2.6 Uppmätta temperaturvariationer sedan 1850
Har jordklotets temperatur förändrats i enlighet med de kunskaper vi har om växthusgasernas roll för klimatet? För att få svar på den frågan krävs noggrann dokumentation av jordens temperatur, åtminstone sedan den industriella revolutionens början, men helst från ännu längre tid tillbaka.
År 1722 började Anders Celsius dokumentera mätningar av temperaturen i Uppsala med sin nyligen konstruerade termometer. Sedan dess har det skett en ständig förbättring av tekniken för temperaturmätning. Figur 12 visar en sammanställning av globala mätdata från 1850 och framåt, där de röda punkterna utgör årsmedelvärden. Sammanställningen är utförd vid Berkeley University i Kalifornien. De senaste decenniernas data är baserade på mätningar från flera tusental mätstationer som är utplacerade så att de tillsammans skall ge bästa möjliga beskrivning av förändringar i jordens medeltemperatur. Ju längre tillbaka i tiden man går, desto färre stationer fanns och osäkerheten i medelvärdena är därmed större. Resultaten är också korrigerade för förändringar i instrument och förhållanden på mätplatserna. Ett problem är att många mätpunkter som på 1800-talet låg utanför tät bebyggelse idag ligger i städer. Vi vet idag att medeltemperaturen är högre i städer än i obebyggda områden, och detta måste man kompensera för när långa tidsserier presenteras.
Hur osäkerheten i mätvärdena minskat genom åren framgår tydligt genom de markerade konfidensintervallen för varje årsmedelvärde. Ett 95% konfidensintervall innebär att det är 95% sannolikhet att det rätta värdet ligger inom intervallet (osäkert om det är 95% eller 99% i diagrammet). I början av mätserien är osäkerhetsintervallen omkring 0,2 grader C men ligger idag omkring 0,05.
I detta diagram, liksom i de temperaturdata från IPCC som visas senare, läggs tonvikten vid temperaturförändringar genom åren. Därför utgår man från medelvärdet av en tidsserie, som då oftast sätts till noll i diagrammet, och jämför förändringar från detta medelvärde. I denna bild utgörs nollnivån av medelvärdet för åren 1850–1900, en period då mätsäkerheten anses ha uppnått en tillfredsställande nivå. Enligt diagrammet ligger medeltemperaturen idag ungefär 1,2 grader C över medelvärdet för åren 1850–1900 och har stigit c:a 1,0 grader C sedan 1960. På grund av att årsmedeltemperaturerna fluktuerar ganska mycket år från år är det viktigt att ha en relativt lång tidsserie som nollnivå. I diagrammet finns en antydan att fluktuationerna är större i början av tidsserien än i nutid, men det kan nog till stor del förklaras av att osäkerheten i mätningarna, konfidensintervallen, är större under tidigare år.
Efter år 1960 är variationen mellan närliggande år sällan större än 0,2 grader C, att jämföra med mätosäkerheten som är omkring 0,05 grader C. Växlingar i medeltemperatur mellan enskilda år beror på tillfälliga variationer i jordens väderförhållanden. För att man ska kunna tala om klimatförändringar måste det, enligt meteorologiska världsorganisationen (WHO) föreligga en tydlig trend över minst 30 år. Därför är temperaturökningen mellan 1960–2020 med stor säkerhet resultatet av en klimatförändring.
Uppmätta temperaturer från år 1850
Nästa diagram, i figur 2.6:2, är hämtat från IPCC:s rapport 2023. Det finns mycket information i den här bilden.
Den svarta linjen, som beskriver observationer, är i det närmaste identisk med diagrammet som visades i föregående bild och bygger troligen till största delen på samma mätningar.
Den bruna linjen visar något som är viktigt i dagens klimatforskning, nämligen datasimuleringar som bygger på matematiska modeller. För att testa modellerna prövar man hur väl de överensstämmer med kända temperaturförhållanden bakåt i tiden. Om de stämmer bra överens med observerade data är nästa steg att använda dem för att ge prognoser om framtidens klimat utifrån de ingångsdata som vi har idag. I det här fallet är det god överensstämmelse mellan modell och observerade data fram till år 2020, och modellen skulle därför kunna användas för en prognos av klimatet några decennier framåt. Detta förutsätter att det inte i framtiden uppkommer klimatfaktorer som inte ingår i modellen.
Det är också viktigt att visa den beräknade osäkerheten i modeller, något som ingår i modellens algoritmer, i detta fall illustrerad som en gul yta. Den skall tolkas som att det idag, enligt modellen, med 95% (ev. 99%) sannolikhet skett en temperaturstigning på 0,8–1,8 grader C i förhållande till medelvärdet 1850–1900.
Den blå kurvan visar resultatet av en simulering där effekten av människans tillförsel av växthusgaser tagits bort – en bedömd ”naturlig” utveckling av den globala medeltemperaturen. Som synes är den stabil omkring nollnivån.
Mätvärdena har stor noggrannhet
Källa
Figur 2.6:2 IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf