農耕、疫病、石油 -- 人類は気候を左右してきた (Ruddiman)

• William F. RUDDIMAN, 2005年: Plows, Plagues & Petroleum --How Humans Took Control of Climate. Princeton University Press.

【2003年、前から名前は知っていた(増田 1993でもいくつか論文を引用した) RUDDIMANが新しい仮説を述べた論文を見つけ、 気にはなったのだが、読むのをあとまわしにしていた。 RealClimate (http://www.realclimate.org/)というblogで、 2005年2月8日に話題になり、2005年12月5日には著者自身のゲスト寄稿があった。 またScientific Americanにも解説(RUDDIMAN, 2005a)が出た。 それでだいたい著者の言いたいこと(下の「第3部」の段落に相当)はわかったが、 もう少し詳しく知りたくなり、 RealClimateで著者が控えめに宣伝していた本を注文した。】

この本は一般むけの読みもので、読みやすく書かれている。 ただし、そのために、参考文献リストは短く、一般むけの読みものと、 著者自身の研究論文しかあげていない。 RUDDIMAN (2007)のレビュー論文はやや専門的だが 参考文献がたくさんあげてあるので、 議論の根拠を知りたくなったらそれをあたるのがよさそうだ。

【頭韻をふんだ題名は、TMTMを売ったPrinceton大学出版の 発案だろうか? GGSも意識しているようだ。】

著者は、おもに第四紀(地球の歴史のうちの最近約3百万年)の気候の歴史を、 海底堆積物の化石の種類や同位体比にもとづいて論じてきた。 この期間には、氷期(氷が拡大した時代)・間氷期(氷が縮小した時代)がくりかえされた。 その変化を起こした原因として、木星などの惑星の重力による、 地球の公転と自転の軌道要素の変動が重要であることがわかってきた。 ここまでは、その研究で重要な役割を果たしたIMBRIEと その娘による1979年の本で紹介されている。 その後の進展にRUDDIMANは大きく貢献している のだが、 そのひとつは、最近9十万年間の氷期サイクルが約10万年周期であるのに対して、それ以前は約4万年周期が主だったことを示したことである (RUDDIMAN et al. 1986)。 もうひとつは、第四紀全体に大きな寒冷化の傾向があることを示すとともに、 その原因の候補として、ヒマラヤやロッキー山脈を含む山地の隆起をあげたことである (RUDDIMAN & KUTZBACH, 1989; RUDDIMAN 編 1997)。 また、最終氷期のあとの約2万年間の気候を3千年きざみで見るCOHMAPプロジェクト (WRIGHT et al. 1993)にも参加したが、 その中でわかったのは、 熱帯モンスーンが遠くの氷床よりはむしろその緯度帯の日射量に伴って変動したと考えられることだった。 こういった話題が、本書の(序論的な第1部に続く)第2部で紹介される。

第3部の主題が "plows" (犁=すき)で代表される農耕の影響であり、 物議をかもしたRUDDIMAN (2003)の仮説である。 簡単にいうと、次の2点である。

• 大気中のメタンは約5千年前から自然のレベルよりも多くなっており、 その原因は、灌漑による水田農耕と、牛などの家畜であると考えられる。
• 大気中のCO₂は約8千年前から自然のレベルよりも多くなっており、 その原因は、農耕の拡大(および都市化など)に伴う森林破壊であると考えられる。

ただし、ここで「自然のレベル」というのは、 過去4回(約40万年前から約12万年前まで)の間氷期についての 地球の軌道要素とCO₂やメタンの濃度との位相関係が、 今回も有効とした場合に期待される値のことである。 1万年前から北半球の日射量は減り続けているので、 前回までと同様に進むとすれば、CO₂もメタンも減っているはずであり、 次の氷期に向かって氷が成長しはじめていてもおかしくないのである。 そして、この「不自然な」濃度変化の原因としては、 農耕をはじめとする人類の活動以外に考えにくい。 つまり、人類が、ちょうど自然の寒冷化傾向を打ち消す要因をつくり、 温度をほぼ一定に保ったことになる。 ただし、人類は気候を思うままにあやつれるようになったわけではなく、 たまたまうまくいったにすぎない。 その意味で、著者の使ったcontrolという表現はちょっと不適当ではないかと思う。 (このページの表題では「制御する」「支配する」を避けて「左右する」としてみた。)

第4部は "plagues" (疫病)で、もっとあやしげな仮説である。 歴史時代約2千年間のCO₂を詳しく見ると、 第3部で論じた上昇傾向が中断されているところがあり、 その原因は、疫病の大流行により人口が減り、農地が森林にもどったことによる、 と考えられる。 最大の事件は、CROSBY (1986)や DIAMOND (1997)も論じているように、 南北アメリカの先住民がヨーロッパ人の持ちこんださまざまな伝染病にやられたことである。 RUDDIMANはその他に、6世紀や14世紀のヨーロッパを中心とするぺストの流行もCO₂レベルに影響したと見ている。

第5部は化石燃料(とくに石油=petroleum)起源のCO₂による温暖化が進行中という話で、今となっては常識的なものである (WEART 2003またはその読書ノートにあげた文献を参照)。 RUDDIMANの仮説を聞いて、 化石燃料による温暖化は起きないと主張する人たちが元気づいたらしいが、 この仮説はもともとCO₂に温室効果があることを前提としているのだから、 彼らが喜ぶべき話ではないのである。

ただし、化石燃料の利用が終わってから数百年たって大気中のCO₂やメタンの濃度が自然のレベルにもどったとき何が起こるかは今の常識と違ってくる (1970年代に述べられた説のひとつが復活する)。 RUDDIMANの見積もりが正しいとすれば、 完全に自然のレベルにもどれば、気候は軌道要素変化に支配されて氷期に向かうだろう。 寒冷化を避けるために、森林破壊によるCO₂放出をこれまでどおり続けることはできないが、 水田などからのメタン放出はおそらく人類が生きていく以上避けられないだろうから、 そのレベルを適度に制御すればよさそうだ。

著者は今起こりつつある急速な温暖化は人類にとって困ったことだと考えている。 しかし、それが最大の問題だとは考えていない。 むしろ天然資源、ことに植生、土壌、地下水の減少が重大な問題だと考えている。 この基本的なとらえかたにはわたしも賛同したい。

本書で述べられた仮説も、まじめに検討する価値があると思う。 しかし、BROECKER & STOCKER (2006)の 指摘を見て気がついたのだが、 RUDDIMANは、少なくとも本書では、 CO₂の変化に伴ってどこからどれだけの炭素が移動したのかについて、 定量的な収支の例を示していない。 BROECKERたちの議論の全部に納得したわけでは必ずしもないのだが、 大気中のCO₂レベルが変化すれば、 大気海洋間の溶解平衡に伴って海水中の炭素量が変わるはずで、 それも考慮した収支が問題だ。

また、RUDDIMANも認めているむずかしい問題は、 現在は、第四紀のうちでも地球の軌道が円に近く、 そのために日射量の2万年周期の振幅が小さいことである。 それで、過去3回はメタンやCO₂が日射量にきれいに応答したとしても、 今回は入力信号が小さいので応答が見えないという可能性がある。 それならば人間の影響を持ち出さずに自然現象として説明可能である。 決め手と思われるのが、やはり軌道が円に近かった4回前(40万年前)の間氷期だが、 氷コアの年代は、年層が数えられる場合以外は間接的な見積もりに頼るので、 同じ南極Dome C (Concordia基地)でのEPICAコアの40万年前の時期について、 RUDDIMANと BROECKERたちとでは違った年代の解釈をしており、 それぞれの説を裏づけるように使われている。

それに加えて、著者の持ち出した証拠の代表性について吟味が必要なことがいろいろあると思う。

過去4回の氷期サイクルでの日射量・温度・CO₂・メタンの時間的 位相関係は、大部分、南極Vostokの氷コアのデータに頼っている (比較的新しい時期についてはグリーンランドのコアも使っており、 また、40万年前についてはEPICAコアも使っているが)。 また歴史時代のCO₂レベルは南極のLaw DomeとTaylor Domeのコアの データに頼っている。 それがグローバルな変数をほんとうに代表しているのか、 ローカルな影響やサンプルのくせが強く出てしまっていないか、 の吟味が必要だと思う。 (著者は海底堆積物についてはそういう注意を述べている。) 幸い、日本の国立極地研究所を中心とするチームが、 「ドームふじ」での長いコアや、海岸付近の堆積速度の速い地点でのコアをとっている。 そのような、独立に分析や年代決定のされたデータを使っても、 著者の指摘した特徴が見られるかどうか、ぜひ確認してほしいと思う。

また、農業の開始やそれに伴う森林破壊が、 とくにアジアでどうなっていたのか、実証的・定量的に調べる仕事が必要だ。 本書の議論はDIAMOND (1997)やWILLIAMS (2003)に 頼っているところが多く、その欠点を引き継いでいるように思われる。 南北アメリカの農業の発達のユーラシアに対する遅れを DIAMONDの記述よりはだいぶ少なく考えていることや、 東アジアの農業の起源地が本文ではWILLIAMSと同様に 「中国北部」と言ってはいるが図ではむしろ中国南部になっているところから見て、 これ以外の文献も参照しているようではあるが。

熱帯モンスーンが日射量に直接応答したと見られる関係が、 最近2万年に見られるのはよいとして、 過去の間氷期についても確実に見られるかどうかも、 アジアの研究者にとっての課題だと思う。

[2008年4月追記] RUDDIMANは、 やや広い範囲の専門家(アメリカ地球物理学連合会員)向けに、 これまでの反論に答えて主張を整理しなおしたものを出した (RUDDIMAN, 2007)。 わたしはこれをざっと見て基本的主張は変わっていないらしいと理解したが、 まだていねいに内容を読んでいない。

文献

• Wallace S. BROECKER & Thomas F. STOCKER, 2006: The Holocene CO₂ rise: anthropogenic or natural? EOS, Transactions of the American Geophysical Union, 87 (No. 3), 27.
• Alfred W. CROSBY (クロスビー), 1986: Ecological Imperialism: The Biological Expansion of Europe, 900 - 1900. Cambridge Univ. Press. 日本語版: 佐々木 昭夫 訳 (1998): ヨーロッパ帝国主義の謎: エコロジーから見た10〜20世紀。 岩波書店。
• Jared DIAMOND (ダイアモンド), 1997: Guns, Germs, and Steel: The Fates of Human Societies. New York: W.W. Norton. 日本語版: 倉骨 彰 訳 (2000): 銃・病原菌・鉄: 一万3000年にわたる人類史の謎。草思社。 [読書ノート]
• John IMBRIE (インブリー) & Katherine Palmer IMBRIE, 1979: Ice Ages: Solving the Mystery. Short Hills, NJ, USA: Enslow. (1986年に少しだけ増補された版がHarvard University Pressから出ている。) 日本語版: 小泉 格 訳(1982): 氷河時代の謎をとく, 岩波書店.
• 増田 耕一, 1993: 氷期・間氷期サイクルと地球の軌道要素。 気象研究ノート (日本気象学会), 177号, 223 -- 248. [HTML版]
• William F. RUDDIMAN ed., 1997: Tectonic Uplift and Climate Change. Plenum.
• W.F. RUDDIMAN, 2003: Humans took control of greenhouse gases thousands of years ago. Climatic Change, 61, 261 - 293.
• W.F. RUDDIMAN (ラディマン), 2005a: How did humans first alter global climate? Scientific American, March 2005, 34 - 41. 日本語版は「農耕文明が温暖化を招いた?」、 日経サイエンス 2005年6月号。
• W.F. RUDDIMAN, M. RAYMO & A. McINTYRE, 1986: Matuyama 41,000-year cycles: North Atlantic Ocean and northern hemisphere ice sheets. Earth Planet. Sci. Lett., 80, 117 - 129.
• William F. RUDDIMAN, 2007: The early anthropogenic hypothesis: Challenges and responses. Reviews of Geophysics, 45, paper RG4001, 37 pp.
• William F. RUDDIMAN & John E. KUTZBACH 1989: Forcing of late Cenozoic northern hemisphere climate by plateau uplift in southern Asia and the American west. J. Geophys. Res., 94, 18409 - 18427.
• Spencer R. WEART (ワート), 2003: The Discovery of Global Warming. Harvard Univ. Press. 日本語版: 増田 耕一, 熊井 ひろ美 訳 (2005): 温暖化の〈発見〉とは何か。 みすず書房. [読書ノート]
• Michael WILLIAMS, 2003: Deforesting the Earth -- From Prehistory to Global Crisis. Univ. of Chicago Press. [読書ノート]
• H.E. WRIGHT Jr., J.E. KUTZBACH, T. WEBB III, W.F. RUDDIMAN, F.A. STREET-PERROT & P.J. BARTLEIN eds., 1993: Global Climates since the Last Glacial Maximum. Univ. of Minnesota Press.