海がたくわえているエネルギーが最近50年でどう変化したかについては、 Levitusほか(2001, 2005)が、過去に船から観測された海洋の水温 のデータを集計して論じている。 2005年の論文によれば、1955年から1998年までの海洋(水深3000 mまで)のもつ エネルギーの増加量は14.5×1022 Jとなっている。 地球の表面積(海陸こみ)あたり、時間(秒)あたりにすると、 0.20 W/m2となる。
陸がたくわえるエネルギーの変化量は、 地温の観測データをまとめているBeltramiほか(2002)が Levitusの研究を補足する形でまとめている。 (Uncertain Science, Uncertain World [読書ノート]の著者である Henry Pollack教授(ミシガン大学地質学教室)も共著者のひとりである。) 50年間の増加の量は0.9×1022 J、 陸の面積あたりで0.039 W/m2となっている。 地球の表面積(海陸こみ)あたりにすると0.012 W/m2と いうことになる。 海では水が動くことによる熱輸送(熱伝達論でいう対流)があるのに対して、 陸では鉛直の熱輸送が伝導だけなので、 エネルギー変化に実質的にかかわれる層がだいぶ浅くなり、 変化量が小さくなるのだ。
大気がたくわえているエネルギーの変化は、 Levitusほか(2001)のまとめ(対象期間は1955-1996)によれば、 0.7×1022 Jの増加、 面積あたりでは0.01 W/m2となっている。
水の相変化はエネルギーの出入りを伴う。 氷がとけて液体の水になることは、 質量あたり約3.3 x 105 J/kgのエネルギーがふえることにあたる。 氷河については、大村 纂[あつむ]教授(スイス国立工科大学チューリヒ校)によるまとめ (Ohmura, 2004)があり、 それによれば、世界の氷河は最近50年間に、 260 km3/年だけ減っている (これだけ海水の量がふえたとすると、海水準0.7 mm/年の上昇に相当する。) ただし、このうち グリーンランド氷床の99 km3/年と 南極氷床の26 km3/年はまだあまり確かではない。 その他の山岳氷河・氷冠の135 km3/年はかなり確かである。 地球の表面積(氷の有無にかかわらず)あたり、時間(秒)あたりのエネルギー変化量にすると、0.005 W/m2となる。
海氷のぶんは、厚さの変化の観測値が乏しいので見積もりがむずかしいが、 暫定的にLevitus (2005)が他の研究者の論文から引用した数値によれば、 南半球と北半球の海氷の減少に伴うエネルギー増加が それぞれ0.3×1022 J、0.005×1022 Jとなっている。 地球の表面積(氷の有無にかかわらず)あたり、時間(秒)あたりのエネルギー変化量にすると、それぞれ、0.004 W/m2、7×10-5 W/m2となる。
以上、有効数字がじゅうぶんでない部分もあるが、 とりあえず集計してみると、約0.23 W / m2となる。
| 最近約50年間の地球のエネルギー増加量 | |
|---|---|
| 部分 | エネルギー増加量(W / m2) |
| 大気 | 0.01 |
| 海洋(相変化を含まない) | 0.20 |
| 陸 | 0.012 |
| 氷河・氷床 | 0.005 |
| 海氷 | 0.004 |
| 合計(仮) | 0.231 |
このエネルギー貯留量変化の対象期間は1950年代以後の約50年間であり、 [衛星観測で見た地球のエネルギーの出入り]で論じた 地球放射収支の衛星観測の対象期間はそのうち新しい時期に限られている。 しかし、おそらく同じ時期をとっても、 上に示した衛星観測による地球放射収支の残差は、 実際の地球放射収支の残差(つまりエネルギー増加量)よりも1けた近く大きく、 大部分は観測データの誤差(バイアス)によるものと言えそうだ。
http://ams.allenpress.com/pdfserv/10.1175/BAMS-84-3-331