ホッケースティック論争

前おき

わたしは、最近は地球温暖化の研究にもかかわる立場になったが、 「地球温暖化の専門家」と言えるほどその問題に深入りして研究しているわけではない。 しかし、大学で「地球システム論」や「環境気象学」の講義を担当して その中では必ず温暖化の問題にふれているし、 Weart (2003)の本の日本語訳にもかかわったという面では、 温暖化問題の「広い意味での専門家」であると言えるだろう。 その立場から、温暖化を含む気候変化の問題に関する知識を整理しておきたいと 思っている。この記事はそのひとつである。

2005年初めにWeartの本(日本語版発行は2005年3月)の解説を書いたのをきっかけとして、 それ以後インターネット上(おもに英語)の温暖化問題に関する話題をいろいろ読んでいるのだが、その中で、「ホッケースティック論争」に関する話題によくぶつかった。 わたしの見た限り、日本語圏での紹介は、 渡辺(2005)によるMcIntyre & McKitrickの立場からのものと、 Appell (2005)によるMannに好意的なものだけで、 じゅうぶんとは言えないと思った。 Weart (2003)は「ホッケースティック曲線」のグラフを紹介しているので、 これに関する質問がわたしに来ることも考えられる。 そこで2005年6月から7月上旬に、とりあえず知っている範囲の情報をまとめておくことにした。 その後、まちがいやネット上のアドレス(URL)の変更に気づいたところは訂正し、 少しずつ必要を感じた部分を書きたすなどの努力をしているが、 最新の展望ではなく、 2007年現在の展望とその後の多少の追記として見ていただきたい。

参考文献として、 直接この件に関しては Wikipedia 英語版のHockey stick controversyの項(2007年12月現在)、 Monastersky (2006)など、 もう少し広い視点のものでは、NRC (2006)が勧められると思う(いずれも英語)。 また、当事者のBradley (2011)とMann (2012)のそれぞれの立場からの本も出ている。 このページは、それらの文献の新しい話題に追いついていないが、 逆にそれらの文献で扱われていない論点もいくつか含めている。

わたしの記述内容はあやふやな部分もあることを認識して読んでいただきたい。 わたしはここで紹介する論争について、 専門的に追いかけているわけではない。 また、文献リストにあげた文献についても、 自分で目を通したのは一部分にすぎないし、 まして、その中で行なわれている計算を自分で追試してみたわけではない。 そうせよと言われても困る。 わたしが科学者として責任を感じることや興味をもつことはもっとほかにあり、 正直なところ、この件にあまり時間をかける意欲はない。 強く興味をもつかたは自分で調べていただきたい。 そのためもあって、文献の書誌情報は詳しくした。 インターネット上のURLが変わることは避けられないが、 移動に気づいた際には改訂するつもりである。 もちろん、事実関係のまちがいに気づいた場合も改訂するつもりである。

もっとも、この論争は、 地球温暖化を理解するうえで知らなければならないような重要な件ではない。 IPCCの第3次報告書(2001年)の結論を否定したい人たちが Mannたちの研究への批判を強調して伝えたため、たびたび話題になっただけである。 IPCCの第4次報告書(2007年)が出た後、話題になることは減った。 2009年11月、イギリスのEast Anglia大学の電子メール暴露事件をきっかけとして、 またMannたちへの攻撃が起き、古い話が蒸し返されているが、 基本的に新しい論点はないように思われる。

総論

ホッケースティック(hockey stick)は球技のホッケーで使う道具で、 長いまっすぐな棒の先にかなり直角に近い角度に球を打つための板がついている。 気候変化、とくにいわゆる地球温暖化の議論の中では、 過去約1千年の全地球あるいは北半球の気温の復元推定、 とくにMann et al. (1998)の過去600年の北半球平均気温と Mann et al. (1999)の過去1000年の北半球平均気温のグラフをさす比喩となっている。 数十年スケールのでこぼこをならして見ると、 11世紀から19世紀までほぼ直線的にわずかな下降、20世紀にはいって急な上昇と とらえることができ、この形がホッケースティックに似ている。 この比喩を最初に使ったのは、当時Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (アメリカ合衆国NOAAに属する研究所のひとつ)の所長だったJ. Mahlmanだそうだ (未確認)。

この研究が、IPCC (気候変動に関する政府間パネル)の第3次報告書 (Houghton et al. 2001; Watson et al. 2001)で大きくとりあげられた。 20世紀に大気中の二酸化炭素濃度がふえていることは確かであり、 人間活動がこのまま続けば21世紀にはますますふえることも確かである (その数量は政策にも経済のなりゆきにもよるので確かではないが)。 すると強化された温室効果により全球平均地上気温が上がることも、 理論的にはほぼ確かである。 しかし理論だけでは政策決定者を動かすのにじゅうぶんな説得力がない。 そこで、20世紀に気温が上昇しており、 そのおもな原因が二酸化炭素濃度増加であるとしか考えられない、 という議論を組み立てる努力がされた。 第2次報告書(1995年、発行は1996年)の時点では、 20世紀に気温が上昇しているという事実認識が正しいかどうかが論争点になった。 第3次報告書の時点では、それは確かだろうと多くの人が認め、 その原因がしぼられるかが論争点になった。 気候を変化させる原因には、 太陽や火山など自然のものもある。 産業革命以前の気候変動は、自然要因によるものだろう。 過去1千年の気温を時系列としてみて、 20世紀の気温が産業革命前のゆらぎの幅からはみ出す値をとっていれば、 それは産業革命前からあった要因ではなく20世紀特有の要因の影響を受けているに ちがいないと推測される。 原因が二酸化炭素と特定されたわけではないが、かなりしぼられてくる。 千年スケールの気候復元推定はIPCCではこのような文脈で使われた。 使われた研究はMannたちのものだけではない。 しかし、Mannたちのものがこの報告書編集の段階では最新で広い範囲のデータを 使ったものだったため、代表例としてよく使われたことは確かである。

【Ruddiman (2005a, b, 2007)の言うように 農業の開始がグローバルな気候に影響を及ぼしたとすると、 産業革命前からあった要因は自然要因だけではなく 産業革命以前の水準での農業などの人間活動を含む としなければならないことになるが、 そう変更しさえすれば、ここでの議論の筋道は変わらない。 20世紀の気温変化に関する限り、Ruddiman (2005b)の考えは、 大筋ではIPCC第3次報告書の合意点と同様である。】

その後も最近千年間の気候復元推定はつぎつぎに新しい研究成果が出ている。 それをまとめたレビュー論文のひとつはJones & Mann (2004)である。 また、Mannを含むグループは2008年に Mann et al. (2008)の研究論文を出した。

【Weart (2003)は、IPCC第3次報告書が出た時点を「現在」として展望した歴史であり、 そう考えれば、数少ない図のひとつ(第3図)としてMann et al. (1999)のグラフを 引用しているのは当然と思われる。 改訂が続けられているオンライン版(https://history.aip.org/climate/ [2023-08-20 URL変更])では、同じ図も残っているが、 Jones & Mann (2004)、Moberg et al. (2005)などの情報も追加されている (https://history.aip.org/climate/xmillenia.htm [2023-08-20 URL変更] のページ)。 】

アメリカ合衆国科学アカデミーの関連機関National Research Councilの下に、 この問題を含めた最近2千年の気候変化に関する知識を総括するための委員会が つくられていたが、2006年6月、その報告書(NRC, 2006)が発表された。 気候復元推定の方法のレビューとしても有益な出版物だが、 全球あるいは北半球の平均気温についてのおもな結論は、次のようなものである。

• 20世紀最後の25年ほどが最近400年のうちできわだって暖かいことは確からしい。 ("Confidence is high" という表現をしている。 この用語は同じ出版物の別のところで「95%信頼限界で信頼できる」という意味で 使われているが、この文書全体でその意味で使っているかどうかはわからない。 しかし、IPCCの用語の"likely" (確率66%以上)よりは強いようだ。) 対照範囲を最近400年に限れば、最近の気候が異常なことは IPCCの2001年報告書よりも強く主張できる。
• 20世紀最後の25年ほどが最近千年のうちできわだって暖かいことも じゅうぶんありうるしそれをはっきり否定する証拠はないが、 確率や信頼限界を示せる段階に達していない。 (IPCCと共通の用語を避けて"plausible"と表現している。) この点に関しては、IPCCの2001年報告書の結論は強すぎた。
• Mannたちは復元推定の不確かさの見積もりも示しており、 それが彼らの研究が画期的だった点でもあった。 不確かさを考慮すれば、彼らの推定はそれ以後の研究にてらしても大きくはずれてはいない。 ただし、そこに示されたのは、直接に復元推定の統計手法による誤差の見積もりであり、 総合的な復元推定の不確かさはもうひとまわり大きいと考えられる。

IPCCの第4次第1部会報告書(Solomon et al., 2007)では、 最近2千年の気候復元推定は第6章「古気候(paleoclimate)」の中の6.6節で 論じられており、 複数の研究によって復元された北半球平均気温を重ねて示したグラフが 図6.10にある (その主要部分はTechnical Summaryの図TS.20にも示されている)。 ただし、「政策決定者向けの要約(summary for policymakers)」の中では 「古気候的な観点(a paleoclimatic perspective)」の節で復元推定の成果を 説明してはいるが、それを20世紀の温暖化が人為起源であることの根拠として 積極的に使ってはいない。 20世紀の温暖化の原因切り分けについては、 気候モデル実験の成果がだいぶ確実になってきたので、 千年スケールの復元推定で補足する必要はないと考えたのかもしれない。 報告書全体の論旨の中でどう使われているかは未確認。

[2010年2月追記] Wikipedia日本語版の「ホッケースティック論争」の ノートページで議論をして、次のことがわかった。 専門科学者は、「ホッケースティック曲線の正しさ」を問われれば、 「Mann et al. (1998, 1999)の論文の正しさ」と同じ意味だと考えて答えるのがふつうだ。 その際には、Mannたちの図には不確かさを示す陰影がつけてあることを重視する。 もっと新しい復元推定結果は、 Mannたちの結果よりも大きく波打っているものが多いが、 大部分はMannたちの陰影範囲におさまっているので、 「昔の研究は精度が悪かったが基本的にまちがっていなかった」と評価する。 しかし、多くの一般の人にとっての「ホッケースティック曲線の正しさ」は、 報道や講演で提示された図から人々が受け取った印象の正しさなのかもしれない。 たとえ図に陰影があっても、報道や講演の際に説明してくれなければないのと同じで、 印象に残るのはまさにホッケースティック型の直線による折れ線だったようだ。 (未確認だが仮に)今の知見が気温は大きく波打っていたことを支持するものだとすれば、 「ホッケースティック曲線はまちがっていた」という主張も一理ある。 どちらか一方の認識が正当だと客観的に決められるものではなく、 議論は当事者間で用語の意味を確認して進める必要があるのだと思う。 このような事態は科学コミュニケーションにはよくあるのではないだろうか。

このウェブページは基本的に「ホッケースティック曲線の正しさ」と 「Mann et al. (1998, 1999)の論文の正しさ」を同一視する立場で書いている。

論争1. Soon & BaliunasによるMann et al.への批判

SoonとBaliunasは天体物理学者であり、変光星(時間とともに明るさを変える星)の 研究で実績があるらしい。太陽も一種の変光星であり、その出すエネルギーが いくらか変化していることは確かである。 SoonとBaliunasは、20世紀の温暖化のおもな原因は太陽の影響だと考えた。 そうするとMann et al.の結果は納得がいかない。 そこで彼らなりに過去1000年の気候復元推定の研究をレビューして論文として発表した (Soon & Baliunas, 2003; Soon et al., 2003)。 それによると20世紀の気候は過去1000年の中でとくに目立ったものではない。 これに、二酸化炭素による温暖化が重要であることを否定したい人々 (化石燃料産業関係者らしい)がとびつき、多くのWWWサイトで 「ホッケースティックはSoon & Baliunasによって否定された」という宣伝がされた。

Soon & Baliunas (2003)の論文をのせた雑誌Climate Researchには 査読制度はあったが、 査読された論文を掲載可とする判断は担当編集委員にまかされていた。 Climate Researchは、今後はもう少し論文の質に注意しようという趣旨で、 編集長を決め、編集長が責任をもって掲載可否を判断するという方針を決めた。 編集長に指名されたvon Storchは、その雑誌上にのせる就任あいさつの中で、 「Soon & Baliunasの論文を掲載可としたのはまちがいだった」と述べようとした。 しかしその雑誌を出版する団体の経営者がそれに反対したので、 von Storchは編集長を辞任した。他の数人の編集委員も辞任した(von Storch, 2003)。 von StorchはSoon & Baliunasの論文が科学論文としてよくできていないと 言っているが、それは結論に反対だからではない。 その論文で述べられた材料と方法から結論が導かれないと判断しているのである。

わたしはSoon & Baliunas (2003)の論文を「見て」はいるが読んでいない。 専門外の人による仕事で専門のスタイルに従っていないので差別されている、という 可能性がなくはない。 しかし、わたしは暫定的にvon Storchを信頼して、 Soon & Baliunasの論文は信頼できないと推測している。 (von Storchは分類すれば気象学者だが、 人文社会系の学者とも単なる分担執筆でない共著の仕事をしており、 学際的な仕事の重要性もむずかしさも知っているはずだからである。) ともかく2005年ごろにはSoon & Baliunasを根拠にして「Mann et al.はまちがっている」 と主張する議論はあまり見かけなくなった。

【もっとも、 Wall Street Journal (WSJ) 2005年6月21日の無署名論説 "Kyoto by Degrees"は Mannはまちがっていると言うために McIntyre & McKitrickに加えてSoon & Baliunasを持ち出した。 WSJ自身にのった2003年7月31日のAntonio Regaladoの Climate Research誌の騒動を報道する記事が どちらかといえばSoon & Baliunasの研究を疑う態度を示したにもかかわらずである。 いわゆる小氷期はMannの推定よりも寒かったのではないかという疑問はもっともなところもあるが、 それを主張する議論は明らかに粗雑である。 1990年のIPCC第1次報告書のグラフを持ち出しているが、 これは1990年当時まだよい北半球規模の復元推定がなかったので 主観的に描いたものにすぎず、出典の文献も示されず、 温度目盛りの数字さえついていない。 (Wikipedia「IPCC報告書における中世温暖期と小氷期の記述」参照。) 2005年当時のWSJは、京都議定書に反対するために、 自然科学がわかる人にあきれられることも恐れず、 温暖化あるいはその害の存在を否定する粗雑な理屈を総動員していたようだ。】

Rapp (2008, 43-44ページ)は、 Soon & BaliunasとMannたちでは問題の設定が大きく違っていることを指摘している。 それにもかかわらず Rapp (84-85ページ)はSoon & Baliunasの指摘をMannたちの主張への有効な反論とみなしているが、 わたしは、議論はすれちがっており反論にはなっていないと思う。 Mann et al. (1998, 1999)の主要な結果は北半球平均気温の時系列である。 その結果には「小氷期」や「中世の温暖期」らしいシグナルが見られなかった。 Soon & Baliunas (2003)が独自の解析で見ようとしたのは、 「世界の地域ごとに『小氷期』や『中世の温暖期』と呼ばれるのに ふさわしい気候偏差があったかどうか」である。 「多くの地域で大きな気温または乾湿の偏差がある」ことと 「北半球平均気温には有意に大きな偏差は見られない」 こととは両立しうる。

なぜIPCCは全球・半球平均気温に注目するのか

IPCCが扱う気候変化は、人為起源の温室効果気体によるものだけではない。 しかし、人為起源の温室効果気体が重要な要因のひとつだろうという前提はある。 この要因が気候変化全体のうちでどれだけの寄与をしているのかを 評価することが、IPCC第1部会の使命の重要な一部分である。 一方で、この要因を他の要因と公平に評価しなければならないが、 他方で、この要因による変化のシグナルがあるならばそれを確実に検出したい。

そこで、評価の土俵をまず全球平均地上気温に設定したのだと思う。 気候システム内部の自然変動は、 エネルギーがある地域から他の地域に移動する形になるだろうから、 両地域を含めて温度を平均してしまえばシグナルが消えることが多いだろう。 全球平均地上気温で見えてくるのは、 おそらく気候システム外からの強制作用で、 しかも地球上どこでもだいたい同じように働くものである。 候補は、大気中によく混ざった温室効果気体と、 太陽からくるエネルギーの変化に、だいたいしぼられてくる。

第3次報告書でほしかった千年間の復元推定に関しては、 南半球には使えるデータが少なすぎるので、 次善の策として北半球平均を採用したのだと思う。

IPCCは(第2部会で、第4次では第1部会でも)各地域の気候変化も考えるのだが、 その主題はしぼりこまれた全球規模の要因の各地域への影響である。

各地域の気候に即してその変動要因を考える立場から見ると、 IPCCのアプローチは偏っている。 しかし、その偏りは、IPCCの設立趣旨に組みこまれたものであり、 IPCCの当事者を責めるのは筋ちがいだとわたしは思う。 気候のとらえかたはIPCC以外にもあることを、 研究者も、研究予算配分機関も、成果を利用する人も、忘れなければよいのだ。

論争2. McIntyre & McKitrickによるMann et al.への批判(1) 復元推定の方法の細部

McIntyreとMcKitrickはカナダの人で、 McIntyreはもと鉱業会社経営者(数学を勉強したそうだが大学院を出てはいない)、 McKitrickは経済学の大学教授である。 彼らはMannたちに、その論文の計算を再現したいと言ってデータを請求した。

そして、「Mannたちのデータ処理方法はまちがっており、それを訂正すると 14〜15世紀の気温は20世紀よりも高い」という趣旨の論文(McIntyre & McKitrick, 2003)を出した。 渡辺(2005)が図2-8で示している「補正されたデータ」はこれである。 それが出版された雑誌が社会科学系のものだったので、 Mannたちの反論は当初、自然科学的な査読がしっかりされているとは思えないという ことに重点がおかれた。 その後、McIntyre & McKitrick (2005)の論文が Mann et al. (1999)と同じ自然科学系の雑誌に出たので、 この論法は論争上の価値はなくなった。

実質的論争点に移る。 わたしはMannが参加しているRealClimate (http://www.realclimate.org/)というblogに 2004年12月から2005年2月に出た複数の記事でMannたちの言い分を読んでおり、 一方、McIntyreとMcKitrickの言い分は、 今のところRapp (2008, 76-79, 90-93ページなど)が伝えているものを読んだだけである。

Mann et al.は復元推定の過程で主成分分析という統計手法を使っている。 その過程で共分散を計算するが、そこでどのような平均からの偏差をとるかは 自明でない。 McIntyre & McKitrickはMann et al.と違う平均のとりかたをした。 Rapp (2008)が伝えるMcIntyreたちの主張は、 「Mannたちのように最近の期間(機器観測データのある期間)の平均に基づく 主成分分析をすると、 材料のデータのうちホッケースティック型のものが不当に重視される。 対象となる全期間の平均に基づかなければならない」というものである。

他方、RealClimateで見たMannたちの言い分によれば、 McIntyreたちがMannたちと大きく違う結果を得たのは、 平均値のとりかたを変えたのに、 得られた主成分をいくつまで採用するかは変えなかったからである。 Mannたちによれば、主成分をいくつ採用するかには合理的な決めかたがある。 Mann et al.の計算ならば2つまででもとのデータのもつ情報の大部分を表現できるが、 McIntyre & McKitrickの平均のとりかたをするならば、5つの成分を使うべきである。 そうすると復元推定結果はMann et al.のものとほとんど変わらない。 一方、2成分だけにすると確かに14〜15世紀の気温が高かったという結果になるが、 観測データで検証できる19世紀の復元の精度がMann et al.のものよりも悪くなって しまうので、改良になっていない。

NRC (2006, 第9章)が、 McIntyre & McKitrickの指摘はもっともだと言っている点は、 「もとのデータがノイズばかりであったとしても、 主成分分析という手続きによってシグナルのようなものが見えてしまうことがある」 ということである。 ただし、Mann et al.が得たシグナルがそのようなものだと認めたわけではない。

この方法の件ではさらに議論が続いており、 Rutherford et al. (2005)、 von Storch & Zorita (2005)、 Huybers (2005) やWahl & Ammann (2007)によって検討もされている。 その中では、主成分分析を使わなくてもほぼ同じ結果が得られることを示したものもある。 また、Moberg et al. (2005)など、だいぶ違う方法による復元推定の論文も出てきたので、 Mann et al.の方法の細部はすでに気候復元推定の方法論に関する重要な問題では なくなっていると思う。

【この議論がむしかえされるのは、 しろうと向けの、IPCCの結論に対する懐疑論の中でのことが多い。 「ホッケースティック」ということばを使って 注目をMann et al.に集中させ、その欠点をあげつらうことで 気候復元推定全般が信頼できないという印象を与える、 悪意ある論客がいるのかもしれない。 あるいは悪意ではなく、他のいろいろな復元推定に関する無知によるのかもしれない。】

なお、Mann et al. (2004)は、Mann et al. (1998)に対する訂正であり、 McIntyreとMcKitrickの指摘を受けて見なおした結果だそうだが、 内容は、1998年の論文の計算の材料として年輪などのデータのうちどれを採用したか の記述にまちがいがあった、というものである。 その論文の結果には影響がない (None of these errors affect our previously published results.) と明言している。 渡辺(2005)のように、訂正記事が出たという事実だけにふれて Mannたちが論文の結果のまちがいを認めたような印象を与えるのは、不適切である。

論争3. McIntyre & McKitrickによるMann et al.への批判(2) データ・プログラムの公開

McIntyre & McKitrickとMannたちの対立では、 研究に使われたデータとプログラムの提供がもうひとつの争点である。 実際は、Mannは1998年の論文の材料のデータをインターネット上で公開していたし、 アルゴリズムの説明も公開している。 さらにプログラムも追加された(2005年7月)。 [2006年4月30日現在、 http://holocene.meteo.psu.edu/shared/research/MANNETAL98/ にある。アルゴリズムの説明とプログラムはMETHODSの下にある。] またWahl & Ammann (2007)による同じ方法のプログラムはインターネット上で公開されている(下の文献リストに示したURL参照)。 したがってこの論文のデータとプログラムは現在は実質的争点ではないと思う。

ただしMcIntyre & McKitrickの主張はMannたちの論文だけに限られない。 McIntyreが主催するblogはClimate Audit (http://www.climateaudit.org/)と名づけられている。 McIntyreは、企業の会計監査のような意味で、 人民の税金で行なわれている研究は(どこの国でも)人民の監査を受けるべきだと考えているらしい。 Blogの記事を見ると、彼はアメリカ合衆国のNSF (国立科学基金)に対して、 NSFが研究費を出した研究に関する詳しい情報を収集し保存することを求めている。 そのねらいをまだよく理解していないのだが、 もしいくつかの特定の研究についてだけ要求しているのならば、 対象となった研究者が倫理を疑われていると感じて怒るのも当然だ。 一方、もし気候研究一般のルールとして採用すべきだという主張だとすれば、 筋としてはもっともだと思う。 しかし残念ながら実際には無理なことだ。 研究者が処理したすべての過程のデータを収集すると NSFでも保存しきれない大量のものになるだろう。 また、(アメリカ合衆国やカナダでは比較的少ないようだが世界的には) 材料のデータをもらう際に提供者から制約がつけられて公開や第三者への提供ができないことも多い。 公開可能な場合に公開を奨励するのはよいことだが、 公開を義務づけたのでは気候研究のかなりの部分が不可能になる。 (McIntyreたちが要求しているのは全面的公開ではないのかもしれないが、 (少なくとも納税者ならば)だれでも監査を要求する権利があるという主張であり、 内容の監査には会計監査のような専門職が確立しているわけでもないので、 ほとんど公開を要求することと同じだとわたしはとらえた。) 監査制度をつくるならば、公的機関が主催して、適度な強制力をもち、公平性に配慮し、 データ提供もとから要求された秘密保持にも配慮したものにする必要があるだろう。 監査が研究のやりなおしに匹敵する大がかりなものになるとすれば、 監査する人も監査される人も他の仕事の手を止めることになるので、 その補償を含めた予算を組んでおく必要がある。 研究に伴って材料が破壊されてしまう場合は、事後の監査だけでなく 前もっての規制が必要かもしれない。

論争4. von Storch et al.によるMann et al.への批判: 復元推定の方法の基本的問題点(および論争2とは別の細部)

von Storch et al. (2004)はMann et al. (1998, 1999)の推定方法では 百年規模の気候変動を過小評価してしまうことを示した。 ただし論理的論証ではなく実験的例証である。 大気海洋結合気候モデルによるシミュレーションの結果を仮に「真の気候」とみなし、 そこから年輪などのデータのある地点をサンプリングする。 さらに、個々の地点のデータに観測(この場合はローカルな復元推定)誤差があることを考慮する。 そしてMann et al.と同じ方法で北半球平均気温の復元推定をして、 その変動の大きさをモデルの世界の「真の気候」の場合と比較する。 結果として、観測点が少ないほど、また観測誤差が大きいほど、 変動は過小評価される。

von Storch et al. (2004)がテストした方法が、 Mann et al. (1998, 1999)のものと厳密に同じではないことが、 Wahl et al. (2006)によって明らかにされた。 年輪などの古気候指標と気温との間の較正に使うデータについて、Mann et al. は 較正期間中のトレンド(変化傾向)を除去しないで使っているが、 von Storch et al.はトレンド除去をしているということである。

• von Storch et al. (2004)の結論は定性的な意味では変わらない、
• 方法の細部はMann et al.の論文の記載だけではわからなかった (von Storch et al. (2004)の出版後に指摘されるまでMannたちもトレンドを除去していると思っていた)、
• 較正はトレンドを除去してすべきである、

他方、この件を紹介したRealClimateの2006年4月27日の記事は、 von Storchがまちがえていたことを強調し、 さらに、2005年7月に出版された著作物 (Zorita & von Storch, 2005)で方法の違いを認めているのに なぜScienceに自分から訂正を出さなかったのか、と、 非難するような論調になっている。 またvon Storch et al. (2006)が示した トレンド除去なしの計算の場合の過小評価は重要でないと見ている。

【わたしは、 Mannたちの「長い周期帯(100年スケール)の変動を復元推定するための較正には 年々変動(1年から10年の時間スケール)だけでなく 較正期間(20世紀)の間のトレンドも使うべきだ」という主張と、 von Storchたちの 「20世紀の間には年輪などに影響しそうな気温以外の環境条件 (明らかな例は大気中CO₂濃度)のトレンドもあるので、 トレンドを較正に含めるのは避けるべきだ」という主張には どちらにももっともなところがあり、いちがいに一方を否定できないと思う。 また、「von Storch et al. (2004)はMann et al.の方法をテストした」 という記述が「まちがい」かどうかは、 「Mann et al.の方法」をどれだけ細かく規定するかによる。 McIntyreたちとの論争などもあったのでMannたちが方法の細部に敏感になっているのはわかるが、 わたしの距離から見ると(変形ではあっても)同じ方法のうちに見える。】

(トレンド除去の件が表面化する前に出た) Mann et al. (2005)の論文は、von Storch et al. (2004)への反論という 意図を含むものらしい。 ただし、ざっと読んだところでは、 von Storchが使ったのと別のシミュレーションの結果を「真の気候」とみなした 場合にはMannの方法は変動を過小評価しない、と言っているだけであり、 反論としては必ずしも成功していないと思う。 Mannたちの方法の特徴を理解するうえで有意義な文献ではあると思う。

なお、Smerdon et al. (2010)の指摘によれば、 Mann et al. (2005)はシミュレーション結果から観測に相当するサンプルを得る際に 経度をとりちがえていた。 これは復元推定誤差の空間分布には大きく影響するが、 その北半球平均に関する限り実質的違いはない。

わたしは復元推定の方法論を自分で吟味していないことをおことわりしておくが、 NRC (2006, 9章)の議論を参考に考えると、 回帰という方法をすなおに使っている限り、 変動幅を過小評価することは避けられないのではないかと思う。 回帰(regression)という奇妙な名前の由来にもなっているとおり、 年輪などの計測値から温度を推定する回帰式を作れば、 推定された温度が実際の温度よりも平均値の近くにかたまる傾向はあって当然だ。 Mannたちの言っているのは、その偏りは他の誤差要因に比べて小さいので 無視できるということだろう。

【実はわたしはMann et al. (1999)のグラフの11〜19世紀の部分が (数十年程度の変動をならしてみたとき)直線に近すぎると直観的に感じていた。 一般に、データの個数が少ないとき、 最適な(たとえば誤差の二乗の和が最小になるという意味で)推定値は 平均値に近づいてしまうことが多い。 過去の各時点の気温の推定としてそれぞれ最適な値をつないだものは、 実際の時系列よりなめらかになるのではないか。 だがMann et al.の使ったデータは年輪など毎年の値があるものである。 空間的にも地点の個数は少なくはない(だから主成分分析が必要になったのだ)。 ある意味でデータが乏しいのだが、それはデータの存在する場所が偏っている (ある地域には密だがある地域には存在しない)という意味だ。 このような場合に復元が現実よりもなめらかになってしまうことを論証する論理は わたしには組み立てられなかった。 わたしの直観は、von Storch et al. (2004, 2006)の結果とは合っているが、 もちろんまちがっている可能性もある。】

von Storch et al. (2004)の研究ではMannたちの方法の欠点を補正する方法は示されない。 ただ、もっとたくさんの材料データ、とくにMannたちが使うのを避けた時間分解能が 1年よりもあらい堆積物のデータを使うことを奨励している。 また、統計的方法には単純な回帰でない方法を奨励している。 実際にそのようにした研究としてMoberg et al. (2005)のものがあり、 確かに大きな百年規模の変動が得られている。 ただし、結果のMann et al.との おもな違いはいわゆる小氷期の気温がもっと低くなったことであり、 20世紀の気温が最近千年間のうちで目立って高いという特徴は変わらなかった。

von Storch & Zorita (2007)は、 自分たちとMannたちとの論争は科学の内容に関するものであり、 議論を通じて科学的知識は全体として前進した、と総括している。 また、von Storch et al. (2009)は 再びシミュレーションの結果を「真の気候」とみなす方法で、 復元推定の誤差の評価をしている。

Mann et al.の方法(トレンド除去をするかしないかの両方を含めた広い意味) は、たぶん、気候の復元推定としてはよいものであると、わたしは思う。 ただしそれは過去の各時点ごとの気温を推定するという問題に答えているものである。 一方、IPCCの文脈で求められていたのは 過去千年間の気温変動の振幅 (たとえば十年平均気温の千年間の標準偏差)の評価である。 IPCCの問いに対して、Mann et al.の研究は、 参考情報を提供はするが、適切な答えを提供するものではない。 科学者としては、気候の変動幅を復元推定するという新たな課題にとりくむべきだろう。 しかし、科学者がその課題に答えを出せるかどうかは不確かである。 IPCCの立場では、その答えが得られない場合の議論も考える必要があるだろう。

論争は不毛であるという意見

科学内の問題として、 過去の気候の復元推定という課題はあり、その方法の優劣に関する 上の項目2や4で書いたような論争が続くのは、当然のことだろう。 これを不毛だというわけではない。

しかし、論争が過熱ぎみなのは、 温暖化対策をすべきかという政治的意見の対立がからんでいるからである。 だが、科学論争に注目が集まるあいだ、政策の議論が進まない。 政策を考える文脈ではこの種の科学論争をやめるべきである。 これは、Prometheus (アーカイブはhttp://sciencepolicy.colorado.edu/pro_archive/prometheus/にある [リンク先改訂 2016-06-29])というblogを 主催していた科学政策学者Roger Pielke Jr.がくりかえし述べている論点である。 (Prometheusは2009年7月に更新が止まり、Pielkeは個人blog http://rogerpielkejr.blogspot.com/で発言している。 なお、気象学者である彼の父親も名前がRogerでSr.として区別している。) (ただし、2005年7月6日からはPielke自身 次に述べるBarton委員長の手紙に関する件をきっかけとして 論争に乗り出してしまっているが、 むしろ「ホッケースティックを論じることにどういう意義があるのか」という いわば「メタ論争」をしようとしているようだ。 またPielkeが2005年8月22日の記事で "the other hockey stick" と呼んでいるのは 別の話で、災害被害額の増加のことである [別記事参照]。)

Pielkeの論点をわたしは次のように理解した。大筋では賛同する。 20世紀の温暖化の原因がCO₂であろうとなかろうと、 また仮に今後CO₂を増加させないことが可能になったとしても、 自然の気候変動が今後も起こることは確かである。 そして、人口増加や都市化によって、人間社会がますます気候変動に弱くなってきた ことも確かである。 人間社会の気候変動への適応能力を高めることは、いずれにしても必要である。 また、人類が今後あまり長く石油に頼れないことも確かである。 気候変動への適応幅の拡大とエネルギー政策とをまじめに考えて、 CO₂排出削減はそれに付随した問題と考えればよいのではないか?

アメリカ合衆国国会の動き

Pielkeの意見が広く聞きいれられたとは思えないが、 2005年なかばには、ホッケースティック論争は下火になったように思われた (少なくともRealClimateとPrometheusを見る限りでは)。 しかし、アメリカ合衆国国会議員が動き出して、 関係者にとっては重大な事態になってしまった。 下院のエネルギー・商業委員会のBarton委員長が、2005年6月23日、 IPCC、NSFおよびMann et al.の著者たちに、情報提供を要求する手紙を出した (Barton, 2005)。 わたしはまだ内容を確認していないので以下は不確かな推測だが、 Mannたちへの要求は論争3として述べたMcIntyreの主張に近いものらしい。 またIPCCと、Mannたちの研究費提供者であるNSFには、それぞれ、 Mannたちの研究をきちんと評価したかどうかをたずねているらしい。

Barton委員長の手紙に対するMannたち3人それぞれの返事や、 その他の科学者が表明した意見は、 RealClimateの2005年7月18日づけの記事からリンクされている。 NSFとIPCCが返事をしたかどうかは未確認。

Vranes (2005)やvon Storch (2005)は、 IPCCの中立性に対する問いは正当だが、 Mannたちへの倫理的不正を疑うような態度でのデータ・プログラム提供要求は不当だと論じている。

その後下院エネルギー・商業委員会では、 統計学者Wegman (科学アカデミーの統計学部会長)にMannたちの研究について検討させた。 他方、下院科学委員会のBoehlert委員長 (Bartonと同じく共和党員ではあるが理工系の経歴があるそうで 気候問題に関する認識もだいぶ違う)は、 科学アカデミーに検討を依頼した。 科学アカデミーはNRCの下にNorth (物理育ちの気候学者, Texas A&M 大学)を 座長とする委員会を作り、Mannたちの研究に限定せず、 最近2000年間の地上気温の復元推定についての知見をまとめさせた。

2006年7月、 Wegman (および共著者2人)の報告書 http://archives.energycommerce.house.gov/reparchives/108/home/07142006_Wegman_Report.pdf (*) を受けて、 下院エネルギー・商業委員会は、7月19日に聴問会(hearing)を開き、Wegmanと、 NRC (2006)の報告書をまとめた委員会の座長North、 それにKarl (NOAA気候データセンター長)、Crowley (地質育ちの古気候学者)、 von Storch、McIntyreの合計6人の証言を求めた。 各証人が事前に用意した証言の文書は、PDFファイルとして http://archives.energycommerce.house.gov/reparchives/108/Hearings/07192006hearing1987/hearing.htm (**) からリンクされている。 7月27日に第2回の聴問会があり、Mannを含む6人(一部前回と重複)が証言した。 その文書は http://archives.energycommerce.house.gov/reparchives/108/Hearings/07272006hearing2001/hearing.htm (**) からリンクされている。 両方の聴問会の速記録は http://www.access.gpo.gov/congress/house/house05ch109.html (***) からリンクされている(Serial No. 109-128)。 【この段落で参照したアメリカ国会の各URLは、2008年6月29日と2009年12月10日に修正したものであるが、 2014年03月13日現在、(*)(**)印をつけたページはなくなっている。 (**)印の両ページは、現在の下院エネルギー・商業委員会のサイトからたどると http://archives.republicans.energycommerce.house.gov/hearings/hearings_archive.aspx から検索対象となっており、その結果のURLは http://republicans.energycommerce.house.gov/108/hearings/07192006Hearing1987/hearing.htm, http://republicans.energycommerce.house.gov/108/hearings/07272006Hearing2001/hearing.htm なのだが、実際に読みにいくとそのページはないと言われてしまう。 ただし(*)(**)とも、http://web.archive.org/に2012年1月に保存されているようである。 (***)印のページはそのURLのまま残っている。】

【[2010年11月追記, 2014年3月さらに追記] Wegmanの報告書について、 2010年10月、Deep Climateとなのるブロガー(ブログ http://deepclimate.org) と計算機工学者John Masheyが、 「Bradleyの著書などからの出典を示さない引用があり、盗作と言うべきである」と指摘し、 それはマスメディアにも取り上げられた。 Bradleyも2011年の著書でこの盗作問題にふれている。 また、Deep ClimateやMasheyの指摘によれば、 WegmanはMann et al.が使った統計手法について実質的な検討をせず McIntyreたちの言い分をうのみにして批判しており、 統計学専門家の仕事にしてはあまりにも雑である。 さらに、この報告書の一部と重なる内容の Wegmanたちが2008年に学術雑誌Computational Statistics and Data Analysis に出した論文(筆頭著者は報告書の共著者でもあるYasmin Said)についても 盗作が指摘される部分があり、雑誌の側で取り下げ扱いにしている。】

IPCCの中立性に関する疑問

上に述べたIPCCの中立性というのは、わたしの理解では、およそ次のような問題である。 IPCC各部会は現在の学問的認識をなるべく公平にレビューすることを使命としている。 しかし、一つには執筆者が推進したい政策がある場合、 もう一つには執筆者が主張したい学説がある場合に、 公平さがそこなわれるおそれがある。 Bartonは前者を疑っているようだ(未確認)。

von Storchは直接には後者を問題にしながら、前者の危険も心配している (IPCCの意義を認めたうえで、 その信頼性を確保するために改革が必要だという意見)。 Mannは第3次報告書の執筆者に含まれていた。 報告書でMann et al.の論文が重視されたのはそのせいかもしれない。 これはMannが不正をしたというよりも、人選が不適切だったと言うべきである。 IPCCでは(第4次でも)報告書の執筆者に その分野で活発に研究している人つまり最近の重要な論文の著者を選んでいるが、 むしろ最近の研究と利害関係の薄い人を選ぶべきではなかったのか。 しかし、わたしが思うには、 実際にレビュー能力も時間をさく意思もありながら利害関係の薄い人が 見つかるか、という疑問もある。 問題を細分すれば見つかると思うが、 その分けかたを決めるレベルの人は得がたいだろう。

IPCCの中立性について、わたしは次のように考える。 IPCCが設立された趣旨に、 「人間活動の結果としての気候変化が、 人類社会にとって重要であり、なんらかの政策が必要になる」 (少なくともそうである可能性が無視できない)という考えが含まれている。 IPCCに、それを否定する考えまでを公平に代表せよと言うのは無理があると思う。 しかし、「なんらかの政策」の中身については、根本的に違う考えがいろいろある。 IPCCは、その間で、特定のものに偏らないように努めていると思う。 ただし議論を重ねているうちに、だんだんお互いに考えが収束してくる部分もある。 その意味でIPCCの外の世論全般に比べれば狭い幅の意見になっているかもしれない。 たとえば、温暖化への適応(2001年報告書の段階では第2部会の課題)と 温暖化物質排出の抑制(第3部会の課題)の両方が必要である、 ということ(それぞれの手段はともかく)は、IPCC内の合意点であると思われる。 それに賛同しない人が、IPCCが自分の意見を代表していないことを 「IPCCは中立・公正でない」と表現したくなるのは、心情的にはわかるが、 あまり適切ではないのではないだろうか。

気候変化の事実認識(IPCC第1部会の課題)に関しても、次のようなことが言えるだろう。 もし「人間活動の結果としての気候変化は無視できる」と認識している科学者が いるとしたら、無視できる現象に政策的意義を認めることはまずありえないから、 そういう人はIPCCに参加しない可能性が高い。 参加しても議論がどうにもかみあわなくて去ってしまうかもしれない。 もっとも、2001年以後の時点で、人間活動の結果としての気候変化が全く無視できると 考えている専門科学者はほとんどいないと思う。 しかし、たとえば、ある地域の暴風雨の頻度や強さに影響するかどうかに関しては 人によって認識が違う。 IPCCに集まる人々が、科学者全体に比べて「無視できない影響がある」と考える人の ほうに少し偏るのは、やむをえないのではないだろうか。 IPCCに集まる人の間でも、とくに定量的な意味では事実認識にかなりの幅がある。 IPCCの偏りは、その幅に比べて大きいわけではないと、わたしは思う。

とりあえずの、わたしなりのまとめ

科学が得た知識は、絶対確実というものはほとんどないが、 現在の科学の成果を総合してかなり確からしいと言えることはある。 それでも、「それはまちがいかもしれない」という懐疑論には正当性があり、 それによって科学の知識が改善される(進歩する)こともある。 しかし、「それはまちがいに決まっている」というのは、 現在の科学の成果よりも自分の先入観を優先する態度であり、 懐疑論の名にはふさわしくないし、 科学者はそういう態度をとる人と議論をかみあわせることがむずかしい。

狭い意味の「ホッケースティック」、 つまり過去約千年間の北半球平均気温の変動がMann et al. (1998, 1999)が示したグラフのような形であることは、あまり確かな知識とはいいがたい。 しかし、広い意味の「ホッケースティック」、 つまり、20世紀が過去千年間のうちで目立って暖かいことは、否定されていない。 過去400年に限れば確かである。 過去千年間に広げると、20世紀と同程度に暖かかった時期があった可能性はあるが、 その可能性が高いとは言えないようだ。

文献

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[補足] Wikipedia日本語版の記述についてのコメント

「改竄」 (今もある記述)

2010年2月26日現在、Wikipedia日本語版の「ホッケースティック論争」の記事の 第1段落(「リード」というべきらしい)に 「データが改竄[ざん]されていたのではないかという疑惑」という表現がある。 疑惑をもった人がいたことは事実らしいので、わたしはこの記述に反対はしないが、 本文で、どんな人が疑っているのか、出典を示して述べてほしいと思う。

わたしがこのウェブページで述べたことには、改竄の疑いの件は含んでいない。 もしそれに対応させるとすれば、 「...古気候に基づき見積もられた気温データに対して、」までは同じとして、 あとは簡単に 「それは過去の気候変動を過小評価しているのではないかという論争」 とするのが適切だと思う。

「改竄」 (過去にあった記述)

2007年12月7日現在の記事では、本文(リードを含めての)第3段落に、 「データがスティーブン・マッキンタイアのデータを用いたもので、 しかも改竄されていることが後に明らかになり」とあった。 (その後変更されている。) 根拠は矢沢(2007)だそうである。 この記述の前半は、明らかに事実誤認である。 そのような記述は日本語のウェブページではほかでも見ることがあるが (おそらく独立な情報ではなく矢沢(2007)またはWikipediaからの孫びきだと思うが)、 英語では、わたしが読んだ範囲にはなかった。 後半も、「改竄が疑われた」ならば事実と言ってよいが、 「改竄されていることが明らか」とするのは正しくないとわたしは思う。 (ただし、この点は人によって事実認識がくいちがう。)

Mann et al. (1998, 1999)が使ったデータは、年輪についてはHughes、 その他いろいろなものについてはBradleyが以前から集めていたものであり、 それをMannがいっしょにして統計処理をしたのだ。 Mannたちは(だいぶしぶったあとだったようではあるが) McIntyreたちの請求に応じてデータを渡した。 ただし、最初に応じた共同研究者が不完全なデータセットを渡してしまい、 それを使ったのでは論文の結果が再現できなかった、 ということがあったらしい(情報源を忘れてしまったが、 RealClimateの2005年初めごろの記事かそのリンク先で読んだと思う)。 その後Mannたちはあらためてデータを提供し、 McIntyreたちはそれを使って統計処理を行ない、 その過程でMcIntyreたちはMann et al. (1998)の記述のまちがい(上記)を指摘した。 もしMannたちの誠実さを疑ってかかるとすれば、 不完全なデータセットの件や、記述のまちがいの件について、 「改竄」という評価もありうるかもしれない。 しかしわたしはその評価は不当だと思う。 (改竄を意図する人がそんなへたな改竄をするだろうか?)

衛星データの件 (過去にあった記述)

2008年10月に見たら、本文最後の段落に「衛星による観測データ」にふれた文があった。 その詳しい意味がよくわからないが、時間スケールの違う件と混同したと思われる。 2010年1月になってもそのままだったので、わたしが消した。

書きかえへの関与

2010年1月、Wikipediaを書きかえる方法の初歩を習得したので、 日本語版「ホッケースティック論争」の記事の最後の段落について、 上記の「衛星による観測データ」にふれた文を削ったほか、 その前後の「最近400年」に関する文章を、 IPCC第4次報告書の表現に合わせて「過去500年」の特徴として書きかえた。 参考文献の著者名を明示した。 そのほかいくつかのリンクを更新した。 その後、他の編集者が書きかえて問題点が指摘された件について、 一部はもどし、一部は表現を修正して採用した。

外部リンクとしてあげてある参考文献の選択については、 書きかえたいという気持ちはあるが、今のところ手をつけていない。

2010年2月現在、 この記事を、英語版「Hockey stick controversy」を参考にしながら 増補改訂したいというかたがおられるので、 そのかたに中心になっていただいて、 わたしは部分的補強を担当しようと考えている。 [ただし、2010年3月に「草案」を書いて以後、作業が止まってしまっている。]

[補足] 未確認のことがら

この話題に関連してときどき話題になるいくつかのキーワードについて、 必ずしもじゅうぶんな理解ができていないが、 参考までに理解の手がかりとなりそうな情報を述べる。 出典を記録しておらず記憶に頼って書いている部分もあり、 そこは意識的に「らしい」という表現をした。

(1) bristlecone pine

これは木の種類の英語名。 この種類の木の年輪による気温復元推定が、 Mann et al. (1998, 1999)の材料のひとつとして使われたらしい。 しかし、この種類の木の成長を決める要因は気温ではないという指摘があり、 McIntyreたちはこれを気温復元推定に使うのは正しくないと主張しているらしい。

RealClimateに2009年11月17日づけでRay Bradleyによる記事 "A Treeline Story" がある。 そこには、 Matthew Salzerほかによる2009年にProceedings of the National Academy of Scienceに出た論文の要点が紹介されている。 森林限界(treeline)付近に生育するbristlecone pineの成長量が最近大きいのは 気温上昇を受けたものと見られるということだ。

(2) Yamal

これは地名で、ロシアの地方の名前。 ロシアの研究者Hantemirov and Shiyatovが年輪の解析をし、 その結果がEast Anglia大学のBriffaによる年輪からの気候復元推定で使われた。 McIntyreが、Briffaによるこのデータの扱いかたに疑問を示した。

Briffaの主張は次のウェブページにある。

• Keith R. Briffa & Thomas M. Melvin (2009): Examining the validity of the published RCS Yamal tree-ring chronology. http://www.cru.uea.ac.uk/cru/people/briffa/yamal2009/ .

(3) Tiljander

これは人名。 この人が、フィンランドの湖の堆積物から気候復元推定を行ない、次の論文として出版した。 それがMann et al. (2008)の材料のひとつとして使われた。 印刷された論文の参考文献リスト中にはないが、 雑誌のウェブサイトに置かれた付録の参考文献リスト中にある。

• M. Tiljander, M. Saarnisto, A.E.K. Ojala & T. Saarinen, 2003: A 3000-year palaeoenvironmental record from annually laminated sediment of Lake Korttajarvi, Central Finland. Boreas, 26, 566 - 577.

これについて次のようなことが指摘されたらしい。 このうちの、20世紀に明確な一方向の傾向が見られる指標変数の変化原因が、 気温ではなく他の環境変化(土地利用変化か?)だと考えられ、 しかもそれは実際の気温の影響と逆向きに働いていると考えられる。 もしそうだとすると、この部分の指標変数と気温との関係によって作られた 気温復元推定は、実際とは逆符号の気温変化を示すものになるだろう。

この件については、 William Connolleyがブログ「Stoat」 (http://scienceblogs.com/stoat/)の 2009年10月29日と11月4日の記事で次のような議論をしている。 もしこの地点の復元推定記録が指摘されたような問題を含んでいた場合、 この地点の過去の気温変化の復元推定は 実際と逆符号であっても振幅が小さい信号となるので、 この記録が広域平均の復元推定に対して異常な信号をもたらすことは考えにくい。 ただし、(Connolleyは明示していないようだが) 広域平均の復元推定の変化の振幅を実際よりも小さく示すことにはなりそうだ。