[2011-12-25注: この文章を改訂したものを、「環境と文明」という雑誌に 書きましたが(増田, 2011)[HTML版]、そこに書ききれなかったこともあるので、この文章も残しておきます。]
大雨にせよ、逆に渇水にせよ、 異常な(過去の経験のうちでふつうでないという意味であって、 原理的に起こりえないと思われていたという意味ではない)気象現象があると、 「これは地球温暖化のせいなのか?」(A)という問いが出される ことが多くなった。 ここでは、 「地球温暖化」ということばを少し広い意味で、 次のように使うことにする(違う文脈 [例]では違う意味で使っているが)。 原因が二酸化炭素などの「温室効果物質」の増加か 大陽からくるエネルギーの増加か (あるいはもっと別のものか)にかかわらず、 地上気温(地表面に近い部分の空気の温度)が地球上の大部分の場所(全部とは限らない) で上がるような気候の変化をさす。 このような意味での温暖化が最近30年ほど(1970年代から今まで)の間に 起きていることは事実と言ってよいと思う。
ものごとはいわば過去のすべての現象の結果であり、 単独の原因が存在するわけではない。 Aは、個別の降水現象の原因を地球温暖化だけに求める問いではなく、 降水量のレベルに「正常」と「異常」 (または、少し意味が違うが「安全」と「危険」)の区別を(主観的にせよ) 設定したうえで、地球温暖化がなければ正常の範囲ですんでいたところが 地球温暖化という要因が加わったために異常なレベルの値になってしまった 状況かどうかの問いだと考えられる。
おそらく気象学の専門知識のある人はだれも Aの問いに「そうだ」と答えることはできないだろう。 しかし、それは「これは地球温暖化のせいではない」と主張しているという意味ではない。 「これは地球温暖化のせいではない現象なのか?」と問われても 「そうだ(温暖化のせいではない)」とは答えられないだろう。 では専門家は何もわかっていないのか? そんなことはない。 専門家の全部とは言えないが、その一部の人は、 どちらかと言えば「これは地球温暖化のせいだ」に近いことを感じている。 しかしそう言い切ってしまうとまちがいになる。 正しく理解してもらうのには少し説明にてまがかかるのだ。
毎日の天気予報のなかに降水確率予報があるのがあたりまえになったが、 そこでの「確率」という考え方がどれだけ理解されているだろうか。 確率の概念を説明した本はたくさんあるので、ここではそれは省略する。 気象庁が降水確率予報を始めようとしたときに、 それは無責任な予報だという批判があった。 雨が降るか降らないかの予報ならば、当たった(的中した)かどうかの検証が まぎれなくできるが、 ある日のある場所の降水確率の予報が当たったかどうかは、 その日が終わってもだれにもわからないからだ。 しかし、たとえば1か月の統計をとれば、 雨の降った日の割合と予報で出された確率の平均を比べることができるし、 さらに詳しく、予報された確率の値の区間ごとに実際に雨の降った頻度を見る こともできる。 個別には検証不可能だが、統計的には検証可能である。 (ここで「検証」ということばは論理的に正しいことを証明するという意味ではなく、 相対的な意味での信頼性があることを裏づけるという意味で使っている。)
大雨は空間的、時間的に集中した降水である。 個々の雲のスケール(1 kmのスケール)で起こっていることが重要である。 それは地球全体のスケール(10000 kmのスケール)の気候変動と無関係であるとは 思えないが、 両方を同時に扱うことはむずかしい。 両方を同時に扱うシミュレーションモデルは、 計算機技術の進歩でようやく可能になり、 作られはじめたばかりのところである。 しかし、 気候が温暖化すると、降水はますます空間的、時間的な集中が強まるだろう ということは、 比較的簡単な理屈をつけることができ、 これまでの観測やシミュレーションの経験にも合っている。
気候が温暖化すれば、 大気中の水蒸気量は、 気温で決まる飽和水蒸気量の増加にほぼ比例してふえると予想されている。 水の循環を示す量である降水量・蒸発量も地球全体としてはふえることは 確かと言ってよい。 しかし、蒸発量およびグローバルな降水量は、 地表面のエネルギー収支にも制約されるので、 その気温に対する応答は飽和水蒸気量の増加ほど急激にはならない。 大気中の水蒸気の回転率が遅くなる(平均滞在時間がのびる)ことになる。
ところが、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、 飽和水蒸気量の増加を反映してふえることができる。 したがって、降水は時間的・空間的に集中する傾向が強まる。 (この議論は、鬼頭 2005を参考にした。)
【定性的には、温帯の雨のふりかたが熱帯の雨のふりかたに似てくると考えればよいだろう。 ただし、温帯と熱帯の違いには、地球の自転の効果のききかたの違いもあるので、 温暖化したときの温帯の雨のふりかたの定量的評価は今の熱帯からの類推ではすまない。】
もしこの予想が正しいとすれば、温暖化すると大雨の確率がふえる。 たとえば、温暖化する前の気候で「30年に一度の大雨」であった雨量が、 温暖化したあとの気候では「10年に一度の大雨」になるようなことが起こるだろう。 「これは地球温暖化のせいなのか?」という問いを、 もし、 「地球が温暖化するとこのようなことが起きやすくなるか?」(B) という意味に解釈してよいならば、「おそらくそうだ」と答えられる。 毎日の降水確率予報と同様に、 個別の大雨に対するAの問いには永久に答えられないが、 たぶん、今後経験を積めば、 「21世紀の最初の10年間の大雨の頻度に地球温暖化の影響が現われているかどうか」 に対して、絶対的ではないが統計的な意味での検証ができるだろう。 それまでは、科学者 (および気象庁など、科学を基礎として予測をしている機関)のできる ことはBの型の問いに対する答えである、ということをわかっていただくしかない。
さらに「どのくらい起きやすくなるか」と問うことはできる。 確率の数値の問題である。 その答えとしては、 これまでに実行されたシミュレーションに依存した確率の見積もりを 示すしかない。 それが現実の確率である保証はないが、 研究を進めるにしたがって相対的には信頼度が高まっていきそうだ。
最近30年ほどの世界の気象災害(おもに洪水)による被害を金額で表わした 保険会社によるデータは、 「気象災害による被害額がふえている」(P)傾向を明確に示している。これが 「災害を起こしうる異常気象現象がふえるような気候変化がすでに起こっている」(Q) という議論の根拠として使われることがある。 Pには保険会社の調査対象の範囲が広がったせいもあると思うが、 それだけだとは思えない。 しかし、Pは正しくてもそれはQが正しいことを意味しない。 もっとも、この否定は、Qは正しくないという意味ではなく、 Pの情報にはQの真偽を決めるのに使えるだけの精度がないということだ。 (たとえばChangnon et al. 2000参照。 ただしこの論文で使われているデータはアメリカ合衆国のものである。)
Pの変化にはいろいろな要因が寄与している。 話を大雨による洪水に限ってみると、 大まかに次の要因のかけざんと考えられるだろう。
いわゆる途上国の多くでは、 人口の全体的増加と都市への集中傾向があるのでSがふえているし、 自給経済から市場経済への移行でTもふえている。 治水対策が行なわれていればRは減っているはずだが、 世界的にみてS×Tの増加を打ち消すほどではないだろう。 (Rの減少がSの増加を促進する材料になってしまうことも多い。) R、S、Tの推定精度はいずれも高くないので、Pの増加傾向から逆算して Qの増減を推定することは事実上無理である。
Qが知りたいのであれば降水量の観測データを調べるべきである (これも観測方法やデータ編集基準の変化に要注意ではあるが)。 いくつもの研究結果によれば、 世界の多くの地域で 最近30年ほどの間に大雨がふえていることは確からしい。 ただし、世界のどこでも、というわけではないし、 大雨をどう定義するか (極端な大雨に注目するか、雨の階級別頻度分布全体の形に注目するかなど)によっても結論は変わってくる。 具体的な話はここで説明するには複雑すぎる。 たとえば科学(2005)の特集にのった複数の解説を糸口として、 必要に応じて研究論文にさかのぼって見ていただきたい。
一方、Pの増加(貨幣換算はどうでもよいので、むしろQ×R×Sの増加)は 人類にとって困ったことであり、 たとえQがふえないとしても、世界的にR×Sを減らすような政策をとる べきだと思う。 (RとSのどちらをどのように減らすかは地域ごとに考える必要がある。) それは、多くの場合、 Qがふえることを想定してそれに対する社会の適応幅を広げる政策とも一致するだろう。
この文章の最初の版(2005年2月4日)では、最近の大雨の例として、 2004年には日本に上陸した台風が多かったこと、 アメリカ合衆国に上陸したハリケーンも多く、フロリダのある地域には3つも中心が 通ったこと、などもあげたのだが、いったん消した(2月9日)。 台風などの熱帯低気圧に温暖化の影響がすでに現われているかどうか (上に述べたのと同じ理由で個々の台風については言えないので 統計的な意味でだが)は、 専門家の間でもとくに意見が分かれているところだからである。
【台風を含む熱帯低気圧と温暖化との関係に関する知識の現状は、
2007年に出版されたIPCC (気候変動に関する政府間パネル)第4次第1部会報告書
[別ページ参照]の中で整理されていると思うが、
わたしはまだ詳しく確認していない。
2006年現在見ることができた短い文書としては、
WMO (世界気象機関)の熱帯低気圧に関する会議のまとめ
Summary Statement on Tropical Cyclones and Climate Change
(2010-08-21現在、
http://www.wmo.int/pages/arep/tmrp/の下にある)
がいちばん公平なまとめではないかと思った。】
まだ影響は現われていないと見る人でも、 温暖化がさらに進めば影響が見えてくる可能性が全くないと言っているわけではない (可能性が高くはないと予想しているようだが)。 そこで「地球が温暖化するとこのようなことが起きやすくなる」 という立場の話ができればよいのだが、 それも台風に関してはむずかしい。 数値モデルによるシミュレーション結果は発表されており、参考にはなる[注]。 しかし残念ながら、それはまだ、 台風の現実的特徴を表現できるほど空間を細かく(格子間隔数km以下に)とり、 全地球規模で、気候変化の議論に使えるほど長時間のシミュレーションではない。 ようやく、比較的短期間ではあるがそのようなシミュレーションができるだけの 計算機資源が得られるようになり、 数値モデルの開発や実行の経験を積んでいるという状況である。
【[注] 現行のシミュレーションの例はいくつかあるが、その一つとして、
(わたし自身ではないが)わたしと同じ所属機関の人もかかわっている、
大気の格子間隔にして約百kmの空間分解能の計算
(大気海洋結合モデルによる気候変化シミュレーションとしては実行当時世界最高の分解能)
について、
海洋研究開発機構の広報誌Blue Earth
2004年11・12月号8-11ページに解説(日本語)がある。
(PDF形式ファイルでは
http://docsrv.godac.jp/MSV2_DATA/12/be74_03.pdf"
にある。)
IPCCで採用されている代表的シナリオの21世紀末ごろを想定した状態では、
現在の気候を想定した状態と比べて、
台風の数が減る(世界全体の熱帯低気圧の数も少し減る)。
しかし、台風に伴って強い雨が降る頻度はふえる。
この結果はHasegawa and Emori (2005)の研究論文にもなっている。】
わたしは台風を専門的に研究しているわけではなく、 また気候シミュレーションモデルを細かいところまで理解しているわけでもないので、 この問題に関して、権威として使われるだけの知識はもっていないが、 ここでは、一般的な気象学の知識から予想されることをいくつか述べてみる。
台風を熱機関のようにとらえると、 高温源は海面であり(大気はおもに水蒸気に伴う形でエネルギーを受け取る)、 低温源は高さ約15kmの対流圏界面つまり対流圏と成層圏の境である(雲頂および大気自体が赤外線の形でエネルギーを失う)。 温暖化が進めば海面水温が上がる。 温暖化の原因を二酸化炭素などの大気中にほぼ均一にまじる 温室効果物質の放射吸収・射出によるものに限れば、 その効果は、地表面付近の温度を上げるとともに 成層圏の温度を下げるように働くので、 高温源と低温源の温度差を大きくし、 空気の運動(風)をつくるのに有効なエネルギーをふやすように働くと考えられる。 ただし、その結果必ず台風の風のエネルギーがふえるとは限らない。 小規模な対流は活発になっても台風という構造をとらないかもしれないのだ。 現行のシミュレーションが正しいとすれば、 全球的温暖化では、 放射による加熱冷却に小規模な対流活動がすぐ応答する結果、 熱帯の対流圏界面付近の温度上昇は海面水温の上昇よりも大きくなる。 したがって実際の上下の温度差は減り、 台風などの大規模な構造の風になりうるエネルギーの総量は減るようである (水蒸気に伴うエネルギーの増加を考慮しても減るかどうかは未確認)。 しかし、それでも、台風の数が減れば、個々の台風が強くなることはありうる。 それを説明する理屈はいくつかあるが、 大まかには、温暖な気候のほうが同じ量の空気が含みうる水蒸気の量が多くなり、 広い範囲のエネルギーを狭いところに集中させやすくなることで 説明できるようだ。
現在の気候では、台風が発生する場所は海面水温がある値(しきい値)以上の ところとだいたい一致している。 気候が変化して熱帯平均の海面水温が変わったときにも、 この構造は保たれるだろうが、 しきい値が変わらないか平均の海面水温に応じて変わっていくかは まだよくわかっていない (上に述べた現在の数値モデルの限界のため)。 ただし「確からしさ」ではなく「可能性」の問題として、 気候が温暖化した際に 現在は台風が発生しないところの一部が台風が発生しうるところに変わる 可能性は、まじめに心配しておく価値があると思う。 そして、どの場所がそうなる可能性があるかの予想は 現在進められている研究によって少しずつしっかりしたものになりそうだ。
台風は発生域から外に移動していく。 そこで、下が陸あるいは温度の低い海面であると、 じゅうぶんなエネルギーが供給されないので衰弱する。 日本に達する熱帯低気圧のうち、じゅうぶんな強さを保っているものの割合は 日本付近の海面水温が高いほうが多くなるだろう。 もし地球温暖化が台風の発生場所や経路にあまり大きな変化を起こさないとし 日本付近の海面水温を上昇させるとしたら、 日本に達する台風(強い熱帯低気圧)の数はふえると予想してよいだろう。 アメリカ合衆国の本土に達するハリケーンの場合も同様である。
ただし、熱帯低気圧の発生場所や経路に大きな変化が生じる可能性はある。 たとえば、もしエルニーニョ現象の頻度がふえれば、 熱帯低気圧の発生数は西太平洋で減り東太平洋でふえる傾向があるだろう。 しかし、温暖化に伴ってエルニーニョ現象の起きかたがどう変化するかは、 同じ設定をしたつもりのシミュレーションの間でも、違うモデルを使うと一致しない。 (上に解説を紹介したMIROCモデル(CCSR/NIES/FRCGCモデル)の場合は、 温暖化すると現在の気候でのエルニーニョ時に似たふうに海面水温パタンがずれるが、 他の研究機関のモデルでは逆傾向のものもある。) 気候システムはエルニーニョ現象の増減どちらにゆらぐ可能性ももっているようだ。
http://www.jstage.jst.go.jp/browse/sola/-char/ja/ にある。