Artikkelissa "Cooling of the global ocean since 2003" (Loehle 2009) katsotaan Argon mittauksia meren lämpösisällöstä. Argo on verkosto, jossa on yli 3000 meren yläosien lämpötilaa ja suolaisuutta mittaavaa lauttaa siroteltuna eri puolille maailmaa. Loehle löytää viilenevän trendin vuodesta 2003 vuoteen 2008.

Kuva 1: Lämpösisältö tasoitettuna 1-2-1 -suotimella ja päälle on laitettu parhaan sovituksen mallin lineaarisen trendin osuus (kulmakerroin = -0.35 x 10²² J/yr)

Koska meret sisältävät noin 80 % ilmaston kokonaisenergiasta, meren lämpösisältö on hyvä mitta sille, mitä ilmastollemme on tapahtumassa. Niinpä viimeaikainen meren viileneminen on saanut jotkut päättelemään, että ilmaston lämpeneminen on pysähtynyt. Luultavasti selväsanaisin artikkeli aiheesta on William DiPuccion "The Global Warming Hypothesis and Ocean Heat". Hänen logiikkansa etenee seuraavasti:

1. Ihmisperäisen ilmaston lämpenemisen hypoteesi sanoo, että meren lämpösisällön pitäisi kasvaa melko tasaisesti ja keskeytymättä (monotonisesti), jos ei ole tulivuorenpurkauksia
2. Meri on viilentynyt vuoden 2003 jälkeen
3. Niinpä ihmisperäisen ilmaston lämpenemisen hypoteesi on joko väärin tai perusteiltaan puuttellinen

Katsotaanpa kohtia yksi ja kaksi hiukan tarkemmin.

1. Kasvaako meren lämpösisältö monotonisesti vuodesta toiseen?

Jos ilmastoon kertyy tasaisesti lämpöä, tarkoittaako se, että meren lämpösisällössä näkyy myös monotoninen vakaa trendi? Tähän vastataksemme meidän täytyy katsoa meren lämpösisällön havaintoja viimeisen 40 vuoden ajalta.

Kuva 2: Globaali meren lämpösisältö vuodesta 1955 vuoteen 2008. Sininen viiva on vuotuinen meren lämpösisältö 0–700 m:n kerrokselle (Levitus 2008). Punainen viiva on stratosfäärin optisen syvyyden keskiarvo, joka osoittaa suurien tulivuorenpurkauksien tapahtuma-aikoja (NASA GISS, data loppuu vuoteen 1999).

Pitempi mittaussarja näyttää lyhytaikaista vaihtelua pitkän ajan lämpenemistrendin päällä. Tulivuorenpurkaukset (näytetty punaisella stratosfäärin optisena syvyytenä) aiheuttavat lyhytaikaisen, muutaman vuoden viilenemisen. Vaihtelua aiheuttavat myös jaksolliset ilmiöt kuten El Nino. Ei ole poikkeuksellista, että lämpenemistrendi hidastuu tai jopa kääntyy viilenemiseksi muutaman vuoden ajaksi. Lisää lyhytaikaisen meren viilenemisen syistä...

2. Onko meri viilentynyt vuoden 2003 jälkeen?

Meren lämpöä mitataan lautoilla, joiden mittauslaitteet vajoavat meren syvyyksiin mitaten veden lämpötilan eri syvyyksissä. Täydellisin järjestelmä on Argo-verkosto, joka on otettu asteittain käyttöön vuosien 2003 ja 2007 välillä, ja jossa on 3388 lauttaa levitettynä ympäri maapalloa.

Meren lämpösisällön mittaamisessa on ollut monia vaikeuksia. Kertakäyttöisiä syvyyslämpömittareita (Expendable bathythermograph, XBT) käytettiin meren lämpötilan mittaamiseen ennen Argo-verkoston käyttöönottoa. XBT:iden on havaittu näyttävän liikaa lämpenemistä, joten lämpimämmän XBT-datan yhdistäminen myöhempään Argo-dataan aiheutti sen, että viimeisimmät lämpötilatrendit näyttivät liikaa viilenemistä (siitä lisää täällä). Lisäksi joillakin Argo-lautoilla on ollut ongelmia paineantureiden kanssa, mikä on aiheuttanut lisää ylimääräistä viilenemistä.

Loehle 2009 käyttää Josh Willisin tekemää Argo-datan rekonstruktiota (Willis 2008). Leuliette 2009 on tehnyt toisen analyysin samasta Argon raakadatasta. Kuvassa 3 Willis 2008 ja Leuliette 2009 ovat vertailussa:

Kuva 3: Kuukausittaiset vaihtelut globaalissa keskimääräisessä meren pinnan tasossa Willisin 2008 laskemana (harmaa viiva) ja Leulietten 2009 laskemana (musta viiva).

Willisillä näkyy viilenevä trendi vuoden 2004 jälkeen, kun taas Leuliettella näkyy lämpenevä trendi. Ensisijainen ero näiden kahden välillä löytyy Argon mittaussarjasta varhaisesta vaiheesta, kun vähemmän Argo-lauttoja oli otettu käyttöön. Leuliette 2009 ehdottaa, että ero näiden kahden välillä näyttäisi johtuvan vähemmistä mittauksista ja eroista mittausdatan käsittelyssä. Kumpi datasarjoista on sitten tarkempi?

Kun kahdessa tutkimuksessa saadaan erilaiset tulokset, riippumattomasti määritelty mittaussarja on käyttökelpoinen tilanteen ratkaisija. Argon datan lisäksi Cazenave 2009 tekee kaksi riippumatonta arviota meren lämmöstä. Merenpinnan nousu koostuu kahdesta osasta: sulavan jään aiheuttamasta massan muutoksesta ja meren tiheyden muutoksesta johtuvasta laajenemisesta. Lämpölaajeneminen on päätekijä tiheyden muutoksesta johtuvassa laajenemisessa (suolaisuus on myös pienessä roolissa), joten meren pinnan tason muutokset tiheyden muutoksista on yksi keino mitata meren lämpösisältöä.

Ensimmäisessä rekonstruktiossa käytetään satelliittien painovoimamittauksia meren massan muutoksien laskemiseen. Sitten he vähentävät massasta aiheutuvan meren pinnan nousun kokonaisnoususta, jolloin jäljelle jää tiheyden muutoksesta aiheutuva meren pinnan nousu. Toisessa rekonstruktiossa satelliittien painovoimamittauksia käytetään maan päällä olevan jään ja veden massan muutoksien laskemiseen. Tästä aiheutuva meren pinnan nousu vähennetään kokonaisnoususta, jolloin jäljelle jää toinen arvio tiheyden muutoksesta aiheutuvasta meren pinnan noususta. Molemmat rekonstruktiot näyttävät tilastollisesti merkitsevää lämpenevää trendiä.

Argosta saa kaksi mittaussarjaa: reaaliaikainen, missä data on tarjolla melkein heti, ja viivästetty, jolle tehdään tarkemmat tarkistukset. Cazenave käyttää ainoastaan mittauksia, joille on tehty parhaimmanlaatuiset tarkastukset (lähestymistapa, jonka Surfacestationsin porukka varmasti hyväksyisi). Argon trendi vastaa hyvin kahta muuta rekonstruktiota.

Kuva 4: Kolme rekonstruktiota tiheyden muutoksien määrittelemästä meren pinnan tasosta, joista vuodenaikojen vaihtelu on poistettu. Sininen käyrä on arvioitu ero korkeusmittauksien ja GRACE-pohjaisen meren massan välillä. Vihreä käyrä on arvioitu ero korkeusmittauksien ja maan päällä olevien jään ja veden vaikutuksen välillä. Punainen käyrä: ARGO-pohjainen arvio (Cazenave 2009).

Tavallinen virhe ilmastosta keskusteltaessa on keskittyä ongelman pieneen osa-alueeseen ja jättää kokonaiskuva huomiotta. Meren viilenemisväitteissä tämä virhe tehdään kahteen kertaan. Ensinnäkin siinä tarkastellaan dataa kuudelta vuodelta ja jätetään viimeisen 40 vuoden aikainen lämpeneminen huomiotta. Toiseksi siinä luotetaan vain yhteen tiettyyn rekonstruktioon, joka näyttää viilenemistä, kun toiset tulokset ja riiippumattomat analyysit osoittavat lievää lämpenemistä.

Pääasia on se, että meren lämmön määrittämisessä on vielä paljon epävarmuutta. Yleensä eri rekonstruktiot näyttävät samaa pitkän ajan trendiä, mutta eivät aina näytä samaa tulosta muutamien vuosien ajalle. Epävarmuus tarkoittaa, ettei ole mahdollista päätellä varmasti meren viilenevän. Riippumaton analyysi näyttäisi osoittavan, että viimeisen kuuden vuoden aikana meri on lämmennyt vähemmän kuin pitkän ajan trendi, mutta on silti lämmennyt tilastollisesti merkitsevästi.