Proxyprobleme

Wer regelmässig den Blog von Steve McIntyre liest und die dortigen Debatten mitverfolgt, wird schon seit einiger Zeit wissen, dass Proxydaten zwar ungemein wertvoll und nützlich, aber auch mit grossen Unsicherheiten behaftet sind.

Climate Review erwähnte bereits einige Proxyprobleme am Rande, der neue Beitrag soll mehr über die Validität von Proxydaten in Erfahrung bringen.

Mal abgesehen von den Beiträgen auf Climate Audit, sorgte besonders die Studie von C. Loehle (2007) dafür, dass sich mir bezüglich Proxydaten einige Fragen stellten. Wie die kritische Betrachtung auf dem Blog „Globale Umweltpolitik“ zeigte, wiesen die Datenquellen von Loehle einige Eigenarten auf. Obwohl die Temperatur im 20. Jahrhundert signifikant angestiegen ist, implizierten die Proxies von Loehle eine viel geringere Erwärmung als instrumentell gemessen wurde. Auf „Globale Umweltpolitik“ war dabei folgende Grafik zu finden:

Die Daten von Loehle zeigten eine zu geringe Erwärmung, ja gar eine Abkühlung (möglicherweise Global Cooling bis 1970?). Ähnliche Probleme stellte Climate Audit auch mit der Rekonstruktion von Briffa et al. fest. Zumindest einige Proxydaten scheinen also den instrumentellen Temperaturmessungen zu widersprechen. Oft wird der Fehler bei den Baumring-Daten gesucht, was angesichts des nicht-linearen Wachstums von Bäumen auch gerechtfertigt sein mag. Auf der Seite der University of Michigan gibt es eine Datenbank zu Eisbohrkerndaten, die ebenfalls interessante Details offenbarten. So zeigten zwei Eiskerne, die unwesentlich weit voneinander entfernt gebohrt wurden, eine verblüffende Temperaturabweichung.

Hier die Daten des Kern 1:

Und hier Kern 2:

Auf die Diskrepanz dieser Werte angesprochen, meinte der Klimawissenschaftler J. Annan in einem Kommentar auf seinem Blog:

„I don’t know much about boreholes but I think they are probably „rubbishy proxies“ […]“

Ob er sich damit Freunde macht, weiss ich nicht. Falls jemand für diesen krassen Unterschied eine plausible Erklärung hat, bin ich natürlich dankbar.

Eine kürzlich veröffentlichte Studie im Magazin „Global and Planetary Change“ beschäftigte sich mit dem Divergenz-Problem. Darunter versteht man den Unterschied zwischen den instrumentell gemessenen Temperaturwerten und denjenigen, die aus Baumring-Daten stammen. Falls diese Unterschiede auch in früheren Jahrhunderten existiert haben sollten (angenommen, es hätte dazumals Thermometer gegeben), würde dies bedeuten, dass die bisherigen Temperaturrekonstruktionen für die nahe Vergangenheit (also etwa 2’000 Jahre) zu niedrige Werte zeigen. D’Arrigo et al. schrieben:

„The divergence problem has potentially significant implications for […] the development of paleoclimatic reconstructions based on tree-ring records from northern forests, and the global carbon cycle.“

Die genaue Ursache dieses Divergenz-Problems ist nicht bekannt, jüngste Studie deuten aber anscheinend darauf hin, dass die in diesem Jahrhundert beobachtbare Diskrepanz durch das Global Dimming-Phänomen verursacht worden sein könnte. Die Aerosolpartikel in der Atmosphäre haben einen Teil des Sonnenlichts ferngehalten und somit das Wachstum der Bäume verlangsamt:

„Another possible cause of the divergence described briefly herein is ‘global dimming’, a phenomenon that has appeared, in recent decades, to decrease the amount of solar radiation available for photosynthesis and plant growth on a large scale.“

Für diese neue These gibt es noch nicht ausreichend Beweise, weshalb dieser Ansatz wohl als eine von vielen möglichen Erklärungen herhalten muss. Wichtig ist zu erkennen, dass die Wissenschaftler über die Validität solcher Werte debattieren und Aussagen, die als „sicher“ deklariert werden und viele Jahre zurückreichen, mit einer gesunden Portion Skepsis zu geniessen sind.

Passen dazu fiel mir in der Diskussion des Loehle-Papers auf „Globale Umweltpolitik“ eine Bemerkung von W. Flamme auf, mit der dieser Beitrag schliessen soll:

„So ist die oft vernommene Behauptung, wir würden derzeit einen unvergleichlichen Klimawandel erleben, leider nur zu wahr – im wortwörtlichen Sinne.“

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Veröffentlicht in Temperaturgeschichte. 1 Comment »

Eine Antwort to “Proxyprobleme”

  1. Tomislav Rus Says:

    Gerade bei Baumring-Proxies sehe ich ein fundamentales Problem. Die Methodik geht davon aus, dass die Dicke der Baumringe eine Funktion der Temperatur ist, also:

    Ursache (Temperatur) –> Wirkung (Baumringdicke)

    Neben der Temperatur sind weitere Ursachen bekannt, die eine Wirkung auf die Baumringdicke haben, wie Feuchtigkeit, CO2-Gehalt der Atmosphäre, saisonale Temperaturverläufe (gerade in der Wachtumsphase), Schattenlage des Baums, Wertstoffgehalt des Bodens, um die wichtigsten zu nennen. Man kann also davon ausgehen, dass die Baumringdicke eine Funktion aller oben genannter Einflussfaktoren ist, also:

    Ursache(Temp., Feucht., CO2, Licht, Wertstoffg.) –> Wirkung(Baumringdicke)

    Soweit, so gut.

    Jetzt das Problem. Um auf die Temperatur eines weit zurück liegenden Zeitpunkts mittels Baumringen zu rekonstruieren, wird die Logik umgekehrt:

    Wirkung(Baumringdicke) –> Ursache(Temperatur)

    Das funktioniert wunderbar, solange man Kenntnis aller anderen Einflussfaktoren hat und solange der Zusammenhang halbwegs linear ist (z.B. wäre es bei einem parabelartigem Zusammenhang möglich, dass es zu einem Ausgangswert (Baumringdicke) zwei Eingangswerte (Temperatur) gibt (zu heiß, zu kalt). Damit wäre die Funktion nicht bestimmt. Welchen Wert sollte man wählen?)

    Da man allerdings nicht alle Einflussfaktoren kennt, wie kann man sicher sein? Was mir fehlt, ist der Nachweis, dass die benutzten Baumring-Temperatur-Proxies tatsächlich nur von der Temperatur abhängig sind und das diese Abhängigkeit zu einer bestimmten Funktion führt.

    [Was Du ansprichst, ist natürlich richtig. Die Studie sagt bezüglich den bisher vermuteten Faktoren:

    „These possible causes include temperature-induced drought stress, nonlinear thresholds or time-dependent responses to recent warming, delayed snowmelt and related changes in seasonality, and differential growth/climate relationships inferred for maximum, minimum and mean temperatures.“

    Die Tatsache, dass nun eine weitere mögliche Erklärung entdeckt wurde (global dimming) zeigt nur, wie unsicher man bezüglich dieser Datenquelle ist. Climate Review.]


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