En empirisk studie av relationen mellan global medeltemperatur och växthusgaser: förenklad regressionsbaserad modellering med proxy-, reanalys- och observationsdata

Sammanfattning

Studien avser att undersöka hur väl global medeltemperatur kan prediceras genom att använda nutida och paleoklimatologiska atmosfäriska koncentrationer av de långlivade växthusgaserna koldioxid (CO2), metan (CH4) och dikväveoxid (N2O). Relationen mellan årlig global medeltemperatur och atmosfäriska koncentrationer av växthusgaserna har analyserats baserat på ett inom studien sammanställt dataset som inkluderar reanalysdata, observationsdata och proxydata. Analysen utfördes stegvis, där alla analyssteg har omfattat undersökning av paleoklimatologisk respektive modern data separat och kombinerat, där dessa dataserier sammanfogats. Inledningsvis studerades gasernas inbördes relationer för att undersöka samvariation och spridningsskillnader. Därefter studerades sambandet mellan temperatur och växthusgaser genom empirisk regressionsbaserad modellering, där modellernas förmåga att förutsäga temperatur validerades genom test på andra koncentrationsintervall. Linjära samband jämfördes med logaritmiskt samband för koldioxid, rotberoende för metan och dikväveoxid (transformerat). Vid testning presterar de transformerade multivariata modellerna bäst, vilket indikerar att inkludering av fler växthusgasvariabler förklarar klimatsystemet bättre än när bara koldioxid inkluderas. Hög samvariation mellan de ingående växthusgaserna gör dock att deras individuella bidrag inte kan tolkas separat. Regressionsmodellerna uppvisar lägre förklaringsgrader vid validering samt skillnader i klimatkänslighetsparametrar, vilket indikerar att skillnader i klimatvariationer inom respektive regim, exempelvis avseende långsamma återkopplingseffekter och olika temperaturamplituder, ger stort utslag i resultaten och begränsar modellernas förmåga att förklara temperaturvariationerna. Ett logaritmiskt och rotberoende samband gynnas vid inkludering av data från en längre sammansatt tidsperiod, medan linjära samband ger något högre förklaringsgrad inom respektive klimatregim. Detta är delvis förenligt med litteraturen och fysikaliska antaganden. Hur modellerna utformats och vilka koncentrationsintervall som inkluderats spelar också in.