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Bomba de calentamiento global
El progreso en la ciencia a veces se logra mediante grandes descubrimientos. Pero la ciencia también avanza cuando aprendemos que algo que creíamos que era cierto no lo es. Al resolver un rompecabezas, la solución a veces puede verse obstaculizada por el hecho de que se ha encajado una pieza incorrecta en un lugar clave.
En el debate científico y político sobre el calentamiento global, la última pieza incorrecta puede ser el palo de hockey, la famosa trama (que se muestra a continuación), publicada por el geocientífico de la Universidad de Massachusetts Michael Mann y sus colegas. Esta trama pretende mostrar que ahora estamos experimentando el clima más cálido en un milenio, y que la tierra, después de permanecer fría durante siglos durante la era medieval, de repente comenzó a calentarse hace unos 100 años, justo en el momento en que la quema de el carbón y el petróleo provocaron un aumento de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono.
Hablé extensamente sobre esto en mi columna de diciembre de 2003. Desafortunadamente, la discusión de esta trama ha sido tan contaminada por el frenesí político y activista que es difícil profundizar en ella para llegar a la ciencia. Mi columna anterior era en gran parte una súplica para que la ciencia prosiguiera sin ser molestada. Desafortunadamente, la importancia misma del tema ha hecho que sea difícil realizar una ciencia cuidadosa.
Pero ahora un shock: los científicos canadienses Stephen McIntyre y Ross McKitrick han descubierto una falla matemática fundamental en el programa de computadora que se utilizó para producir el palo de hockey. En sus publicaciones originales del palo, Mann pretendía utilizar un método estándar conocido como análisis de componentes principales, o PCA, para encontrar las características dominantes en un conjunto de más de 70 registros climáticos diferentes.
Pero no fue as. McIntyre y McKitrick obtuvieron parte del programa que utilizó Mann y encontraron serios problemas. El programa no solo no hace PCA convencional, sino que maneja la normalización de datos de una manera que solo puede describirse como errónea.
Ahora viene la verdadera sorpresa. Este procedimiento de normalización inadecuado tiende a enfatizar cualquier dato que tenga forma de palo de hockey y a suprimir todos los datos que no la tengan. Para demostrar este efecto, McIntyre y McKitrick crearon algunos datos de prueba sin sentido que, en promedio, no tenían tendencias. Este método de generar datos aleatorios se llama análisis de Monte Carlo, en honor al famoso casino, y se usa ampliamente en el análisis estadístico para probar los procedimientos. Cuando McIntyre y McKitrick introdujeron estos datos aleatorios en el procedimiento de Mann, apareció una forma de palo de hockey.
Ese descubrimiento me golpeó como una bomba y sospecho que está teniendo el mismo efecto en muchos otros. De repente, el palo de hockey, el símbolo de la comunidad del calentamiento global, resulta ser un artefacto de malas matemáticas. ¿Cómo pudo pasar? ¿Qué está pasando? Permítanme divagar en una breve discusión técnica sobre cómo ocurrió este increíble error.
En PCA y técnicas similares, cada uno de los (en este caso, típicamente 70) conjuntos de datos diferentes tiene sus promedios restados (por lo que tienen una media de cero), y luego se multiplican por un número para hacer su variación promedio alrededor de esa media para ser igual a uno; En jerga técnica, decimos que cada conjunto de datos está normalizado a media cero y varianza unitaria. En PCA estándar, cada conjunto de datos se normaliza a lo largo de su período de datos completo; para los conjuntos de datos climáticos clave que Mann usó para crear su gráfico de palo de hockey, este fue el intervalo 1400-1980. Pero el programa de computadora que utilizó Mann no hizo eso. En cambio, obligó a cada conjunto de datos a tener una media cero para el período de tiempo 1902-1980 y a coincidir con los registros históricos para este intervalo. Este es el momento en el que se conoce bien la temperatura histórica, por lo que este procedimiento garantiza la escala de temperatura más precisa. Pero arruina completamente PCA. El PCA se ocupa principalmente de los conjuntos de datos que tienen una gran variación, y el procedimiento de normalización de Mann tiende a dar una variación muy alta a cualquier conjunto de datos con forma de palo de hockey. (Dichos conjuntos de datos tienen una media cero solo durante el período 1902-1980, no durante el período más largo 1400-1980).
El resultado neto: el componente principal tendrá forma de palo de hockey incluso si la mayoría de los datos no lo tienen.
McIntyre y McKitrick enviaron su análisis detallado a Naturaleza revista para su publicación, y fue ampliamente revisada. Pero su artículo finalmente fue rechazado. Frustrados, McIntyre y McKitrick pusieron el registro completo de su presentación y el árbitro informa en un página web para que todos lo vean. Si observa, verá que McIntyre y McKitrick han encontrado muchos otros problemas con el análisis de Mann. Hago hincapié en el error en su programa PCA simplemente porque es tan evidente y tan fácil de entender. Aparentemente, Mann y sus colegas nunca probaron su programa con el enfoque estándar de Monte Carlo, o habrían descubierto el error ellos mismos. Están surgiendo otras y diferentes críticas al palo de hockey (ver, por ejemplo, el artículo de Hans von Storch y sus colegas en la edición del 30 de septiembre de Ciencias ).
Algunas personas pueden quejarse de que McIntyre y McKitrick no publicaron sus resultados en una revista arbitrada. Eso es cierto, pero no por falta de intentos. Además, el artículo fue arbitrado y, mejor aún, los informes de los árbitros están ahí para que los leamos. El único fracaso de McIntyre y McKitricks fue no convencer Naturaleza que el documento era lo suficientemente importante como para publicarlo.
¿Cómo afecta esta bomba lo que pensamos sobre el calentamiento global?
Ciertamente, no niega la amenaza de un aumento de la temperatura global a largo plazo. De hecho, McIntyre y McKitrick tienen cuidado de señalar que es difícil sacar conclusiones de estos datos, incluso con sus correcciones. ¿Se produjo el calentamiento global medieval? El mes pasado, el consenso fue que no; ahora la respuesta correcta es que nadie lo sabe realmente. Descubrir errores en el análisis de Mann no resuelve el debate; simplemente lo vuelve a abrir. Ahora sabemos menos sobre la historia del clima y sus fluctuaciones naturales a lo largo de períodos de tiempo a escala de siglo, de lo que creíamos saber.
Si está preocupado por el calentamiento global (como yo) y cree que el dióxido de carbono creado por humanos puede contribuir (como yo), entonces debería estar de acuerdo en que estamos mucho mejor si hubiéramos roto el palo de hockey. La desinformación puede causar un daño real porque distorsiona las predicciones. Supongamos, por ejemplo, que las mediciones futuras en los años 2005-2015 muestran un panorama global claro y diferenciado. enfriamiento tendencia. (Podría suceder). Si nos tomáramos en serio por error el palo de hockey, es decir, si creyéramos que las fluctuaciones naturales del clima son pequeñas, podríamos concluir (erróneamente) que el enfriamiento no puede ser solo una fluctuación aleatoria sobre un Tendencia de calentamiento a largo plazo, ya que según el palo de hockey, tales fluctuaciones son insignificantes. Y eso podría llevar, a su vez, a la conclusión errónea de que las predicciones del calentamiento global son un montón de tonterías. Si, por otro lado, rechazamos el palo de hockey y reconocemos que las fluctuaciones naturales pueden ser grandes, entonces no nos engañarán unos años de enfriamiento aleatorio.
Un palo de hockey falso es más peligroso que uno roto, si sabemos que está roto. Es nuestra responsabilidad como científicos analizar los datos de manera imparcial y sacar las conclusiones que se deriven de ello. Cuando descubrimos un error, lo admitimos, aprendemos de él y quizás descubramos una vez más el valor de la precaución.