Periodiske eller tilfældige klimasvingninger?
Dansk lektor fra Niels Bohr Institutet angriber en norsk professors hypotese om, at den globale opvarmning skyldes naturlige klimaændringer. Læs også professorens svar på tiltale.

Skyldes den globale opvarmning kuldioxid eller naturlige klimasvingninger? (Foto: Colourbox)

Skyldes den globale opvarmning kuldioxid eller naturlige klimasvingninger? (Foto: Colourbox)

I Videnskab.dk's artikel Klimaforsker: Måne, Sol og planeter skyld i global opvarming sætter professor i geofysik Ole Humlum fra Oslo Universitet spørgsmålstegn ved, om den globale opvarmning virkelig er menneskeskabt, eller om den er et udtryk for naturlige processer. Hans argumenter tager udgangspunkt i en ny matematisk analyse af temperaturkurver fra bl.a. Grønland.

Ole Humlums analyse og fortolkning fik hård kritik af lektor Peter Ditlevsen (PD) fra Center for Is og Klima på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

I denne artikel uddyber Peter Ditlevsen, hvad det specifikt er, hans indvendinger går på, og Ole Humlum (OH) svarer efterfølgende på kritikken. For at artiklen giver mening i sig selv, vil der være et vist overlap mellem de citater, der blev bragt i den oprindelige artikel og denne opfølgende ’kommentar’.

PD: Professor ikke kritisk over for egne resultater

Lektor Peter Ditlevsen fra Center for Is og Klima på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet er negativ over for Ole Humlums resultater og synes ikke, de har gang på jord. Han mener, at Ole Humlum forbryder sig mod forskningens grundlæggende principper ved ikke at være kritisk over for sine egne resultater.

»Det er klart, at man i kaotiske temperaturkurver altid kan finde noget, der er periodisk. Du kan tage et hvilket som helst signal og dele det op i perioder. Men det, som man som forsker er nødt til at undersøge, er, om de spottede perioder er tilfældige eller reelle. Den fejl, som Humlum og hans kolleger begår, er at konkludere, at de fundne rytmer er udtryk for virkelige processer uden at tjekke, om det virkelig er tilfældet. Det hele står og falder med, om resultaterne er statistisk signifikante,« siger Peter Ditlevsen og kommer med et eksempel på sin pointe:

Forestil dig, at du har en lang måleserie. Hvis du vil bruge en Fourier-analyse til at spotte rytmer, nytter det ikke noget, at du bruger analyseværktøjet på hele serien. Du er nødt til at splitte analysen op og først bruge det matematiske værktøj på f.eks. den første halvdel af perioden og siden den anden halvdel. Finder du, at de samme perioder optræder i to dele af temperaturserien, sandsynliggør du, at du har spottet en reel rytme, der skyldes en naturlig cyklus. Går rytmen derimod ikke igen, er det, du har fundet, en tilfældighed og kan ikke være udtryk for en reel proces.

»Den slags tjek af egne analyser kan man formalisere ved hjælp af statistik, så man får en sandsynlighedsvurdering af den påståede sammenhæng,« siger Peter Ditlevsen.

Sådan et tjek har Ole Humlum og hans kolleger ifølge Peter Ditlevsen på sin vis foretaget ved at beregne, hvor sandsynligt det er, at de observerede perioder er opstået tilfældigt, såfremt klimaet ændrede sig helt tilfældigt fra det ene øjeblik til det næste – dette fænomen kaldes "hvid støj". Ole Humlum og hans kolleger finder, at sandsynligheden for denne situation er meget lille.

»Det er meget usansynligt at finde sådan en sammenhæng, og Ole Humlums og hans kollegers analyser viser bare, at vi kan afvise at klimaet kan beskrives som en "hvid støj". Det viste vi godt i forvejen: Befinder vi os i en kold periode, er chancen for, at det vedbliver med at være koldt en tid endnu, større end chancen for, at det pludselig bliver varmt og vice versa. Hvis vi tager disse effekter (korrelationer) med, er de fundne rytmer fuldstændigt tilfældige. I tekniske termer: Vi kan ikke afvise den nul-hypotese, at klimasignalet er en "rød støj". (Se definitation af rød og hvid støj i bunden af artiklen.)

PD: Én rytme dækker stor del af måleserie

Lektor Peter Ditlevsen mener, at forfatterne og de kolleger, der har bedømt arbejdet inden publikation, burde have været opmærksomme på, at det er ganske ejendommeligt, at der er fundet en periode på 68 år med 99,9 procents "sikkerhed" i en måleserie, som er 98 år lang, altså efter ca. halvanden "svingning".

Lektor Peter Ditlevsen fra Center for Is og Klima på Niels Bohr Unstitutet, Københavns Universitet. (Foto: NBI)

»Værre er det med Humlum og kollegers wavelet-analyse, her har de overhovedet ikke foretaget statistiske test, og det gør deres uddragne konklussioner om klimaets forudsigelighed ufunderede,« påpeger Peter Ditlevsen.

Hvis Ole Humlum og hans kolleger havde lavet en sådan sandsynlighedsvurdering, er Peter Ditlevsen overbevist om, at analyserne var faldet pladask til jorden. 

»Man kan undre sig over, hvorfor de har afholdt sig fra at gøre det – måske er det et udtryk for, at de ikke vil se skriften på væggen og har sat sig i hovedet, at tingene foregår cyklisk. Men det er altså middelaldervidenskab. En forudsætning for at andre kan få respekt for ens forskningsresultater er, at de er funderet på en god videnskabelig metode. Det er fint at tro på og kæmpe for sin teori med næb og klør, men man må være parat til at forkaste dem hvis de viser sig ikke at holde for videnskabelig prøvelse. Det er her at "troen" i videnskab og religion adskiller sig,« slutter Peter Ditlevsen.

OH: Ved godt, vores teori er provokerende

Ole Humlum er enig med Peter Detlevsen i, at man skal være parat til at forkaste sin teori, hvis man finder, at der ikke er hold i den. Uenigheden går alene på indholdet i den videnskabelige test af teorien.

»Det er indlysende, at begrebet ’cykliske klimasvingninger’ i vor tid kan forekomme lidt provokerende, specielt i relation til vor tids klimamodeller. Hvis der findes mere eller mindre cykliske klimavariationer, er det jo muligt at den såkaldt menneskeskabte globale opvarmning helt eller delvis kan tolkes som resultatet heraf;« siger han.

Han og hans kolleger påpeger i den videnskabelige artikel om naturlige klimaændringer, at flere af de identificerede ’cykliske’ variationer ikke er trivielle, dvs med konstant periode og styrke. De ser derimod ofte ud til at have deres egen dynamik, hvorfor man ikke kan forvente at få samme resultat af en Fourier-analyse udført på to dele af en længere dataserie, som Peter Ditlevsen kritiserer dem for ikke at gøre.

Wavelet-analysen giver derimod mulighed for at få indsigt i dynamikken, hvorfor Ole Humlum og hans team i alle tilfælde valgte at gennemføre både Fourier- og wavelet-analyse.

»Peter Ditlevsen peger på, at de påviste variationer muligvis kun er udtryk for rød støj. Det er rigtigt at på dette punkt kunne og vil vi gå mere i dybden med sandsynlighedsvurdering. At en del af de identificerede perioder kan ses som beslægtede med kendte sol- og månerytmer tyder imidlertid på, at der kan være tale om variationer med fysisk baggrund. Desuden genkendes perioder som længe har været kendt af bl.a. fiskeribiologer og oceanografer. Så vi mener at flere af perioderne kan være reelle,« siger Ole Humlum.

OH: Teorien kan efterprøves

Professor Ole Humlum fra Oslo Universitet. (Foto: Unis)

Der er flere måder, hvorpå man ifølge Ole Humlum kan belyse spørgsmålet om periodicitet eller støj. En mulighed er at formulere prognoser om fremtiden ved hjælp af deres analyse.

»Har Peter Ditlevsen ret, og de påviste variationer er støj, vil prognoser baseret herpå sandsynligvis hurtigt vise sig at være fejlagtige. Har vi derimod ret i vor formodning, vil det være muligt at formulere retningsgivende prognoser for den nærmeste fremtid,« siger Ole Humlum.

I den videnskabelige artikel er han og hans kolleger omhyggelige med at angive længden af det tidsrum, som vil være tilstrækkelig for en test af, om prognoserne er fornuftige eller ikke. Disse er ifølge Ole Humlum formuleret på grundlag af en selvstændig optimering, uafhængig af wavelet-analysen, og er meget simple i den forstand, at de kun omfatter tre perioder. 

I den forbindelse er der udført eksperimenter med afkortning af forskellige måleserier, og på det grundlag har de formuleret prognoser for tidsrum hvor resultatet er kendt.

Disse eksperimenter mener Ole Humlum tyder på, at der i praksis er forudsigelsespotentiale for generelle træk af temperaturudvikling over et par tiår, hvis prognosen baseres på en 100-150 år lang måleserie. Kvaliteten af prognosen vil kunne efterprøves allerede i løbet af 6-8 år. Det enkelte år kan naturligvis ikke forudsiges.

»Med et falsificeringstidsrum på 6-8 år anlægges et selvkritisk niveau, som er en god del skrappere end det, man almindeligvis kræver af de langt mere komplicerede klimamodeller. Disse ønsker jo ikke at blive stillet til regnskab for sine prognoser før om 40-80 år, dvs. engang langt ude i fremtiden,« siger Ole Humlum og slutter:

»Det er muligheden for hurtig empirisk prøvbarhed (falcificerbarhed), der karakteriserer videnskabelige udsagn, forklaringer og hypoteser frem for tilsvarende ikke-videnskabelige, og ikke hvilke specifikke metoder, som undervejs er benyttet for at nå frem til den pågældende hypotese.«

Forskellen på 'rød' og 'hvid' støj

Lektor Peter Ditlevsen fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet forklarer, hvad han mener med begreberne rød og hvid støj. 

Han lægger ud med at slå fast, at støj dækker over et tilfældigt udsving:

Hvis der ikke er nogen sammenhæng (korrelation) med det forrige udsving, kaldes støjen hvid. Er der derimod en sammenhæng, således at et positivt udving giver en større chance for, at næste udsving bliver positivt, og et negativt udsving giver større chance for, at næste udsving bliver negativt, kaldes støjen rød.

Peter Ditlevsen kommer med et eksempel:

Forstil dig at temperaturen er afgjort ved et terningekast: "1" er meget koldt og "6" er meget varmt.

Lad os betragte temperaturen som afvigelser fra gennemsnittet, som i dette tilfælde er 3,5 = (1+2+3+4+5+6)/6. Vi fratrækker derfor vi dette gennemsnit fra vores terningekast, og udfaldene af vores terningekast 1-6 bliver -2,5; -1,5; -0.5; 0,5; 1,5; 2,5 grader Celsius væk fra gennemsnittet.

Nu kan vi lave to forskellige modeller af temperaturudviklingen:

  1. Hver dag kaster vi (K) terningen på ny, og udfaldet bestemmer temperaturen. Temperaturudsvinget er givet ved ... K(mandag), K(tisdag), K(onsdag),....  Dette er en hvid støj.
     
  2. Til et givet tidspunkt er temperaturvariationen væk fra gennemsnittet givet som T. Temperaturen vil som en følge heraf langsomt drive ind imod gennemsnittet, hvilet kan beskrives ved at T(onsdag) = T(tirsdag) x (1 - e), hvor e er et lille positivt tal mindre end 1. Men derudover er der et tilfældigt udsving givet ved terningekastet K(onsdag), således at T(onsdag)=T(tirsdag)x(1-e)+K(onsdag). Temperaturudsvinget er i modsætning til før ikke alene bestemt af terningekastet men også af temperaturudsvinget dagen før. Dette er en rød støj.

De to modellers udvikling er vist i figuren, hvor Peter Ditlevsen har kastet terning 200 gange og brugt e = 0,1. Det fremgår tydeligt, at model 2 er den realistiske, siger Peter Ditlevsen.

»Hvis man nu betragter Fourierspektrene, på samme måde som Humlum et al. gør for målingerne,
for de to modeller, kan disse udregnes nøjagtigt. Den første model vil have et spektrum, der er konstant henover alle bølgelængder/perioder, ligesom hvidt lys, mens den anden vil have større vægt på de lange bølgelængder/perioder, ligesom rødt lys. Heraf de besynderlige navne rød og hvid.« 

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og her kan du læse mere om billedet herunder, der viser tegn på en planets fødsel. Det gule knæk i midten menes at være stedet, hvor planeten er under dannelse.