Statistinė analizė rodo, kaip viskas išties kaista
Ar karščiai užklumpa dažniau nei kadaise? Darbe, kuris neseniai pasirodė leidinyje „Proceedings of the National Academy of Sciences“, šį klausimą nagrinėja Jamesas Hansenas su kolegomis. Jų išvada – taip. O duomenys, kuriais remiamasi, net neapima dabartinių karščių, džiovinančių beveik visą Šiaurės Ameriką ir naikinančių jos derlių. Tačiau dėl tyrimui pasirinkto metodo sujudo manantys, kad įrodymus moksliniuose darbuose reikia pateikti šaltai ir nešališkai. Minėtame darbe tuo anaiptol nesivadovaujama, nors pateikti įrodymai – įdomūs.
J. Hansenas vadovauja NASA Godardo kosmoso tyrimų institutui, įsikūrusiam Niujorke. Jis mėgsta polemizuoti apie pavojus, kuriuos sukelia žmogaus sukeltas pasaulinis atšilimas. Nors jis ir vadovauja valstybinei laboratorijai, sugebėjo triskart būti areštuotas už protestus prieš tuos, kurie, jo manymu, yra tokios klimato kaitos priežastis. Darbo įvade jis aiškiai sako bandęs atrasti, kaip savo būgštavimus perteikti skeptiškai publikai.
Iš dalies skeptiškai žiūrima dėl to, kad, nors keičiantis klimatui neišvengiamai keisis ir orai, konkretaus įvykio, pavyzdžiui, vietinės karščių bangos, priskirti klimato kaitai neįmanoma. Todėl J. Hansenas pabandė neapsiriboti atskirų priežasčių tyrimu pademonstruodamas, kad tai, kas būdavo neįprasta, dabar normalu.
Ilgesnės, karštesnės vasaros
Tam su kolegomis jis paėmė 60 metų (1951–2011) oro temperatūros žemės paviršiuje analizės duomenis, kuriuos surinko Godardo institutas. Analizuojant temperatūrą, planetos paviršius padalijamas į 250 km pločio sklypus, ir kiekviename sklype fiksuojama vidutinė temperatūra. Duomenis mokslininkai padalijo į šešis blokus po dešimtmetį ir palygino blokų statistines savybes.
Juos ypač domino trys šiaurės pusrutulio vasaros mėnesiai (birželis, liepa ir rugpjūtis). Pirmiausia buvo nustatyta kiekvieno sklypo atskaitinė vertė – vidutinė tų trijų mėnesių temperatūra 1951–1980 m. Tuomet apskaičiuota, kiek nuo atskaitinės sklypo vertės temperatūra kiekviename sklype buvo nukrypusi bet kurią nagrinėjamą vasarą. Po to buvo sudarytos kreivių serijos (po kreivę kiekvienam dešimtmečiui), iš kurių matyti, kaip dažnai pasikartoja kiekvienas nuokrypis.
Nedidelių nuokrypių būna dažnai, o didesnių retai, tad taip sudaryto grafiko kreivė šiek tiek primena varpo pjūvį. Tokius verčių pasiskirstymus galima modeliuoti naudojant matematinę funkciją, kuri vadinama normaliuoju skirstiniu arba „varpo kreive“.
Ar sudaryta naudojant duomenis, ar idealias matematines vertes, tokia kreivė visuomet turi du parametrus: vidurkį (tai visų duomenų vienetų suma, padalyta iš duomenų vienetų skaičiaus; idealioje kreivėje vidurkis žymi aukščiausią tašką) ir standartinį nuokrypį, nuo kurio priklauso varpo plotis. Standartinis nuokrypis apskaičiuojamas pagal visus atskirus duomenų vienetų nuokrypius.
Norėdamas išsiaiškinti, kas vyksta, J. Hansenas kiekvieno dešimtmečio (nuo 1951 iki 2011 m.) kreives sulygino su normaliuoju skirstiniu, kuris buvo naudojamas kaip atskaitos kreivė. Tam, kad būtų galima palyginti visas kreives, faktinių nuokrypių vertės buvo išreikštos kaip standartinio nuokrypio dalys, o jų dažniai – kaip proporcija nuo bendro jų skaičiaus.
Grafike matomos dvi tendencijos. Pirma, pagal duomenis sudarytų kreivių viršūnės nuo atskaitos kreivės slinko dešinėn laiko atžvilgiu. Kitaip sakant, vidutinė temperatūra kyla. Antra, pastarųjų dešimtmečių kreivės plokštesnės. O kuo plokštesnė kreivė, tuo didesnis standartinis nuokrypis ir platesnė rezultatų sklaida.
Jeigu kiekvienos kreivės vidurkis būtų toks pat, plokštėjimas rodytų, kad padaugėjo tiek šaltesnių, tiek karštesnių periodų. Bet vidurkis auga, tad šaltajame kreivių gale poveikis mažesnis, o karštajame – didesnis. Vadinasi, vietiniams orams būdingi dažniau užklumpantys karščiai.
Be to, naudojant varpo kreivės metodą galima pasakyti, kiek būtent padažnėjo karščiai. J. Hansenas apibrėžė, kad ekstremaliomis sąlygomis laikytini tie atvejai, kurie nuo jo atskaitos kreivės vidurkio yra nutolę daugiau kaip per tris standartinius nuokrypius. Toje kreivėje tai būtų po aštuntadalį procento kiekviename gale, o 1951–1961 m. kreivėje vertė maždaug tokia ir yra. Tačiau šiandien ekstremalias sąlygas (ar bent jau tokias, kurios ekstremaliomis būtų laikomos prieš pusę amžiaus) bet kuriuo nurodytuoju metu galima stebėti maždaug aštuoniuose procentuose pasaulio.
Aišku, vietinius orus lemia ir vietinės priežastys. Šia prasme jie yra atsitiktiniai. Bet J. Hanseno analizė rodo, kad teiginiai, jog karščiai nūnai dažnesni nei būdavo, irgi turi pagrindo.
Apie priežastis jo analizėje nekalbama. Tai padaryta sąmoningai. Kaip rašoma darbe, jis nori, kad duomenys kalbėtų už save, nors pats asmeniškai neabejoja, kad priežastis – su žmogaus veikla susijusios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kaip antai anglies dvideginis. Dabar, kai JAV spirga užklupus galbūt rekordinei karščio bangai, jis viliasi, kad tuos, kurie pasaulinį atšilimą nukišo į antrą planą, pavyks įtikinti pripažinti, jog atšilimas yra realus, ir pagalvoti apie pasekmes.
