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温暖化連載へのご質問 [ 地球温暖化を学ぼう]

温暖化の記事はさまざまな方からの反響が大きく、大変うれしいです。
(と同時に、専門家ではないのでお返事にいつも苦しみます 泣)
今回は当ブログのQ&Aフォームから頂いたご質問についてお答えすることにしましょう。
(本名書くのかな?さん、yaoさん、大変長らくお待たせいたしました)

Q1)1991年ピナツボ噴火の際のCO2減少問題をどのように説明するのでしょうか?
まずはじめに、1991年のピナツボ火山の噴火の際にCO2は減少していません。
CO2の増加傾向が1991~1993年頃まで弱っており、これが1991年のピナツボ噴火に
よるものではないか?と考えられているのです。その原因は、噴火による気温の低下
のようです。気温が低下すると、陸上生物や海から放出されるCO2の量が減るようです。
(吸収量が増えるといったほうがよいかも?)

しかしピナツボ噴火により大気中にばらまかれた「エアロゾル」(微粒子)が太陽光
を遮ったために地表温度が低下したのですから、噴火から時間が経ってエアロゾル
が少なくなってくれば気温は元に戻り、CO2増加傾向も元に戻ります。逆にいえば
CO2の増加傾向はピナツボ噴火の影響と関係なく続いているということでしょう。
(詳しくはこちらをご覧ください → http://goto33.blog.so-net.ne.jp/2008-07-13

3660169591_bba05c91e6.jpg
Amazing Sarychev Volcano - as seen from space
by Goddard Video and Multimedia (protected by CC License)
こちらは6/12に噴火した、北海道・千島列島の北方のサリチェフ火山。
宇宙から見ると火山の噴煙ってこんな感じに見えるらしい。

Q2)地球上いたるところに残る海進・海退の跡からは、少なくとも現在よりも気温の
上下0.000何℃という世界ではなく少なくとも±4度以上の変化があったようですが。
まず現在の気温は上下0.000何度というわけではなく、30年間で約0.5度程度上昇して
います(詳しくはこちら)。過去100年間だと1度程度上昇しています。一方で、
過去の気温変化も±4度より大きいようです。

「過去にはもっと大きな気温変化があったのだから、今回の地球温暖化程度では、
地球も生物もビクともしないのでは?」という意見を耳にすることがあります。
私は違うと考えます。理由の1番目は、CO2の近年の急増です。
気温が上がって二酸化炭素が増えたのではない」という記事に書きましたが、
過去40万年間経験したことがないほどにCO2増加は急増しています。もはや過去の
地球の気温変化プロセスと比較しても意味がないのです。我々は過去40万年を大きく
上回る急激な気温変化の「序章」にいるのかもしれないのです。
理由の2番目は人類そのものの脆さです。我々は、もはやちょっとした環境変化ですら
ついていけないほど過密で、限界まで生産性を高めているのではないでしょうか?
地球や他の生物にとっては何ともない地球温暖化で、人類はあっさり絶滅するかも
しれません。これらは考えすぎだと思いますが、楽観視することはないと思っています。

Q3)排出ガス(石油によるCO2の削減は)温暖化に関係なく、限りある資源を大切にの観点から
大賛成ですがどうして効率の事はまったく議論されないのでしょうか?関連して人間一人当たり
の排出量の方が大切なのではないでしょうか?
地球温暖化問題とエネルギー問題は表裏一体だと思っています。さらに政治問題も
絡んできます。これらはいずれ記事にするつもりではいますが、しかしさしあたっては
本連載では、地球温暖化のプロセス自体をピュアに科学的に議論していきたいと思います。

Q4)南極氷床コアのCO2濃度と、現在のCO2濃度を直接比較しても問題はないのか?
例:http://www.cir.tohoku.ac.jp/~asuka/ の 「地球温暖化問題懐疑論反論コメント」
の図7。(データ改ざんでは?)
※注:最新版では図9です。
http://www.cneas.tohoku.ac.jp/labs/china/asuka/kaigiron_ver30.pdf
改ざんではないです。2つの異なるCO2濃度データをつなげていることがちゃんと書かれて
いますね。性格の異なるデータなので注意は必要です。ボストークの資料が見当たらない
のですが、ドームふじの場合は約3000m長の氷床コアから72万年分のデータを得ている
ようです。単純に割り算すれば年4mmの厚さになりますので、10年間程度のCO2濃度
変化は十分に再現できるでしょう。すなわち、現在のCO2濃度上昇はここ数10万年間に
地球が経験したことがないくらい高いと判断できます。

Q5)CO2の赤外吸収波長は15μmあたりだと思います。この吸収帯における衛星情報は
ないのでしょうか?(宇宙への放射情報)
あります。過去記事「二酸化炭素には温室効果がある」の中にある、Barrett(2005)の
Fig.9がそれです。ニムバス4号による地球からの放射スペクトルの観測値で、横軸の単位は
cm^(-1)です。CO2の赤外吸収波長が15μmだとすると、約670cm^(-1)にあたります。

Q6)現在に降り注ぐその波長の80%程度が既に吸収されていると何かの文献で(?)そもそも
偽情報?であったとように聞いた気がします。これは真なる情報でしょうか?
Q5の吸収の様子を見ていると、地球から放射される赤外線はかなり効率よく
大気に吸収されているようです。

Q7)もし、80%すでに吸収されているとするとこれ以上CO2が増えた場合
そのCO2はどう作用するのでしょうか?
よく「大気の赤外線吸収率は飽和状態なのだから、これ以上CO2が増えても、
温室効果は進まないのではないか?」と考える方がおられますが、それは間違いです。
現在のように大気が地球からの赤外線を効率よく吸収している状態でも、CO2が増えれば
温室効果はさらに増します。これはまた近いうちにこの連載で解説しますね。

Q8)日本が誇る地球シミュレータも、プログラムしだい。そもそもシミュレーションは物事のことが
100%理解できてそれをシミュレーションするものだと思います。地球の本当の活動を100%理解
してシミュレーションしているわけではないと思います。地球シミュレータどおりのシミュレーション
どおりになるものでしょうか?
非常に良いご質問だと思います。そもそもシミュレーションとはなんでしょうか?
「現象再現」「未来予測」などもありますが、1つの重要な考え方は「実験」です。
地球スケールの実験は実験室内では無理なので、数値計算の上で「実験」するのです。
(なので、「100%理解できてそれをシミュレーションするもの」ではありません)

ひとつ例をあげてみましょう。先に述べたピナツボ噴火の際の気温低下ですが、
本当にエアロゾルが原因で起きたのでしょうか?それを数値実験した例がこちら。
●The Physics of Climate Modeling (GISS, NASA)


このページの下のほうにあるグラフをみてください。
2つありますが、上側がエアロゾルの量にあたる、大気の透過度の変化です(値が
大きいほど透過度が低い)。下側が平均気温で、緑や紫などがさまざまな観測値、
赤がモデルによる計算値です。このようなシミュレーションですべての現象が説明
できるわけではありませんが、少なくとも噴火に伴うエアロゾルの増減は気温変化を
よく説明しているということはできるでしょう。

このようにして、地球の気温変動にあたえる要因を一つずつ調べていくことが、
シミュレーションの本来の役割です。その研究はまだまだ途上で、実験すべき項目は
山のように残っていると考えてよいでしょう。一方で、そのシミュレーションに基づく
地球温暖化の未来予測(の途中結果)がマスコミや政治・経済に流布されている状況
だと思います。少し先走りすぎではないかと私は感じていますが、シミュレーションを
行っている研究者自身の意見も一度聞いてみたいものです。

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以上、ご質問にお答えしてみましたが、なかなか大変ですね。
いつもの温暖化連載と違って、少し自分の感想めいたことも交えてみました。
こんな感じでよろしければまたご質問いただければ幸いです > みなさま

続きます。じゃあ次回は、「CO2が増えたらまだ温室化するのか?」について
考えてみましょうか?
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yao

ありがとうございます。
ゆっくり理解してみます。

なるほど、要因一つ一つシュミレーションして行くのですね。じゃあ、正確なことはまだまだわかりませんね。相互作用もチェックする必要あるし・・・・。(気の遠くなる作業ですね。プログラマー大変だ。)
私も結果公開することには「先走りすぎ」と思いますが、人へ警鐘を鳴らす意味では正しいこと(資源を大切に)だと思います。
シュミレーションに「但し書き」が必要か?(w

>「CO2が増えたらまだ温室化するのか?」
楽しみにしています。
by yao (2009-07-04 13:19) 

MANTA

>なるほど、要因一つ一つシュミレーションして行くのですね
yaoさん、私は温暖化のシミュレーションをやったことはないので、よく分かり
ませんが、一般にパラメータを増やせば、現実の事象は説明しやすくなります。
なので、温暖化のシミュレーションでも現実に合わせることが主眼ではなく、
(あっちゃうので)個々のパラメータの効き具合と、パラメータの誤差による
温暖化推定誤差を議論する仕事がまだまだ残っているのだろうと推測
しています。

それでも警鐘になるのならば、情報はだしたほうがよいのでしょうね…
このあたりは地震予知研究と共通で、研究者の悩みは尽きなさそうです。
by MANTA (2009-07-05 08:56) 

おおくぼ

本文と関係ないのですが・・・。
前から不思議なのは、地球の上空から地表に放射される赤外線は、太陽からの可視光線の約2倍もあります。
赤外線の源は、太陽からの可視光線だと思うのですが、何故、約2倍もの量が放射できるのでしょうか?

by おおくぼ (2009-07-05 23:53) 

NO NAME

 初めまして、過去40万年で最大の二酸化炭素濃度としているのは一部の意見でしかないのでは? 氷床から取り出された氷からのデータであれば本来しなければならない誤差補正がされていないという批判をのを読んだことがあります。 まあ少なくとも植物が反映してきた時代であれば二酸化炭素は減少してきたという方が自然に思えますが。 
by NO NAME (2009-07-06 07:39) 

MANTA

>地球の上空から地表に放射される赤外線は、太陽からの可視光線の
>約2倍もあります
おおくぼさん、この点はよく戸惑ってしまいますが、仮に太陽からの2倍の
熱量が大気から地表に放射されていたとしても(いやもっと大きくても)、
なんら不思議なことはありません。詳しくは下記記事末尾をご覧ください。
http://goto33.blog.so-net.ne.jp/2008-12-16

>初めまして、過去40万年で最大の二酸化炭素濃度としているのは一部
>の意見でしかないのでは? 
NO NAMEさん、そうなのですか?ご指摘の「批判」というのをぜひ拝見
したいところです。
by MANTA (2009-07-06 18:20) 

onkimo

ブログ、いつも楽しく読ませていただいています。温暖化の連載、次回は CO2 と温暖化の関係ですか!これ、説明するのけっこうやっかいですよね?MANTA さんがどう料理されるのか、楽しみです。

今回の記事もおもしろく読ませていただきました。良い質問がたくさんよせられていますね。答えといっしょに参考にしています。

良い質問が集まるのはブログの質が高いからだと思います。答えるのは大変だと思いますが…

ところで、私のブログでは現在槌田さん裁判関連の記事を書いており (まだ途中なのですが) 、 6/7 の記事にトラックバックを打たせていただきました。よろしくお願いします。
by onkimo (2009-07-06 22:19) 

おおくぼ

リンク先を読んでも腑に落ちないのですが・・・。
私の疑問は、高度なものでなく、素朴なものです。
月は、地球と違い理解しやすいです。
大気がほとんどないので、太陽から入るエネルギーと月が出るエネルギーは同じなのは、簡単に理解できます。
でも大気がある地球は、出るエネルギーが入るエネルギーと同じとは思えないのです。
素朴に考えると、毎年、地球の平均温度は上がる気がするのです。
現実には、平均温度が毎年プラスマイナス1度内なので、収支は安定しています。
温室効果があるのに、平均温度が一定なのは何故か?というは長年の謎です。
ちなみに専門家の方に尋ねたこともありますが、私は理解できませんでした。
逆に専門家の方は、私が理解できないことのほうが不思議みたいでした。
by おおくぼ (2009-07-06 23:24) 

MANTA

>CO2 と温暖化の関係ですか!これ、説明するのけっこうやっかいですよね?
onkimoさん、次回説明しようとするのは、「CO2が増えれば温室効果は
促進される」です。あたりまえのことを、あたりまえに説明します(笑)
よい(厳しい)質問を頂けるのは、管理人としては本当にうれしい限りです。
読者の皆様あっての当ブログです。

>私の疑問は、高度なものでなく、素朴なものです。
おおくぼさん、直感に基づく素朴な疑問は大事にしたいところですが、間違
っていることも度々です。リンク先の計算は簡単ですので、紙を片手に一度
じっくりと取り組むことをお薦めします。それを「科学的アプローチ」と世間では
呼ぶようですよ。
by MANTA (2009-07-07 07:19) 

おおくぼ

理科系のレベルの高いブログで、常識と違った主張を見かけます。
例えば、「温室効果は熱力学の法則を無視している」という主張です。

http://feliscatus.blog77.fc2.com/blog-entry-85.html

もし、この方が言っていることが本当なら、世界的なニュースになると思うのですが・・・・。
by おおくぼ (2009-07-14 23:43) 

MANTA

おおくぼさん、紹介されていたGerlich and Tscheuschner(2007)をざっと
読みました。私の理解が間違っていなければですが、著者らは太陽の存在を
いれずに(!)熱力学の議論をしているようです(唖然) アルベドも理解して
いないかも。よくこんな論文が通るものです。というわけでニュースになりません。
by MANTA (2009-07-15 07:50) 

おおくぼ

お忙しいところ、100ページ以上の論文に付き合っていただいてありがとうございます。
太陽に関しては、黒体とか自転の傾きみたいところで触れていたと思うのですが、重要な議論では抜け落ちているような気がしますね。
アルベドに関しても、重視してないという印象を受けました。

日本のネット上でも似たような議論が多々見つかるので、MANTAさんの意見をお聴きしたかったのです。
ありがとうございました。
by おおくぼ (2009-07-15 12:49) 

MANTA

こちらこそ、ご紹介いただきましてありがとうございます。
また時間があるときにゆっくり読んでみたいと思います。
by MANTA (2009-07-15 17:50) 

yukko

お手すきとなったときで結構なのですが、
流氷について、温暖化との関連を教えていただけないでしょうか?

今日読んだブログでは、オリンパスの宣伝に懐疑的な記事がありました。
http://snowmania7.blog38.fc2.com/

どうも、温暖化に関しては、宣伝が過ぎることが多いようにも感じるのですが。
オリンパスのサイトでは、漁師さんが、南の魚が取れる、と言っていますが、
たまたまなのでは? などとも感じるのですが、どうなのでしょう。
by yukko (2009-07-16 17:27) 

MANTA

>オリンパスのサイトでは、漁師さんが、南の魚が取れる、と言っていますが、
>たまたまなのでは?
yukkoさん、コメントありがとうございます。流氷と温暖化の因果関係は不勉強
でお答えできませんが、南の魚が取れるのは温暖化のせいかもしれません。
例えば日本海では水温がこの100年間で1.7度も上昇しているそうです。
http://goto33.blog.so-net.ne.jp/2008-07-10
の記事の真ん中あたりをご覧ください。
by MANTA (2009-07-23 08:57) 

おおくぼ

このような研究はご存知でしょうか?

http://www.kuba.co.jp/cpea/

地球の気候システムは謎が、いっぱいという気がしました。
by おおくぼ (2009-08-13 00:16) 

MANTA

おおくぼさん、深尾先生ですね。その昔は京大超高層電場研究センター
というところのセンター長さんでした。私の学びやはその隣でした。

謎はいっぱいです。地球は大きいのですから。ところが人類の地球への
影響力も大きくなってきている。だから問題なのですね。
by MANTA (2009-08-13 18:04) 

おおくぼ

人類が存在してない時代と比べれば、地球は見た目だけでも大きく変わりました。
産業革命以後も大きく地球を変化させました。
だから、人類の地球への影響力が大きくなっているのは間違いないと思います。
けれど、人類の地球のへの影響力が、平均気温にトータルで、温暖化に働くか、寒冷化に働くかの判断は困難だと思います。
例えば、砂漠化→黄砂→太陽光線を遮るので、寒冷化になります。
工場や焼却炉から出る排気ガスが、必ずしも温暖化に繋がるかはわからないと思います。
わからないから、無視していいというわけではないですが・・・・。
by おおくぼ (2009-08-13 23:00) 

MANTA

>人類の地球のへの影響力が、平均気温にトータルで、温暖化に働くか、
>寒冷化に働くかの判断は困難だ
おおくぼさん、おまとめいただきましてありがとうございます。
温暖化の議論の何が問題なのかスッキリしますね。
まず、人類の地球への影響力(CO2)については温暖化に働きます。
http://goto33.blog.so-net.ne.jp/2008-08-10-1
http://goto33.blog.so-net.ne.jp/2008-12-16
CO2には温室効果があり、仮に”いまの温暖化が人為的でない”としても
CO2排出量削減は温暖化を抑制する効果があります。問題はその程度
です。ただ程度が分からないとはいえ、温暖化を促進するセンスであれば
CO2を抑制せざるを得ないでしょう。

つまりは頂いたコメントの最後の1行で十分かと思います。
>わからないから、無視していいというわけではないですが・・・・。
そこに科学者の活躍の場と責務があるのだと思います。
by MANTA (2009-08-14 07:13) 

大げさのたぐいです

ピナツボ噴火から定性的に判ることは
1、レイリー散乱するエアロゾルは寒冷化作用を持つ事
 まあこれは論理的に当然

2、気温が下がると大気中のCO2濃度は下がる事=正のフィードバック
 これも物理法則からすれば当然
 だとすると過去人類がCO2を排出していない時にはCO2濃度が下がる事でさらに気温が下がり
 さらにCO2濃度が減るという暴走が起きる・・・・起きてないですね? という事は

3、その正のフィードバックによる暴走を止める、負のフィードバックが地球にはある事
 が判ります。
 CO2濃度のフィードバックだけではなく、水蒸気量も当然気温に応じて増加するわけですから
 何らかの負のフィードバックがなければ気候は暴走するか大きく振動するかのどちらかになります

この気候を安定化させていた負のフィードバック機構とは何なのか、
そこが本来注目すべき事でしょう。

by 大げさのたぐいです (2010-02-10 11:02) 

MANTA

>2、気温が下がると大気中のCO2濃度は下がる事=正のフィードバック
>これも物理法則からすれば当然
大げさのたぐいさん、これが物理法則から当然かどうか、調べてみると面白い
ですよ。ヘンリーの法則以外にも、海陸と大気の複雑な相互作用があるよう
です。このような正および負のフィードバック機構解明は気候学や気象学の
昔からの永遠のテーマのひとつでしょう。このブログでも取り上げてみたい
ですね。
by MANTA (2010-02-11 12:05) 

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