次の形で出版されたものです。 引用する場合は、次の出版物を参考文献にあげてください。
真鍋淑郎さんが2021年のノーベル物理学賞を受賞した。 工ネルギ一保存、質量保存をはじめとする基本的な物理法則にもとづいて 地球の大気・水圏の状態や運動を定量的に計算する気候モデルを組み それを実験装置として気候が変化するメカニズムを考えるという研究のスタイルは 今ではめずらしくなくなったが、真鍋さんは1958年にアメリカ合衆国にわたって以来 その先頭を走ってきたのだ。
真鍋さんはとくに固体・液体・気体の3相をふくむ水の循環を重視して 早い段階でとりこんできた。 1成分の「乾燥大気」の力学でも、中緯度の温帯低気圧はかなりよく表現できるし、 熱帯のハドレー循環もおおまかには表現できる。 しかしもう一段近似を高めようとすると 水の相変化をふくむ対流をあつかう必要がある。 そこで Manabe et al. (1965) は湿潤対流調節を組みこんだ。 また大陸上で雨がとこにふるかは陸の乾湿の分布によるし、 海の水がどこで沈みこむかは塩分の分布によりそれは河川からの水の流出にもよる。 そこで、Manabe (1969) はのちにバケツモデルと呼ばれた土壌水分のモデルを組みこんだ。 なお積雪の質量収支を土壌水分とは別に計算している。 豪雨を研究する人や植生と土壌からの蒸発を研究する人からみれば、 対流調節やパケツモデルはあまりに単純だ。 しかし、地球の大気・水圏全体の水循環をエネルギーの循環といっしょに計算するために、 計算機の能力も地理的な情報もかぎられたなかで、 基本的な保存則をまもりながらなるべく単純な定式化をすることは必要なことだったと思う。 そして今でも、今とちがった生物種が生きていた地質学的な昔の気候や、 現実ばなれした仮定のもとでの気候変化を考えるときには、 現在の世界に精密に合わせたモデルよりも有効なことがあるだろう。
真鍋さんは地球温暖化問題に関する政策に積極的にかかわってきた人ではない (だからこそ2010年にIPCCが外部評価を受けたときに評価委員にえらばれたのだ)。 しかし Manabe et al. (1981) 以来、学術的著作のなかで注意をうながしてきたことがある。 それは、温暖化がすすむと大陸上のかなり広い地域で土壌水分や流出量が減るおそれがあることだ。 Manabe and Broccoli (2020) の本では最後の第10章の主題になっている。
原因はともかく全球平均地表温度が上がるような気候変化がおきれば、 大気中の水蒸気量はふえる。 それにともなって時間的・空間的に集中して降ることができる降水量がふえる。 世界平均の降水量と蒸発量もふえるけれども、水蒸気量のふえかたほどではない。 降水が集中するところ以外の陸上では、降水量はあまりふえないが、 地表温度は上がり陸面に水があれば蒸発はふえるので、 土壌水分量や河川流出が減る方向の変化が生じるだろう。
1981年の論文で論じられたのは中緯度の大陸域だった。 そこでは季節変化がからむ。 温暖化が進むと、温帯低気圧にともなう降水帯が高緯度側にシフトするだろう。 それが通過する緯度帯では、春の雨季は早まり、秋の雨季は遅れて、 夏の乾燥期間が長くなるだろう。 さらに、積雪があるところでは、春の土壌水分はおもに雪どけによって供給されるのだが、 はじめから雨で降ったり雪どけが早まったりするので、夏まで残る水分は少なくなるだろう。
1981年の論文ではシグナルが不明確だったので論じられていないが、 のちの多くの気候モデルによる研究 (たとえば Emori and Brown, 2005) によれば、 亜熱帯では温暖化しても降水量がふえない。 その緯度帯の陸域でも、乾燥化の心配がある。
他方、赤道地帯では降水量がふえるが、降水は集中する傾向があり、 どこに集中するかはモデル間であまり一致せず、予想がむずかしい。 たとえばアマゾン川流域の降水量は、地球温暖化とともに、 CMIP5 に参加した多くのモデルの平均では減ったが、 Manabe et al. (2004) のモデルではふえた (Manabe and Broccoli 2020 第10章)。
世界人類が生きていくための食料の生産地を考えてみると、 ウクライナやアメリカ合衆国中西部をはじめとする小麦地帯の多くが、 土壌水分の減少のおそれがあるところにあたる。 他方、米作地帯の多くでは降水はふえそうだが、水資源として使える水がふえるか 洪水災害がふえるかの予想はむずかしい。 それにくわえて米作地帯は海に面した三角州が多いから、 海面上昇にともなう地表水塩水化や高潮災害増加の心配もある。 これからの時代、人類は食料需給にかかわるさまざまなリスクにそなえる必要がある。 そのためにも、大気・陸・海をめぐる水の循環の基本とそれがどのように変化しうるかを 考えることが重要だと思う。