan vara så lågt som 5 ‰ upp till så högt som 27‰ beroende på mekanismen för växtens koldioxidfixering. Värdet på ∂13C kan till och med variera för en och samma växtart beroende på temperaturförhållanden, näringstillgång och vattentillförsel. Fossila bränslen har i motsvarande grad olika ∂13C-värden beroende på när och var de bildats, och om det rör sig om kol, olja eller gas. Havens ∂13C-värden uppvisar stora och föga systematiska variationer beroende på var de uppmätts.

Dessutom pågår det ett ständigt och stort utbyte av koldioxid mellan reservoarerna. C13-signalen från nyttjandet av fossila bränslen maskeras av att biosfären årligen frisätter femton gånger större mängder koldioxid med ett motsvarande C13-underskott. En tredjedel av atmosfärens koldioxid omsätts årligen (Avsnitt 7.2), vilket medför att C13-signalerna från olika reservoarer effektivt omblandas. Kommer därtill att koldioxidutbytet mellan luft och hav är en av de många processer där C12- och C13-koldioxid uppvisar olika utbyteshastighet enligt förhållanden som till råga på allt varierar med den lokala temperaturen.

Alla dessa komplikationer innebär enligt min mening att uppmätta ∂13C-värden inte kan tolkas tillförlitligt, i varje fall inte ur kvantitativ aspekt. Tolkningssvårigheterna belyses klart av att såväl alarmister som skeptiker, utgående från samma ∂13C-observationer, kommer fram till att dessa falsifierar den motsatta sidans hypoteser.74

Mera specifikt hävdar många alarmister att Keelings C13-mätningar har uteslutit möjligheten att Mauna Loa-kurvans fluktuationer återspeglar termisk avgasning av oceanerna. Det var inte den slutsats Keeling själv drog i sin sammanfattande analys av data från Mauna Loa och andra mätstationer. Tvärtom utpekade Keeling specifikt avgasning av oceanerna som en möjlig delförklaring till de observationer som gjorts. Hans grundliga analys ger många exempel på hur svårt det är att tolka föreliggande C13-data.

Likväl har det de senaste decennierna publicerats mängder av C13-data och dragits ett otal osäkra slutsatser från sådana data. Det är signifikativt för ett allmänt fenomen inom empirisk forskning. När man inte kan tolka data säkert, kan man tolka dem som man vill. Så länge tolkningsosäkerheten kvarstår ger detta upphov till många publikationer. Att sovra ut vilka metoder som ger användbar information är ett normalt inslag i den vetenskapliga processen och kan dra ut på tiden.

 

73   T. Segalstad, 1996, in The Global Warming Debate  http://www.co2web.info/ESEFVO1.pdf
74   Z. Jaworowski, 1997, 21st Century Science and Technology Spring 1997 p.42

 


8.12   Termisk avgasning är en felande koldioxidkälla

Analyserna av luftinneslutningar i iskärnor har gett resultat som tycks underskatta luftens halt av koldioxid i förgången tid. IPCC konstaterar i 2007-års rapport att andra indirekta metoder att skatta historiska koldioxidhalter ger betydligt högre värden än iskärneanalyserna. Det har även de direkt uppmätta halterna i polarområden gjort, enligt de resultat från 1930-talet som Beck har uppmärksammat (Avsnitt 8.8).

En analog diskrepans, vilken likaså kan förklaras med att iskärneanalyser underskattar luftens halt av koldioxid, föreligger beträffande sambandet mellan temperaturändringar och koldioxidhalten. Iskärneanalyser (Avsnitt 8.2) leder till känslighetsmåttet 10 ppm/grad. Botanikernas klyvöppningsstudier (Avsnitt 8.7), direkta kemiska luftanalyser under 1900-talets första hälft (avsnitt 8.8), liksom Spencers analys av Keelingkurvans El Niño-fluktuationer (avsnitt 8.10) tyder på att känsligheten snarare är i storleksordningen 100 ppm/grad.

Därmed tycks en väsentlig felande koldioxidkälla i IPCC:s kolcykelbudget ha identifierats. IPCC har negligerat temperaturens effekt på luftens koldioxidhalt, dvs. betraktat den termiska koldioxid-avgasningen under 1900-talets globala uppvärmning som försumbar. Resultaten som diskuterats i detta och föregående kapitel tyder snarare på att termisk avgasning skulle kunna vara det huvudsakliga skälet till att luftens koldioxidhalt ökat under 1900-talet.

Såväl antropogena utsläpp som termisk avgasning har med säkerhet bidragit till den observerade ökningen av luftens koldioxidhalt under 1900-talet. Ingendera av dessa säkerställda koldioxidkällor har kunnat påvisas vara försumbar, utan man står inför problemet att söka skatta hur stort bidraget från respektive källa har varit. Nästa kapitel beskriver hur man kan tackla detta problem genom matematisk modellering av de kolcykelobservationer som gjorts.