Hockeykøllegrafen

Hockeykøllegrafen er en grafisk framstilling av global temperaturutvikling ved bakken på den nordlige halvkula fra ca. år 1000 til nåtid. Grafen viser en kraftig stigning av temperaturen fra siste del av 1900-tallet, og den har vært brukt til å illustrere pågående klimaendringer. Grafen har imidlertid også vært utsatt for sterk kritikk for at den undervurderer varme perioder i tidligere tider og framstiller senere tiders temperaturøkning som overdrevet.
Nøyaktige instrumenter og prosedyrer for måling av temperatur fantes ikke før i andre halvdel av 1800-tallet. For å kunne fastslå tidligere tiders temperaturer, noe som er nødvendig for å vurdere spørsmål om klimaendringer i langt perspektiv, må en derfor benytte såkalte proxy-metoder, det vil si å avlede temperaturen av andre forhold. Dette er blant annet geologiske data (f.eks. marine organismer og havbunnssedimenter), landdata (f.eks. sedimenter fra innsjøer, morener, kalkutfellinger i grotter), glasiologiske data (iskjerner og isbreer), biologiske data (f.eks. pollen, planterester, insekter, treringer) og historiske data (nedtegnelser i kirkebøker, gårdsdagbøker, brev osv.). Framstilling av slike historiske klimadata og vurdering av dem er et eget forskningsfelt, paleoklimatologi. Resultatene har varierende nøyaktighet, og metodikkene – som til tider har vært svært omdiskutert – er under stadig utvikling.
Også klimadata fra instrumentell tid kan være omdiskutert ettersom nettverket av målestasjoner er svært ulikt i omfang globalt og det trengs metoder for å syntetisere globale data.
Det som i ettertid er blitt kalt hockeykøllegrafen, ble først presentert av klimaforskerne Michael E. Mann, Raymond S. Bradley og Malcolm K. Hughes i artikkelen «Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries» (ofte forkorta til MBH1998), som stod i det anerkjente tidsskriftet Nature i 1998. Grafen viser en rekonstruksjon av temperaturen på den nordlige halvkula fra år 1400 med en svært stor økning i temperaturen i siste halvdel av 1900-tallet, mens det i perioden før dette var mindre variasjoner.
Kurven fikk dermed et utseende som en liggende ishockeykølle med bladet pekende oppover i høyre kant. Det var klimatologen Jerry Mahlman som introduserte begrepet «hockeykølle» (hockey stick) som beskrivelse av en slik graf.
I 1999 kom Mann, Bradley og Hughes med en ny versjon av grafen, der den rekonstruerte temperaturen trekkes tilbake til år 1000.
De tre forskerne baserte seg i sitt arbeid på multiproxy-metodikk, det vil si at de kombinerte målte temperaturer med en rekke estimater basert på ulike indirekte indikatorer, blant annet treringer, pollenanalyser, fossiler, sedimenter og iskjerner. Grafen var oppsiktsvekkende, fordi den innebar et avvik fra tidligere temperaturrekonstruksjoner, som hadde en betydelig varm periode fra det 10. til det 14. århundret.
En variant av hockeykøllegrafen ble brukt i FNs klimapanels tredje rapport (TAR), da denne kom i 2001. Mann var der en av hovedforfatterne av kapittelet «Observed Climate Variability and Change»
Det er MBH1998-studien, og da særlig hovedforfatteren Michael E. Mann, som oftest knyttes til begrepet «hockeykøllegrafen». Dette har ført til at når enkelte hevder å ha funnet feil i denne studien, så framstilles dette som bevis på at det ikke foreligger noen større global oppvarming i nyere tid.
Det foreligger imidlertid en rekke undersøkelser som gir tilsvarende temperaturutvikling, og i sin fjerde hovedrapport konkluderer FNs klimapanel med at det er «svært sannsynlig at den gjennomsnittlige temperaturen for den nordlige hemisfære i løpet av den andre halvdelen av det 20. århundre var varmere enn noen annen 50 års periode de siste 500 årene og sannsynlig den varmeste i løpet av de siste 1300 årene».
Et svensk-russisk forskerteam publiserte i 2005 en omfattende rekonstruksjon som går heilt tilbake til år 1. Studien gjengir grafer med hockeykølleblad, og forfatterne konkluderer med at de ikke finner bevis for at det de siste 2000 år har vært varmere perioder enn tida etter 1990. De presiserer imidlertid at den naturlige variabiliteten over så lange tidsspenn er stor, men neppe stor nok til alene å forklare temperaturutviklinga.
Den opprinnelige grafen og metodikken bak den har vært kritisert, og en rekke klimaskeptikere bruker Mann og hockeykøllegrafen som et kroneksempel på det de mener er dårlig fundert vitenskap.
Kritikken har i hovedsak dreid seg om tre forhold: 1) At grafen avviker for mye fra tidligere rekonstruksjoner, særlig når det gjelder variasjonene innafor køllas skaftperiode. 2) At slike avvik også oppnås ved kjøring av en del klimamodeller. 3) At utvalget av proxy-data er skeivt, og at metodene for behandling av dataene påvirker resultatet i uheldig retning. Dersom kritikk av type 1 og 2 skulle være riktig, ville det stort sett medføre en (til dels betraktelig) mindre tydelig køllefasong på grafen. Kritikk av type 3 kan imidlertid gi en helt annen graf, der økninga i globaltemperatur fra midten av det 20. århundret ikke blir spesiell.
Den mest kjente kritikken av type 1 kom i 2003, da astrofysikerne Willie Soon og Sallie Baliunas publiserte en fagfellevurdert artikkel i tidsskriftet Climate Research. Artikkelen var ikke basert på egen forskning, men analyserte rundt 240 tidligere arbeider og konkluderte med at temperaturøkninga i det 20. århundret ikke var unik. Climate Research ble sterkt kritisert – også internt – for at artikkelen hadde sluppet gjennom vurderingsprosessen. Flere av redaksjonsmedlemmene (inkludert sjefredaktøren Hans von Storch) trakk seg fra tidsskriftet. I en artikkel i Eos svarte tretten klimaforskere og påviste flere feil i Soon og Baliunas studie (blant annet at temperatur- og nedbør-proxyer var blanda sammen og at regionale temperaturstudier var blitt tolka som globale).
Den samme von Storch og kolleger presenterte i en artikkel i Science i 2004 kritikk av type 2, idet de mente å kunne påvise en del metodefeil i MBH1998. De benytta en kopla atmosfære-hav-modell til å simulere klimaet de siste 1000 år. Deres konklusjon var blant annet at variasjonsbredden i analyser som MBH1998 var for liten. Også denne kritikken har blitt motsagt av andre forskere. Dels er det uenighet om hvor anvendbare klimamodeller er i sammenhenger som dette, og dels er det påvist unøyaktigheter i von Storchs bruk av data fra MBH1998.
De mest kjente opponentene av type 3 er gruveingeniøren og klimabloggeren Stephen McIntyre og økonomen Ross McKitrick, som sammen har publisert flere kritiske artikler. I Energy & Environment i 2003 mente de å kunne påvise at MBH1998 hadde feil i sammenstilling av data, forkortinger og ekstrapoleringer, geografisk plassering og i beregninger, samt at de brukte en del utdaterte data De fant videre at ved å bruke MBHs metoder, men korrigere for nevnte feil, så forsvant hockeykølleformen på grafen, og det 15. århundret ble varmere enn det vi opplever nå.
McIntyre og McKitricks kritikk er seinere blitt motsagt av en rekke forskere, blant annet paleoklimatologene Eugene R. Wahl og Caspar M. Ammann, som fastslår at MBHs funn er robuste, også dersom en aksepterer en del uenighet om utvalget og behandlinga av proxy-dataene.
På en pressekonferanse i april 2010 – i samband med undersøkelser av den såkalte Climategate-affæren – sa statistikeren David Hand at MBH1998 «gav ham en "ubehagelig følelse" fordi det var benytta "upassende statistiske verktøy"». Hand påpekte imidlertid at hockeykølleeffekten var reell nok, men at studien fra 1998 overdreiv den.
I kritikken av hockeykøllegrafen bemerkes det gjerne til at den ikke viser den varme perioden i middelalderen. Denne kritikken baserer seg på enkelte konkrete figurutforminger, der feilmarginene ikke er tatt med. Dersom disse tas med (eksempelvis som det gule feltet på grafen som illustrerer denne artikkelen), ser en at grafen ikke utelukker at det i perioder i middelalderen kan ha vært oppimot like varmt som i dag.
I en mindre artikkel i Nature i 2004 informerte Mann, Bradley og Hughes om at det hadde vært en del feil i det nettpubliserte bakgrunnsmaterialet til MBH98. Disse feilene hadde imidlertid ikke betydning for konklusjonene deres.
På oppfordring fra Kongressen nedsatte USAs nasjonale forskningsråd en spesialkomite for å vurdere rekonstruksjoner av overflatetemperaturer de siste 2000 år. Komiteen avgav sin rapport i 2006. Den fastslo at MBH-analysen hadde svakheter når det gjaldt statistisk metode, men at effekten av dette på sluttresultatet var liten.
Rapporten konkluderte med at det med stor sikkerhet kan sies at den globale overflatetemperaturen var høyere de siste tiåra av det 20. århundret enn i noen tilsvarende periode de foregående fire årehundrene. Data lenger bakover i tid er behefta med større usikkerhet, men tilgjengelige proxydata indikerer at temperaturen de siste 25 år enkelte (men ikke alle) steder har vært høyere enn i noen tilsvarende periode etter år 900. Om MBH-analysene nevnes det spesielt at det knytter seg stor usikkerhet til deres konklusjoner på års- og tiårsnivå (for eksempel at 1998 skal ha vært det varmeste året de siste tusen år).
Rapporten er av klimaforskere stort sett vurdert som en bekreftelse på det rådende standpunkt om sterk global oppvarming på slutten av det 20. århundret. I Nature kommenterte vitenskapsjournalisten Geoff Brumfiel med at «Akademiet bekrefter hockeykøllegrafen».
En annen rapport var mer skeptisk til funnene i MBH98. Denne er utarbeidd av tre statistikere, under ledelse av Edward Wegman (leder av statistikkomiteen under USAs vitenskapsakademi) på oppdrag fra Joe Barton og Ed Whitfield, begge medlemmer av Representantenes hus. Rapporten konkluderer med at det er godt hold i metodekritikken fra McIntyre og McKitrick (MM) og at det ikke er statistisk grunnlag for å si at den seinere tid er varmere enn den varme perioden i middelalderen. Særlig diskuteres en påstand fra MM om feil ved MBHs prinsipal-komponent-analyse (PCA). Analysen var ikke sentrert, dvs. at MBH hadde valgt å bruke bare middelverdien av delperioden 1902–1985 som referansenivå, og ikke middelverdien av heile perioden. MM og Wegman-panelet mente at en ikke-sentrert PCA-metode ville gi hockeykølleutseende (vendt opp- eller nedover) på grafer i første komponent enda om det analyserte materiale var støy (altså tilfeldigheter).
Wegman-rapporten har også lagt vekt på å analysere faglige og sosiale forbindelser innen det paleoklimatologiske forskningsmiljøet. Ut fra dette antydes at ulike analyser av fortidsklimaet kan være mindre uavhengige enn det som umiddelbart framstår. Wegman har imidlertid sagt at dette er en hypotese som må tas med «en klype salt».
Klimaforskere har kritisert Wegman-rapporten og sagt at de feilene som påpekes, ikke endrer sluttresultatet vesentlig, og at studier utført med annen metodikk gir tilnærma samme resultat som MBH-studiene. Michael E. Mann har også levert fyldige innsigelser til kritikken fra Wegman. Når det gjelder kritikken av PCA-analysen, er det vist til at MBH benytter flere komponenter, noe som gjør at sentreringsproblemet reduseres sterkt.
Hockeykøllegrafen står fortsatt sentralt i klimadebatten. Til tross for at det er påvist en del feil i samband med den opprinnelige grafen, viser seinere klimaforskning resultater med noenlunde samme form. FNs klimapanel, som i sin tredje hovedrapport brukte MBHs originale graf, gjengav i fjerde hovedrapport en variant som samler resultater fra tolv ulike studier og konkluderte blant annet på bakgrunn av dette at den sterke globale oppvarminga på slutten av det 20. århundret er uvanlig i forhold til de siste tusen år.
Grafen brukes gjerne som en populær og lettfattelig illustrasjon på pågående klimaendringer, blant annet i Al Gores film En ubehagelig sannhet og i utredninger som Arctic Climate Impact Assessment (2004).
Samtidig er grafen fortsatt hyppig angrepet av miljøer som er skeptiske til at de seinere års globale temperaturøkning skyldes menneskelig aktivitet.