NESSUNA PROVA SPERIMENTALE SIGNIFICATIVA DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO ANTROPOGENICO

J. Kauppinen e P. Malmi

Astratto. In questo articolo dimostreremo che i modelli GCM utilizzati nel rapporto AR5 dell’IPCC non riescono a calcolare le influenze dei cambiamenti della bassa nuvolosità sulla temperatura globale. Questo è il motivo per cui quei modelli danno una variazione di temperatura naturale molto piccola, lasciando una variazione molto grande per il contributo dei gas serra nella temperatura osservata. Questo è il motivo per cui l’IPCC deve utilizzare una sensibilità molto grande per compensare una componente naturale troppo piccola. Inoltre devono tralasciare il forte feedback negativo dovuto alle nuvole per aumentare la sensibilità.

Questo documento dimostra che i cambiamenti nella frazione di bassa copertura nuvolosa controllano nella pratica la temperatura globale.

  1. Introduzione
    La sensibilità al clima ha un’incertezza estremamente grande nella letteratura scientifica. I valori più piccoli stimati sono molto vicini allo zero mentre quelli più alti sono addirittura di 9 gradi Celsius per un raddoppio della CO2. La maggior parte degli articoli utilizza modelli teorici di circolazione generale (GCM) per la stima. Questi modelli danno sensibilità molto grandi con un intervallo di incertezza molto ampio. In genere i valori di sensibilità sono compresi tra 2 e 5 gradi. L’IPCC utilizza questi documenti per stimare le anomalie della temperatura globale e la sensibilità al clima. Tuttavia, ci sono molti articoli in cui si stimano sensibilità inferiori a un grado senza utilizzare GCM. Il problema di fondo è ancora una prova sperimentale mancante della sensibilità al clima. Uno degli autori (JK) ha lavorato come revisore esperto del rapporto IPCC AR5. Uno dei suoi commenti riguardava la mancanza di prove sperimentali per la sensibilità molto ampia presentata nel rapporto [1]. In risposta al commento, l’IPCC afferma che esiste un’evidenza osservativa, ad esempio nella sintesi tecnica del rapporto. In questo articolo studieremo attentamente il caso.
  2. La bassa nuvolosità controlla praticamente la temperatura globale
    Il compito fondamentale è dividere l’anomalia della temperatura globale osservata in due parti: la componente naturale e la parte dovuta ai gas serra. Per studiare la risposta dobbiamo ripresentare la Figura TS.12 dal Technical Summary del rapporto IPCC AR5 (1). Questa figura è la Figura 1. Qui evidenziamo la sottofigura “Terra e superficie oceanica” nella Figura 1. Solo la curva nera è un’anomalia della temperatura osservata in quella figura. Le buste rosse e blu sono calcolate utilizzando modelli climatici. Non consideriamo i risultati computazionali come prove sperimentali. Soprattutto i risultati ottenuti dai modelli climatici sono discutibili perché i risultati sono in conflitto tra loro.
Figura 1. Figura TS.12 a pagina 74 del riepilogo tecnico di
il quinto rapporto di valutazione dell’IPCC (AR5).

Nella Figura 2 vediamo l’anomalia della temperatura globale osservata (rosso) e le variazioni globali della bassa nuvolosità (blu). Queste osservazioni sperimentali indicano che un aumento dell’1% della frazione di bassa copertura nuvolosa fa diminuire la temperatura di 0,11°C.
Questo numero è in ottimo accordo con la teoria fornita negli articoli [3, 2, 4]. Utilizzando questo risultato siamo in grado di presentare l’anomalia naturale della temperatura moltiplicando le variazioni della bassa nuvolosità per −0,11°C/%. Questo contributo naturale (blu) è mostrato in Figura 3 sovrapposto all’anomalia di temperatura osservata (rosso). Come possiamo vedere, non c’è spazio per il contributo dei gas serra, cioè la forzatura antropica, all’interno di questa accuratezza sperimentale. Nonostante l’anomalia mensile della temperatura sia molto rumorosa è facile notare un paio di periodi decrescenti nell’andamento crescente della temperatura. Questo comportamento non può essere spiegato dalla concentrazione monotonicamente crescente di CO2 e sembra essere ben oltre l’accuratezza dei modelli climatici.

Figura 2. [2] L’anomalia della temperatura globale (rosso) e la bassa nuvolosità globale cambia (blu) in base alle osservazioni. Le anomalie sono tra l’estate 1983 e l’estate 2008. La risoluzione temporale dei dati è di un mese, ma viene tolto il segnale stagionale. Lo zero corrisponde a circa 15°C per la temperatura e il 26% per la bassa nuvolosità.

La curva rossa nelle Figure 2 e 3 corrisponde alla curva nera, tra gli anni 1983 e 2008, nella figura 3 “Terra e superficie oceanica”. Se le nuvole e la CO2 sono state prese in considerazione correttamente nei modelli climatici, entrambi gli inviluppi blu e rosso dovrebbero sovrapporsi alla curva nera osservata. Come vediamo la tendenza della busta blu è più come una diminuzione. Suggeriamo che ciò sia dovuto a un’elaborazione errata o mancante del contributo della bassa nuvolosità. Nel rapporto AR5 si riconosce persino che le nuvole basse danno la maggiore incertezza nel calcolo. Nonostante questo, l’IPCC presume ancora che la differenza tra le buste blu e rosse nella Figura 1 sia il contributo dei gas serra.
Sfortunatamente, l’intervallo di tempo (1983–2008) nella figura 2 è limitato a 25 anni a causa della mancanza di dati sulla bassa nuvolosità. Durante questo periodo di tempo la concentrazione di CO2 è aumentata da 343 ppm a 386 ppm ed entrambe le Figure 1 (IPCC) e 2 mostrano l’aumento di temperatura osservato di circa 0,4°C. L’effettiva variazione della temperatura globale, quando la concentrazione di CO2 sale da C0 a C, è

dove ∆T2CO2 è la variazione della temperatura globale, quando la concentrazione di CO2 è raddoppiata e ∆c è la variazione della frazione di bassa nuvolosità. Il primo e il secondo termine sono rispettivamente i contributi di CO2 [5] e le nuvole basse. Usando la sensibilità ∆T2CO2 = 0,24°C derivata negli articoli [3, 2, 4], il contributo dei gas serra alla temperatura è solo di circa 0,04°C secondo il primo termine dell’equazione precedente. Questo è il motivo per cui non vediamo questo piccolo aumento della temperatura nella Figura 3, dove l’anomalia della temperatura è piuttosto rumorosa con una risoluzione temporale di un mese. Si vede chiaramente nella Figura 2 che le anomalie rosse e blu sono come immagini speculari. Ciò significa che il primo termine è molto più piccolo del valore assoluto del secondo termine (11°C · ∆c) nell’equazione (1).

Figura 3. [2] Anomalia della temperatura naturale globale (blu) sovrapposta all’anomalia della temperatura osservata (rossa). L’anomalia blu è derivata utilizzando i dati della bassa copertura nuvolosa osservati dalla Figura 2. Ci sono una mezza dozzina di picchi fantasma molto acuti nell’anomalia di temperatura osservata (rossa). Si vedono chiaramente l’eruzione del Pinatubo e il forte El Niño.

Risulta che le variazioni dell’umidità relativa e della bassa nuvolosità dipendono l’una dall’altra [4]. Quindi, invece di una bassa nuvolosità possiamo usare le variazioni dell’umidità relativa per derivare l’anomalia naturale della temperatura.
Secondo le osservazioni un aumento dell’1% dell’umidità relativa fa diminuire la temperatura di 0,15°C, e di conseguenza l’ultimo termine dell’equazione sopra può essere approssimato di −15°C∆φ, dove ∆φ è la variazione dell’umidità relativa a l’altitudine delle nuvole basse.
La figura 4 mostra la somma delle variazioni di temperatura dovute ai contributi naturali e di CO2 rispetto all’anomalia di temperatura osservata. La componente naturale è stata calcolata utilizzando le variazioni dell’umidità relativa. Ora vediamo che la forzatura naturale non spiega completamente l’anomalia di temperatura osservata. Quindi dobbiamo aggiungere il contributo della CO2 (linea verde), perché l’intervallo di tempo è ora di 40 anni (1970-2010). La concentrazione di CO2 è ora aumentata da 326 ppm a 389 ppm. La linea verde è stata calcolata utilizzando la sensibilità 0,24°C, che sembra essere corretta. Nella Fig. 4 vediamo chiaramente come un cambiamento nell’umidità relativa possa modellare il forte minimo di temperatura intorno all’anno 1975. Questo è impossibile da interpretare dalla concentrazione di CO2.

Figura 4. [2] Anomalia della temperatura media globale osservata (rosso), anomalia calcolata (blu), che è la somma dei contributi naturali e di anidride carbonica. La linea verde è semplicemente il contributo di CO2. La componente naturale è derivata utilizzando i cambiamenti osservati nell’umidità relativa. La risoluzione temporale è di un anno.

La sensibilità climatica dell’IPCC è di circa un ordine di grandezza troppo alta, perché nei modelli climatici manca un forte feedback negativo delle nuvole. Se prestiamo attenzione al fatto che solo una piccola parte dell’aumentata concentrazione di CO2 è antropica, dobbiamo riconoscere che il cambiamento climatico antropogenico non esiste nella pratica. La maggior parte della CO2 extra viene emessa dagli oceani [6], secondo la legge di Henry. Le nuvole basse controllano praticamente la temperatura media globale.

Negli ultimi cento anni a causa della CO2 la temperatura è aumentata di circa 0,1°C. Il contributo umano è stato di circa 0,01°C.

  1. Conclusione
    Abbiamo dimostrato che i modelli GCM utilizzati nel rapporto IPCC AR5 non sono in grado di calcolare correttamente la componente naturale inclusa nella temperatura globale osservata. Il motivo è che i modelli non riescono a ricavare le influenze della bassa frazione di copertura nuvolosa sulla temperatura globale. Una componente naturale troppo piccola si traduce in una porzione troppo grande per il contributo dei gas serra come l’anidride carbonica. Ecco perché l’IPCC rappresenta la sensibilità climatica più di un ordine di grandezza maggiore della nostra sensibilità 0,24°C. Poiché la parte antropica dell’aumento di CO2 è inferiore al 10%, non abbiamo praticamente alcun cambiamento climatico di origine antropica. Le nuvole basse controllano principalmente la temperatura globale.

Riferimenti

[1] T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, L.V. Alexander, S.K. Allen, N.L. Bindoff, F.-M. Breon, J.A. Chiesa, U. Cubasch, S. Emori, P. Forster, P. Friedlingstein, N. Gillett, J.M. Gregory, D.L. Hartmann, E. Jansen, B. Kirtman, R. Knutti, K. Krishna Kumar, P. Lemke, J. Marotzke, V. Masson-Delmotte, G.A. Meehl, I.I. Mokhov, S. Piao, V. Ramaswamy, D.Randall, M. Rhein, M. Rojas, C. Sabine, D. Shindell, L.D. Talley, D.G. Vaughan e S.-P. Xie. Riepilogo tecnico, sezione del libro TS, pagina 33115. Cambridge University Press, Cambridge, Regno Unito e New York, NY, USA, 2013.
[2] J. Kauppinen, J. Heinonen e P. Malmi. Influenza dell’umidità relativa e delle nuvole sulla temperatura superficiale media globale. Energia e ambiente, 25 (2): 389–399, 2014.
[3] J. Kauppinen, J. Heinonen e P. Malmi. Parti principali del cambiamento climatico; approccio fisico. International Review of Physics, 5 (5): 260-270, 2011.
[4] J. Kauppinen e P. Malmi. Principali fattori di feedback ed effetti della nuvolosità e dell’umidità relativa sul clima. arXiv e-print, pagina arXiv: 1812.11547, dicembre 2018.
[5] G. Myhre, E. J. Highwood, K. P. Shine e F. Stordal. Nuove stime del forzante radiativo dovuto a gas serra ben miscelati. Geophysical Research Letters, 25 (14): 2715–2718, 1998.
[6] J. Kauppinen e P. Malmi. Da pubblicare.

Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Turku
Indirizzo e-mail: jyrkau@utu.fi

https://arxiv.org/abs/1907.00165

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