【2005年1月に授業 (当時非常勤講師として担当していた 慶応義塾大学藤沢キャンパス「地球システム論」の一部)の教材として書いたものを、 その後独立させ、2006年10月までに少し改訂したものです。 その後の改訂はページ移動のための調整だけです。】
ここでいう地球温暖化とは、単に地球が暖かくなることではなく、 次のような構造をもった現象である。
現在では、(3)-(5)の部分にまだ異論はあるとはいえ、 この問題にかかわる科学者の大部分が 上の(1)-(5)の可能性が非常に高いことを認めている状態になった。 このように意見がまとまったのは、国連のもとに作られた IPCC (気候変動に関する政府間パネル)が知見の集約をした結果でもある。 多くの科学者の合意であっても正しいとは限らず、 反対意見にも見るべきものはあるが、 IPCCの議論を無視するのは賢い態度ではないだろう。 IPCCの報告書のうち、第3次(2001年)の総合報告書(要約)と、 第2次(表題は1995年だが発行は1996年)の第1(科学的基礎)部会のものには 日本語訳もあるが、 まず読んでみる本としては、 IPCC公式ではないがそれに近い立場で書かれた 近藤(2003), Pittock(2005), Houghton (2004)などを勧めたい。 Weart (2003)はここまでに至る科学史である。 Pollack (2003)の最後の章の主題は温暖化問題であり、 他の章でも関連する話題を論じている。
上記(5)は、 こう大局的・定性的に表現すれば非常に可能性の高い見通しではあるが、 どこの気候がどのように変わるかの予測が確実にできているわけではない。 全地球平均地上気温の定量的見通しにも大きな幅がある。 そのひとつの理由は、人間社会が二酸化炭素などをどれだけ大気中に排出するかは、 経済活動の変化によって、あるいは温暖化の軽減を意図した政策によって、 変化しうるからである。
排出量のほか、 プロセスに関する科学的知識が不足しているための不確かさがある。 生態系がからむものもあるが、 生物でない物理的地球システムのうちで不確かさが大きいのは、 雲・降水のプロセスである。
温暖化すれば大気が含みうる飽和水蒸気量はふえ、 実際に大気中にある水蒸気の総量も、ほぼそれに比例してふえると考えられている。
これに伴って、 たぶん雲の形で大気中に浮かんでいる水の総量もふえるだろう。 しかし雲のしめる面積比(気象学用語で「雲量」というのはこれ)については、 水平に広がる層雲が減って鉛直にのびる積雲がふえ雲量が減る可能性もあって、 まだ答えが出ていない。 (最近、個々の雲を表現しながら全地球規模のシミュレーションを行なうことが やっとできはじめたが、計算機能力の制約であまり長時間のシミュレーションが できないので、まだこの問題に答えられるところまでいっていない。) 雲は太陽放射を反射する効果と地球放射に関する温室効果の両方に働くが、 反射の効果のほうが強いと思われる。 すると、もし温暖化で雲量がふえるなら雲は温暖化に負のフィードバック、 減るなら正のフィードバックとしてきくことになる。
また温暖化すれば 全地球平均の蒸発量がふえることはまちがいなく、 したがって全地球平均の降水量もふえるが、 海や陸からの蒸発はエネルギーの制約があるため、 飽和水蒸気量の増加ほどは急にふえることができない。 水蒸気量がふえたわりには全地球平均の降水量はふえない、 つまり水蒸気の平均滞在時間がのびると予想される。 ただし、ローカル・短時間の降水量は、 地表面のエネルギー収支の制約をあまり受けず、 大気の含みうる飽和水蒸気量の増加を反映してふえることができる。 (参考: 鬼頭 2005)。 降水が各地域でどのように変わるかについてはシミュレーション間の違いが大きくて 確実なことはあまり言えない。 しかし比較的確かなことは、 全地球規模の降水のおおまかなパタンはあまり変わらないだろうことと、 降水の形が時間的・空間的により集中するようになるだろうことだ。
これは人間社会への影響に対して重要なことである。 現在小麦が作られているような半乾燥地帯では、 蒸発だけがふえて降水がふえず、土壌水分が不足して農業生産が下がるおそれが かなりある。 また、中国南部・東南アジアのように現在でも洪水がたびたび起こるところで ますます洪水がふえるおそれもかなりある。 水資源、防災、食料生産に関して、 一方では気候変化に伴う影響の予測精度を上げること、 もう一方では適応の幅を広げることが重要になってくる。
水資源に関係する温暖化の影響で、かなり確かなことは、 多くの地域で雪が雨に変わることである。 冬の積雪は春になってから流出するが、雨は冬のうちに流出するので、 流出の季節的分布が変わる。 春の水資源を融雪流出に頼っている場合は、 人工的に水をたくわえないと水資源が確保できなくなるかもしれない。 (だからダムを建設すべきだと簡単には言えない。 堆砂や魚類への影響など、ほかにもいろいろ考えるべきことがある。)
ただし現在雪が降るようなすべての地域でこのような変化が起こるわけではない。 温暖化しても雪が雨に変わらないほど寒いところや、 その場の温度の上昇よりもそこに水蒸気を供給する場所の温度の上昇のほうが 大きいところでは、雪のまま量が増加することもあるだろう。
温暖化に伴う陸上の水循環と水資源の変化に関しては多くの議論があるが、 その背景を理解するにはArnell (2002)の本がよいと思う。