211service.com
Global Warming Bombshell
Fremskridt inden for videnskab sker nogle gange af store opdagelser. Men videnskaben går også frem, når vi lærer, at noget, vi troede var sandt, ikke er. Når man løser et puslespil, kan løsningen nogle gange hindres af, at en forkert brik er blevet kilet fast på et nøglested.
I den videnskabelige og politiske debat om global opvarmning kan det seneste forkerte stykke være hockeystaven, det berømte plot (vist nedenfor), udgivet af University of Massachusetts geovidenskabsmand Michael Mann og kolleger. Dette plot foregiver at vise, at vi nu oplever det varmeste klima i et årtusinde, og at jorden, efter at have været kølig i århundreder under middelalderen, pludselig begyndte at varme op for omkring 100 år siden – netop på det tidspunkt, hvor afbrændingen af kul og olie førte til en stigning i atmosfæriske niveauer af kuldioxid.
Jeg talte længe om dette i min klumme fra december 2003. Desværre er diskussionen om dette plot blevet så forurenet af politisk og aktivistisk vanvid, at det er svært at grave i det for at nå videnskaben. Min tidligere klumme var i høj grad en bøn om at lade videnskaben fortsætte upåvirket. Desværre har selve vigtigheden af spørgsmålet gjort omhyggelig videnskab vanskelig at forfølge.
Men nu et chok: De canadiske videnskabsmænd Stephen McIntyre og Ross McKitrick har afsløret en grundlæggende matematisk fejl i det computerprogram, der blev brugt til at producere hockeystaven. I sine originale publikationer af stokken påstod Mann at bruge en standardmetode kendt som principal komponentanalyse eller PCA til at finde de dominerende træk i et sæt af mere end 70 forskellige klimarekorder.
Men sådan var det ikke. McIntyre og McKitrick fik en del af programmet, som Mann brugte, og de fandt alvorlige problemer. Ikke alene udfører programmet ikke konventionel PCA, men det håndterer datanormalisering på en måde, der kun kan beskrives som fejlagtig.
Nu kommer den rigtige chokerer. Denne ukorrekte normaliseringsprocedure har en tendens til at understrege alle data, der har hockeystavens form, og at undertrykke alle data, der ikke har. For at demonstrere denne effekt skabte McIntyre og McKitrick nogle meningsløse testdata, der i gennemsnit ikke havde nogen tendenser. Denne metode til at generere tilfældige data kaldes Monte Carlo-analyse efter det berømte kasino, og den bruges i vid udstrækning i statistisk analyse til at teste procedurer. Da McIntyre og McKitrick førte disse tilfældige data ind i Mann-proceduren, dukkede en hockeystav form ud!
Den opdagelse ramte mig som en bombe, og jeg formoder, at den har samme effekt på mange andre. Pludselig viser hockeystaven, plakatbarnet af det globale opvarmningssamfund, sig at være en artefakt af dårlig matematik. Hvordan kunne det ske? Hvad sker der? Lad mig gå ind i en kort teknisk diskussion af, hvordan denne utrolige fejl fandt sted.
I PCA og lignende teknikker får hvert af de (i dette tilfælde typisk 70) forskellige datasæt deres gennemsnit subtraheret (så de har et middelværdi på nul), og ganges derefter med et tal for at gøre deres gennemsnitlige variation omkring denne middelværdi til være lig med én; i teknisk jargon siger vi, at hvert datasæt er normaliseret til nul middelværdi og enhedsvarians. I standard PCA normaliseres hvert datasæt over dets komplette dataperiode; for vigtige klimadatasæt, som Mann brugte til at lave sin hockeystav-graf, var dette intervallet 1400-1980. Men det gjorde computerprogrammet Mann ikke. I stedet tvang det hvert datasæt til at have nul middelværdi for tidsperioden 1902-1980 og til at matche de historiske optegnelser for dette interval. Dette er tidspunktet, hvor den historiske temperatur er velkendt, så denne procedure garanterer den mest nøjagtige temperaturskala. Men det skruer fuldstændig op for PCA. PCA beskæftiger sig mest med de datasæt, der har høj varians, og Mann-normaliseringsproceduren har en tendens til at give meget høj varians til ethvert datasæt med en hockeystavsform. (Sådanne datasæt har kun nul middelværdi over perioden 1902-1980, ikke over den længere periode 1400-1980.)
Nettoresultatet: Hovedkomponenten vil have en hockeystavsform, selvom de fleste data ikke har det.
McIntyre og McKitrick sendte deres detaljerede analyse til Natur magasin til udgivelse, og det blev grundigt bedømt. Men deres papir blev til sidst afvist. I frustration lagde McIntyre og McKitrick hele rekorden af deres indsendelse, og dommeren rapporterer om en hjemmeside for alle at se. Hvis du kigger, vil du se, at McIntyre og McKitrick har fundet adskillige andre problemer med Mann-analysen. Jeg understreger fejlen i deres PCA-program, simpelthen fordi den er så åbenlys og så let at forstå. Tilsyneladende testede Mann og hans kolleger aldrig deres program med standard Monte Carlo-tilgangen, ellers ville de selv have opdaget fejlen. Andre og anderledes kritikpunkter af hockeystaven dukker op (se f.eks. avisen af Hans von Storch og kolleger i udgaven af 30. september af Videnskab ).
Nogle mennesker klager måske over, at McIntyre og McKitrick ikke offentliggjorde deres resultater i et refereret tidsskrift. Det er sandt - men ikke på grund af mangel på forsøg. Desuden blev avisen dømt – og endnu bedre, dommerrapporterne er der for os at læse. McIntyre og McKitricks eneste fiasko var i ikke at overbevise Natur at avisen var vigtig nok til at udgive.
Hvordan påvirker denne bombe, hvad vi mener om global opvarmning?
Det afviser bestemt ikke truslen om en langsigtet global temperaturstigning. Faktisk er McIntyre og McKitrick omhyggelige med at påpege, at det er svært at drage konklusioner ud fra disse data, selv med deres rettelser. Fandt middelalderens globale opvarmning sted? I sidste måned var konsensus, at det ikke gjorde det; nu er det rigtige svar, at ingen rigtig ved det. At afsløre fejl i Mann-analysen afgør ikke debatten; den åbner den bare igen. Vi ved nu mindre om klimaets historie og dets naturlige udsving over tidsrammer i århundreder, end vi troede, vi vidste.
Hvis du er bekymret for den globale opvarmning (som jeg er) og tror, at menneskeskabt kuldioxid kan bidrage (som jeg gør), så bør du stadig være enig i, at vi har det meget bedre at have knækket hockeystaven. Misinformation kan gøre reel skade, fordi det forvrænger forudsigelser. Antag for eksempel, at fremtidige målinger i årene 2005-2015 viser en klar og tydelig global afkøling tendens. (Det kunne ske.) Hvis vi fejlagtigt tog hockeystaven alvorligt – det vil sige, hvis vi troede på, at naturlige udsving i klimaet er små – så kan vi (fejlagtigt) konkludere, at afkølingen ikke bare kunne være en tilfældig udsving oven på en langsigtet opvarmningstrend, da ifølge hockeystaven er sådanne udsving ubetydelige. Og det kan igen føre til den fejlagtige konklusion, at forudsigelser om global opvarmning er meget hooey. Hvis vi derimod afviser hockeystaven, og erkender, at naturlige udsving kan være store, så vil vi ikke blive vildledt af et par års tilfældig afkøling.
En falsk hockeystav er farligere end en ødelagt – hvis vi ved, at den er ødelagt. Det er vores ansvar som videnskabsmænd at se på dataene på en objektiv måde og drage de konklusioner, der følger. Når vi opdager en fejl, indrømmer vi den, lærer af den og opdager måske igen værdien af forsigtighed.