*** Vapor de agua: retroalimentación radiativa

Caramba, Peter Pan, esa película suena redonda. Salvo que hay que dar por descontadas unas cuantas cosas que no me parece muy claro que se puedan dar por descontadas, viendo lo que se ve por ahí.

Por ejemplo ... Peter Pan:

La Tª no fue estable históricamente, sino que fluctuó a causa de variaciones orbitales, cambios de actividad solar, modificaciones en el albedo... Esos forzamientos son muy pequeños para explicar los cambios climáticos del pasado por sí mismos. Sí se explican si existe una retroalimentación positiva del sistema climático.

Pero ... cambios en la actividad solar:

Nir J. Shaviv (2008); Using the oceans as a calorimeter to quantify the solar radiative forcing, J. Geophys. Res., 113, A11101, doi:10.1029/2007JA012989

With respect to simulating climate dynamics, the results have two very interesting ramifications. First, they imply that any attempt to explain historic temperature variations should consider that the solar forcing variations are almostan order of magnitude larger that just the TSI variations now used almost exclusively. It would imply that the climate sensitivity required to explain historic temperature variations is smaller than often concluded.

Pero ... modificaciones en el albedo:

JOURNAL OF CLIMATE
Potential Biases in Feedback Diagnosis from Observational Data: A Simple Model Demonstration
ROY W. SPENCER AND WILLIAM D. BRASWELL

Forcing of our simple model with daily random, nonfeedback radiative flux variations suggests the possibility of substantial positive biases in current observational estimates of feedback. When the outputs of many model realizations are constrained by both satellite- observed variability in tropical reflected SW and SST, and Foster and Gregory 2006 observational estimates of diagnosed (LW-SW) feedback, we obtain positive cloud feedback biases in the range -0.3 to -0.8 Wm-2 K-1. Since these errors are based upon satellite measured variability in tropical oceanic areas, they do not necessarily apply to extratropical regions. Nevertheless, since FG’s observational estimates of total (SW-LW) feedback already represent a lower climate sensitivity than that produced by any of the 20 coupled climate models analyzed by Forster and Taylor (2006), our results suggest the possibility of an even larger discrepancy between models and observations
than is currently realized.

What we have demonstrated is directly related to Stephens’ (2005) emphasis on how we perceive the operation of the climate system when diagnosing feedbacks. Stephens noted the overly simplistic nature of the system that is implicitly invoked when feedbacksare diagnosed from the covariability between observed radiative fluxes and surface temperature. Since it is well known that the processes that control cloud formation and dissipation are myriad, complex, and in general not perfectly correlated with surface temperature variations (e.g., vertical temperature and water vapor profiles, horizontal temperature gradients), the existence of nonfeedback sources of cloud variability should not be unexpected.

While we have used here the example of daily random variability in radiative fluxes which might be expected from the stochastic component of cloud behavior, it should be noted that feedback estimates could also be corrupted by other nonfeedback sources of variability on longer time scales, for example, from any radiative effects resulting from a small change in the general circulation of the ocean–atmosphere system.

Our results hopefully provide some semiquantitative insight into previously expressed concerns about the validity of cloud feedbacks diagnosed from observational data. They also underscore the need for new methods of diagnosing cloud feedback, as was advocated by Stephens (2005), and one example of which is the methodology developed by Aires and Rossow (2003).

Pero ...

Journal of Climate
Cloud Feedbacks in the Climate System: A Critical Review
Graeme L. Stephens (2005)
DOI: 10.1175/JCLI-3243.1

It is shown how different assumptions about the system produce very different conclusions about the magnitude and sign of feedbacks. Much more diligence is called for in terms of defining the system and justifying assumptions. In principle, there is also neither any theoretical basis to justify the system that defines feedbacks in terms of global–time-mean changes in surface temperature nor is there any compelling empirical evidence to do so. The lack of maturity of feedback analysis methods also suggests that progress in understanding climate feedback will require development of alternative methods of analysis.

While GCM climate and NWP models represent the most complete description of all the interactions between the processes that presumably establish the main cloud feedbacks, the weak link in the use of these models lies in the cloud parameterization imbedded in them. Aspects of these parameterizations remain worrisome, containing levels of empiricism and assumptions that are hard to evaluate with current global observations.

Peter Pan:

En el caso del vapor de agua, en principio no varía por sí mismo, así que no puede provocar un cambio climático por sí mismo. Sí que contribuye como retroalimentación a una variación inicial de temperatura (aumenta T, aumenta un poquito el vapor, aumenta otro poquito T, aumenta otro poquito el vapor, el aumento es cada vez menor en cada paso, hasta alcanzar un equilibrio). Añado: en cuanto a la HR, se supone que más o menos permanece constante, porque HR es un ratio vapor efectivo / vapor que cabe, y con un aumento de T, ambos (numerador y denominador) aumentan, se supone que proporcinalmente.

Una suposición muy conveniente que no tengo nada claro de donde sale. Lo que sí recuerdo es que hay quien plantea exactamente lo contrario, y hay quien dice que esa asunción está sacada de la manga.


Desde el punto de vista del lego, lo que se ve es algo bastante asombroso. Una ciencia relativamente recién nacida, que estudia el sistema físico más complejo que conocemos, y que resuelve el sistema con cuatro detallitos (modelos), de hacer caso a una cierta mayoría de los que lo estudian. Pero queda resuelto, no de una manera más o menos discreta, sino anunciando el fin del mundo que conocemos.

Fin del mundo que, soprendentemente, no resulta nada desconocido. Hombre pecador, entregado al lujo y al consumo, enfada a los dioses, esta vez en forma de Gaia. Y en la redención de los pecados está la salvación. ¿Resulta tan raro cierto escepticismo, cierta petición de pruebas sólidas? ¿Sirven anteriores anuncios del fin del mundo para pronosticar el grado de certeza que se le ha de conceder a este? Desde luego que no. Pero sí deberían de servir para aconsejar andarse con pìes de plomo. Y a mí me parece que andar con pies de plomo es lo contrario de esa bella simplificación que nos acabas de hacer. Especialmente cuando hay tanta gente experta en el clima, y muy sensata, que están diciendo precisamente eso. Que esa simplificación no tiene ninguna validez.

Total que a los legos nos dejáis con el único recurso de juzgar la discusión por métodos indirectos. Por ejemplo, ¿Quien niega que haya una discusión cuando sí hay una discusión? ¿Quien usa argumentos como el del "consenso", cuando ni es argumento, ni hay consenso? ¿Quien intenta que el contrario no pueda hablar? ¿Quien le pone adjetivos feos al contrario, tipo "negacionista", para acoquinarlo? ¿Cual es el grupo que se dedica explusivamente, o muy desequilibradamente a los ad hominem? ¿Quien cuenta más trolas? ¿Quien hace más "gimnasia argumental"? Y, mirándolo así, tiendes a rechazar al grupo que propone el enésimo fin del mundo.

Saludos.

Por cierto, ya que he mencionado arriba lo de Nir Shaviv y el sol, nada como mencionar lo que hoy mismo le contradice Leif Svalgaard, en:

http://wattsupwiththat.com/2009/04/15/the-oceans-as-a-calorimeter/#comments

Y veremos si Shaviv se entera, y contesta.

Pero al menos, entre los escépticos, tienes la sensación de una ciencia que piensa y puede avanzar, en vez de una tumba cerrada porque ... ¡no hay discusión!

Ya saben que llevo tiempo trasteando con los datos de satélite de TSI y la evolución de la constante solar.

Al ver el gráfico de Svalgaard y las diferencias entre las distintas reconstrucciones (sobre todo con Lean, la que utiliza Shaviv en su artículo), las he comparado con la artesanal que realicé en su día. 

Si tuviera que dar la razón a alguien, no me queda más remedio que hacerlo con Svalgaard: casi clavadita, lo cual supone una inyección de moral. 

Tendré que trastear también con los datos de nivel del mar. De momento: Svalgaard 1- Shaviv 0.

De todas formas ya saben que pienso que sí que existe una amplificación oceánica de la señal solar, algo que afirma Shaviv en su artículo y niega Svalgaard en sus réplicas. 

De todas formas ya saben que pienso que sí que existe una amplificación oceánica de la señal solar, algo que afirma Shaviv en su artículo y niega Svalgaard en sus réplicas. 

yo no veo la amplificación oceánica, veo la inercia oceánica, como señal superpuesta, retrasada y amortiguada de la cte solar,
pero no amplificación (amplificación/picos en unas fases, atenuación/valles es otras)

la amplificación o atenuación solar directa me parece meramente atmosférica: aerosoles, estratificación, gradientes y composición.

Hombre, pues en ese caso Shaviv es bastante alcanzable para discutir eso:

http://www.sciencebits.com/calorimeter

De hecho le acaban de señalar la crítica de Svalgaard, hoy mismo. Nir tarda más o menos, pero contestar, contesta.

Y por si a alguien le viene bien una localización del trabajo propiamente dicho:

http://www.sciencebits.com/files/articles/CalorimeterFinal.pdf

Lo siento por Shaviv. Es un claro ejemplo de elección de datos para cuadrar estudio. Las anomalías del nivel del mar no hay quien se las crea. Selecciona 24 boyas a nivel mundíal, si han leído bien,  24 boyas solo, y luego les aplica no se cuantos filtros, Chi cuadrado y unas cuantas leches más. Además, faltan datos de 10 boyas, toma castaña, tanto para el principio como para el final de la serie. No se parece en nada a la cruda realidad.

Hmmm ...

Parece que Shaviv explica lo que ha hecho, y por qué:

The tide based sea level change data set we construct
uses 24 stations previously chosen by Douglas [1997] to satisfy
several constraints: (1) Long record (at least 60 years),
(2) not located near collisional plate boundaries, (3) at
least 80% complete, (4) show reasonable agreement with
nearby gauges, and (5), not located in regions subject to
large post-glacial rebound. The data sets themselves were
obtained from the Permanent Service for Mean Sea Level
(http://www.pol.ac.uk/psmsl). To obtain a continuous data
set, the data from the different stations must be averaged
and differentiated. If this procedure is carried out at this
order, then the differentiation may introduce spurious noise
between yearly time bins where stations are added or removed.
Thus, the station data is first pairwise differentiated,
that is, the sea level change between each two consecutive
years is first computed for each station separately.
Then, the mean of the annual sea level change rates is calculated.
Although this order avoids spurious derivatives, it can produce long term drifts once the data set is integrated.

This spurious effect, however, is not relevant for the present
analysis in which only the 11-year cycle is important. The
data is subsequently averaged with a 3-year (central) running
mean. This removes some of the short time scale noise
without compromising the 11-year average.

The reconstructed sea level variation rate is portrayed
in fig. 6. A very clear correlation between solar activity
and sea level is evident. The correlation deteriorates when
going back to before about 1920, which is not unexpected
given the small number of stations (also manifested in the
larger estimated error range) and the poor coverage of the
Pacific. Note also that these oscillations are also consistent
with previous analyses. In particular, Holgate and Woodworth
[2004], which is based on a tide gauge record constructed
using 177 stations between 1953 to 2003, exhibits
the same 11 year periodicity and phase.

Entiendo que la selección no la ha hecho él: 24 stations previously chosen by Douglas [1997] to satisfy several constraints

¿El resultado sería más real con otra serie más adecuada? ¿Con cual? En cualquier caso, ¿por qué no explicarle esa pega a él mismo?:
http://www.sciencebits.com/calorimeter

Ah, pero parece que su el blog ya ha contestado a lo mismo:

Solar physicist Leif
On April 16th, 2009 Paolo M. (not verified) says:

Solar physicist Leif Svalgaard state that you have tortured the data you used for your paper figure 2. Find his critics at
http://wattsupwiththat.com/2009/04/15/the-oceans-as-a-calorimeter/#comments
on 15.04.2009 at 9:48
Moreover Lean 2000 is an obsolete reconstrunction.

Would you provide an answer? Thank you.

    * reply

Torquemada - the data torturer
On April 17th, 2009 shaviv says:

Yes, I pulled finger nails until the data said "I give up, I give up!"

o.k., now seriously.

In order to get the cleanest data I used the 24 tide gauges chosen by Douglas 1997 for different stringent criteria (e.g., in geologically stable locations, long records, consistent with other gauges nearby, etc). I used someone else's tide gauges so that I could not be accused of cherry picking.

Secondly, because I am not interested in long term trends, but I am interested in short term derivatives, I treated the data differently than what other people do. Instead of averaging the station heights and then differentiating, I first differentiated the data for each station and then added the derivatives. The reason is that this way I avoid getting spurious jumps from the start or end of individual station data. Because it can give rise to spurious long term trends and because I don't care about long term trends, I simply removed any linear trend from the data.

In the graph from 1870 that Lief Svalgaard points to, one cannot see the 11-year signal because the latter only amounts to a few cm amplitude (3.5 mm/yr!). It obviously drowns in the annual noise or the long term trends in Leif's particular graph. Note that at least over the past 50 years, Holgate sees consistently the same 11-year variations in the data (e.g., referenced here):
http://www.worldclimatereport.com/index.php/2007/02/09/shocking-facts-about-sea-level-rise/

Of course, because he uses a lot of lower quality stations (177) and/or is not careful to first differentiate and then add the tidal gauge data, he sees somewhat different variations before 1950, than what I find. (Of course, this is not a problem because he does not care about 11-year variations). Anyway, did Holgate torture his data too?

Oh, and the fact that Lean 2000 is used for the TSI is totally meaningless. The correlation with any signal synchronized with the 11-year solar cycle would give the same result. Note that I removed any long term trends from the tide data and from the solar proxies (whether TSI or cosmic rays).

¿Convence, no convence? Retorcido parece, y sin embargo ...

¿Y lo de Holdren 2007 que menciona Shaviv? Es otra serie distinta. 9 Estaciones, supuestamente muy bien elegidas entre 177, y la representación de las dos:



Figure 2. Comparison of the global mean decadal rates of sea level change based on the nine records with the rates from a 177 stations used in a previous study. All rates are corrected for glacial isostatic adjustment and inverse barometer effects. The shaded region indicates ±1 standard error (from Holgate, 2007).

Dicen que rectificar es de sabios, así que un imberbe no podría hacer menos. El error estaba en tomar la variación anual de TSI (como hace Svalgaard), en lugar del ciclo de 11 años (como hace Shaviv).

Aquí no hay ningún juego con datos. Son todos los disponibles a partir de las bases de datos de boyas de SCIRO, y los satélites TOPEX/POSEIDON (a partir de 1993) y JASON (a partir de 2002).

http://www.cmar.csiro.au/sealevel/sl_data_cmar.html

http://sealevel.colorado.edu/results.php


Se toman aquellos en los que se ha corregido el ciclo estacional y el efecto de las mareas barométricas. Se promedia cada año con anterior y posterior, tanto para variación del nivel del mar, como para TSI. Antes de 1940 se pierde toda posible correlación, tal vez por la calidad de la base de datos.

El resultado no es perfecto, pero si se intuye una posible causa-efecto de la variación de TSI en el nivel del mar.

En cualquier caso, y como trataré en otro tópic más adecuado, lo que vemos creo que es solo la ampliifcación de la señal solar en el contenido energético en los primeros 700 metros. En la variación del nivel del mar hay otras muchas más variables que intervienen.

Buenas tardes metragirta,

En primer lugar quería agradecerte enormemente el interesante y extenso trabajo que has realizado y estás realizando en estos temas. Es un placer leerte y ver como hay gente que pasa de las palabras a los números. Así da gusto.

En segundo lugar he de decir que me interesa mucho lo que has hecho. El otro día estuve pensando en algo similar cuando miraba las tendencias móviles. Sin embargo he de decir que tengo una duda: ¿La variable dmm/dt es la derivada del nivel medio del mar respecto al tiempo?¿cómo lo derivas? Quiero decir, coges la tendencia de 11 años centrados en el año de análisis, ¿no?

Parece que la relación entre insolación y dilatación térmica de los océanos es bastante buena, pero creo que sería más adecuado comparar directamente la media del nivel del mar con el forzamiento radiativo neto de la insolación. Hace tiempo hiciste un análisis en un sentido similar a ese, aunque lo comparabas con el AMO, el cual también era muy interesante. Pero lo que quiero decir es que considero importante fijarse en las magnitudes físicas que puedan darnos una relación completa, tanto cualitativa como cuantitativa.

Por otro lado, me gustaría retomar el debate de cómo varía la humedad relativa global en función de la temperatura, pues creo que es la clave para entender la retroalimentación del vapor de agua (que está siendo discutida en otros tópics).

Muchas gracias metragirta

Vigilant,

Es mucho más sencillo. Hago lo mismo que Shaviv y Svalgard, que no es otra cosa que ver la variación en mm (dmm) del nivel del mar en un año (dt=1) y así obtenemos la evolución de dmm/dT p yr. Luego se compara con la evolución de TSI

Sin embargo, en el caso de la comparativa con AMO, lo que se hace es ver la tendencia de la varición del nivel del mar en 30 años y compararla con el promedio de AMO en 30 años.

A partir ambas relaciones, y de la de TSI con AMO, "podría" pensarse que las variaciones del nivel del mar (la parte debida a expansión térmica) tienen una posible señal solar.

Por otra parte, como ya indiqué en otro sitios, AMO está relacionada con la temperatura global y con la extensión de la banquisa del Artico y por tanto también afectará a la extensión/retracción de los glaciares. En consecuencia, tendríamos que sumar otros factores de subida del nivel del mar con posibles influencias solares.

La continua subida desde 1870 solo es posible si se tiene en cuenta una posible salida de otra época más fría, la pequeña edad de hielo en este caso.

En cuanto a la humedad absoluta, ya sabes que pienso que está más regulada por AMO+PDO (océanos) que por GEIs. El hecho de que la humedad relativa no permanezca constante lo corroboraría.

Mira, algo que todavía no he tratado quizá sea una posible relación entre la variación de nivel del mar y la humedad. Lo dejamos pendiente.

Ahora esoy inmerso en temas climáticos locales de Canarias (advecciones saharianas), aunque requieren una visión global de las variaciones de la circulación atmosférica y los centros de presión, así como de AMO, PDO, ENSO, NAO, actividad solar, y sobre todo: humedad relativa (a nivel local) . 

No se por donde quieres enfocarlo, pero ahí queda ese mini resumen.  En la medida que el Sahara me deje tiempo, sabes que que cuentas con lo poco que pueda aportar.