Debatten om en klimaforandringer har efterhånden kørt i medierne i lang tid, og har været ganske heftig, ikke mindst her på stedet. En stor del af debatten har handlet om, 1) hvorvidt mennesker er skyldige i stigende drivhusgasser, 2) i hvor høj grad drivhusgasser leder til global opvarmning, 3) hvorvidt IPCC overdriver den fremtidige udledning af disse gasser, og 4) om vi overhovedet kan gøre noget ved det, og om det kan betale sig. Men selvom man – som nogle af vores læsere og stort set alle politikere – troede fuldt og fast på problemer i forvejen, kan man roligt begynde at tænke over det hele igen.
Grunden skal findes i en ny videnskabelig artikel af Christopher Essex, Ross McKitrick og danskeren Bjarne Andresen fra Københavns Universitet, der peger på et forhold som ellers aldrig bliver nævnt i debatten. Normalt taler vi i denne debat om udviklingen i den globale gennemsnitstemperatur – bliver kloden varmere, var det varmere i middelalderen osv. – og hvad ligger der bag variationer i denne temperatur. Men det forskerne peger på i nummer 1 i årets Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics er, at det slet ikke giver videnskabelig mening at tale om en sådan gennemsnitstemperatur!
Grunden er, at der findes to forskellige typer mål i termodynamik: Ekstensive og intensive. De ekstensive er ganske lette at tage gennemsnit af. I økonomi svarer det til at tage et gennemsnit af alle husholdningers indkomst, eller i andre sammenhænge et gennemsnit af folks højde. Det gøres ved at bruge et simpelt, aritmetisk gennemsnit. Når man, for eksempel, beregner gennemsnitsindkomsten i Nordamerika, tager man som udgangspunkt at den i gennemsnit er 33.308 dollars i USA og 26.922 i Canada. Men man må også tage hensyn til at der bor ni gange så mange mennesker i USA som i Canada, så gennemsnittet er den totale amerikanske indkomst plus den totale canadiske indkomst delt med to (32.667 dollars). Det giver fin mening.
Hvis man derimod vil forsøge at beregne en nordamerikansk gennemsnitsvalutakurs giver det pludselig ingen mening. Valutakurser fungerer nemlig som termodynamiske intensive faktorer – de kan ikke bare lægges sammen. For at kunne tale fornuftigt om, hvilken valutakurs vis-a-vis resten af verden Nordamerika ville have hvis USA og Canada fik samme valuta, har man behov for en konkret teori om, hvad der sker når man lægger valutaerne sammen. Det samme forhold gør sig gældende i den fysiske verden, hvilket ødelægger brugen af størrelsen “en global gennemsnitstemperatur”.
Som det gøres nu, måler man temperaturen på et antal steder rundt omkring på Jorden, og tager et simpelt, aritmetisk gennemsnit af dem: Man lægger dem sammen og deler med antallet af steder. Og så har man forbrudt sig for første gang, for det giver ingen mening at lægge temperaturer sammen. Selv hvis man skal beregne et gennemsnit for det nordøstlige Sønderjylland, er det nonsens. Forestil dig, at der er varmere i Haderslev (24 grader) end i Åbenrå (22 grader). En simpel gennemsnitstemperatur som den FN-organisationen IPCC og praktisk taget alle andre regner med, er 23 grader. Men varm luft er lettere / fylder mere, så derfor er en større del af luften i Haderslev-Åbenrå området faktisk i det køligere Åbenrå! For at få et bare lidt gangbart mål, må man altså vægte Åbenrå-temperaturen højere end den i Haderslev.
Man bliver derfor nødt til at tage fysikken med. Med andre ord må man have en bagvedliggende fysisk grund til at kunne beregne hvad der sker, når et system som for eksempel vejret i det nordøstlige Sønderjylland udvikler sig. Vores vægtede gennemsnit er nemlig kun den temperatur, der ville blive resultat, hvis al luft endte med at få samme temperatur – altså hvis systemet kom i fuld ligevægt. Men selvom man regner med at det gør det, ved man også at når systemet bevæger sig i ligevægt – luften bevæger sig og noget af det blæser til Haderslev når den køler ned – gør den også noget fysisk arbejde. I den forbindelse er gennemsnittet faktisk ikke TÅbenrå + THaderslev / 2, men kvadratroden til TÅbenrå * THaderslev. Det giver et lidt andet gennemsnit.
Der slutter problemerne bare ikke, for et aritmetisk gennemsnit er kun et af en uendelig række lige gode gennemsnitsmål. For at eksemplificere det, vil jeg tage to serier af tal:
1 1 2 2 4
1 1 1½ 1½ 6
Det særlige ved de to serier er, at de ikke blot ikke har samme aritmetiske gennemsnit, men at forskellen varierer med hvilket gennemsnitsmål, man bruger. Den første har aritmetisk gennemsnit 2, mens det samme mål er 2,2 for den anden. Men et andet mål, der i nogle sammenhænge er mere relevant, er medianen – den midterste og derfor ‘typiske’ temperatur. Medianen i den første er 2, mens den i den anden er 1½. Så med det ene mål er den første serie mindst, mens det andet mål giver det stik modsatte resultat. Hvis man skulle bruge kvadratrodsformlen ovenfor – den, der gælder når to gasser ekvilibreres under arbejde, ville resultatet være 4 i den første serie, men kun cirka 3,7 i den anden. En fjerde mulighed kunne være at bruge root mean squares (RMS), der for eksempel er det relevante mål i forbindelse med beregninger af kinetisk energi. En RMS giver 2,3 i den første serie, men 2,9 i den anden.
Og en af Essex, McKitrick og Andresens vigtige pointer i deres artikel er netop, at fysisk/metereologisk teori ikke giver nogen som helst indikation om, hvilke af de mange, mange mål, der er mere eller mindre rigtige. Selv i deres simplest tænkelige eksempel – et glas isvand på 8 grader og en kop kafe på 33 grader, der i løbet af nogle minutter får samme temperatur i et rum på 20 grader – giver forskellige mål helt forskellige resultater. Nogle af dem viser, at gennemsnitstemperaturen i de to beholdere (glas og kop) stiger, mens andre viser at gennemsnittet falder. Forskerne konkluderer derfor, at den eneste logiske følge er, at
“in either case, the ice water is warming and the coffee is cooling, and while this is happening they are not in thermodynamic equilibrium with one another or with the room. There is no physically coherent way to reduce this dynamic to changes in a single temperature number of the system as a whole”
Med andre ord: Mens såvel tilhængere som modstandere af det herskende politiske paradigme på klimaområdet bruger en global gennemsnitstemperatur som argument, giver en sådan ingen mening. Selv for en relativt restriktiv klasse af gennemsnitsmål, som indeholder det aritmetiske gennemsnit vi alle lærer i folkeskolen, og som IPCC bruger i sin pædagogiske formidling af sin globale diskurs, viser Essex, McKitrick og Andresen at man kan få fuldstændigt modsigende resultater. Nogle år er varmest med et mål, mens andre er varmest med at andet, og det generelle billede er, at man uden problemer kan nå frem til både en global opvarmning eller en global nedkøling gennem de sidste 20 år.
Som forskerne understreger,
er gennemsnit over Jordens
temperaturfelt “devoid of a physical context that would indicate how they are to be interpreted” og de er derfor “fundamentally meaningless”. Jeg skal blankt indrømme, at det svimlede for mig da jeg læste det. Vi har alle argumenteret på dette grundlag, men det, Essex, McKitrick og Andresen viser er, at vi har talt nonsens i klimadebatten. Ingen ved i virkeligheden noget.