yuku kawa

2015-07-07

Shawn J. Marshall (2012) The Cryosphere / 雪氷圏

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 22:29
  • Shawn J. MARSHALL, 2012: The Cryosphere (Princeton Primers in Climate). Princeton NJ USA: Princeton University Press, 288 pp. ISBN 978-0-691-14526-6 (pbk.)

プリンストン大学出版の気候科学入門シリーズの1冊。物理的気候システム関係では、Vallisの海洋[読書メモ]、Randallの大気[読書メモ]と、この雪氷の巻が、気候システムのそれぞれの部分について、とくに気候システム全体のエネルギー収支にかかわる特徴を中心に、解説している。生物地球化学サイクル関係ではArcherの炭素循環[読書メモ]が出ている。(ほかに生態系、古気候、惑星大気、太陽の変動の影響、の巻が出ているが、わたしはまだ読んでいない。)

著者はカナダのCalgary大学で気候研究を担当している雪氷学者。注のページから参照されている著者自身の仕事は、氷河上の地表面熱収支(3章)、気候変動に伴う氷河の質量収支変化(6章)とそれが水資源におよぼす影響などである。ただし本書ではそれに特に重きをおかず、雪氷圏全般にわたって、それが物理的気候システムの一部であるという観点から、材料を選んでいるようだ。熱収支については(理屈よりもむしろ)観測値を使った具体的な計算に使える方法を紹介し、動力学については理屈の大筋を紹介しているようだ (理屈にせよ、計算方法にせよ、しっかり説明するには、もっとページ数が必要だろう)。

第1章では雪氷が地球のどこにどれだけあるか概観する。

第2章では、氷の結晶の基本から始めて、雪氷の熱力学を考える際に必要な物理量である、密度、比熱容量、相変化の(質量あたりの)潜熱、熱伝導率、太陽放射反射率(アルベド)などの代表的な数値を紹介している。【海氷の物理量を決める要因として塩分(塩としてまとめられる物質の濃度)をとりあげるのはもっともだが、その単位に相当するものをpptと書いているのには驚いた。parts per trillionではなくparts per thousandのつもりだそうだが、それならば‰と書いてほしかった。】

第3章は熱力学と題されているが、おもな内容は、エネルギー保存則(熱力学第1法則)に基づくエネルギー収支の主要な項の説明だ。地表面での、放射フラックスと大気乱流輸送フラックスを各項に分けて実用的な数値の求めかたを紹介している。地表面下のフラックスについては、熱伝導について定量的な例を示し、そのほか相変化と液体・気体の移動も重要になりうることを指摘している。

第4章の前半では雪、後半では湖や川の氷、第5章では海氷、第6章では大陸氷床を含む氷河、第7章では永久凍土を扱っている。(この各論も本書としては重要なところだと思うが、わたしの紹介が具体的でなくて申しわけない。)

第8章では気候システムにとって雪氷の働きが重要になってくるプロセスを論じる。節の表題にそってあげると、雪氷のアルベド、凍結融解の潜熱の形でのエネルギー蓄積、海氷および海に接した氷河と海洋循環との相互作用、大気循環への影響、水循環への影響、陸上生態系・炭素循環との相互作用。

第9章は気候変化と雪氷とのかかわり。前半は古気候の話で、数億年前にあったと考えられている全球凍結、数千万年前の南極氷床の形成、第四紀(最近約2百万年)の氷期サイクル、氷期の内の千年規模の変動などを見渡す。後半では、最近数十年間の雪氷の変化を概観し、今後、地球温暖化とともに雪氷の減少が進行しそうだが、定量的不確かさが大きく、不確かさを減らすためには研究がもっと必要である、というふうに結んでいる。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。
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2015-04-27

Warren M. Washington (2006, 2008) Odessey in Climate Modeling, Global Warming, and Advising Five Presidents

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 18:44
  • Warren M. Washington (ed. Mary C. Washington) 2006, second edition 2008: Odessey in Climate Modeling, Global Warming, and Advising Five Presidents. Lulu.com, 279 pp. ISBN 978-1-4303-1696-1

気候モデルを開発し利用した第一世代の科学者のひとり(第一世代のうちでは若いほう)の自伝。

【2010年、地球温暖化に関する英語圏のブログをいくつか見ていたら、ある人が本を出すという情報を得た。その本を買おうかと思って出版もと(紙の本をネット通信販売しているサイト)の目録を見た。そこは自費出版を助けている会社らしく、目録にのっている本はそれぞれの著者の趣味のようなものが多いようだった。しかしそのうちにこれがあった。掘り出しものだ。ISBNはついている[さきほどの「ある人」の本にはついていなかったと思う]が、これも自費出版にちがいなく、編集者として名まえのはいっている奥さんが文書の形を整えたそうだが、プロの編集者がはいった本のようなしあがりではない。論点別の話の筋と時間順とが交錯してわかりにくくなるのは、歴史記述では避けられないこともあるかと思うが、もし編集者がチェックして疑問点を著者に確認して文章を改良したら、もっと資料価値の高い本になったと思う。】

著者は1936年、Oregon州Portlandに生まれた。CorvallisにあるOregon State College (今はUniversity)の物理学科で学び、当時は物理学科の内にいた大気物理の先生の指導で修士をとった。修士論文の主題は笠雲(山岳風下波と積雲が組み合わさった現象)だったそうだ。それからPennsylvania State Universityで、Hans Panofskyの指導で博士号をとった。博士論文の主題は数値予報の初期値の力学的バランスに関すること(Y.K. Sasakiの変分法と似た問題)だそうだ。

そして1963年夏、新しかったNational Center for Atmospheric Research (NCAR)に就職した。1964年から、笠原 彰 (1926年生まれ、東京大学で博士号取得のあとアメリカの大学勤務を経てNCAR)とともに大気大循環モデルの構築にとりくんだ。
そのモデルができる前、1964年に、Global Atmospheric Research Programの準備のための国内作業グループの仕事で、数値予報はなん日さきまで可能かという問いに関連して、予報時間が進むにつれて誤差がどのように拡大するかを調べるため、Mintz・荒川のUCLAモデルを動かす経験もしている。

NCARは、Semtner (Bryanの弟子)、Chervinを迎えて、海洋大循環モデル、大気海洋結合気候モデルを開発した。NCARは共同利用機関でもあるので、気候モデルは多くの研究者に共同利用されるCommunity Climate Modelとして開発されるようになった(著者は1982年に発表されたバージョン0製作の中心となった)。1990年代後半、並列計算機に適応したParallel Climate Model、それから、Climate System Model、Community Climate System Model、そして気候と生物地球化学サイクルをいっしょに計算するCommunity Earth System Modelに発展している。モデル開発の経過については、Donnerほか編(2011)のWashington & Kasaharaの章を主にして、本書の記述をそれを補うものとしてみるのがよさそうだ。モデルの内容の基礎知識については、著者とClaire Parkinsonによる大学院初級の教科書的な本がある。

NCARの気候モデルを使った研究のうち、CO2による温暖化の研究は、(笠原氏ではなく)著者が中心になって始めたものだ。NCARの運営費はNational Science Foundation (NSF, 国立科学基金)から出ているのだが、温暖化研究は、1978年以来、Department of Energy (DoE, エネルギー省)からの研究費によるところが大きい。1984年には、大気に、海洋表面付近の浅い層を動かない板のようなもので表わした「slab ocean」を結合したモデルで、CO2濃度2倍の気候と現在の気候の比較(定常応答問題)の結果を出した。1989年には海水の運動を含む大気海洋結合モデルで同様な問題に答えた。その後、将来の具体的なCO2排出シナリオのもとでの予測型シミュレーション、そのほかいろいろな数値実験をしている。

著者は、温暖化の対策として「緩和策」(mitigation、おもにCO2排出削減)と適応策の両方にかかわる政策決定が必要であり、そこへの助言の材料として、気候モデルから得られる科学的知識は有用だと考えている。ただし、提供される知識の不確かさを理解して使う必要がある。とくに、雲・エーロゾル、雪氷などのフィードバックに働く要因に関する不確かさがある。科学者のほうでは、不確かさを減らす努力をする。著者を含むNCARの科学者は、他の所属の人々とともに、モデル間比較(Climate Model Intercomparison Project = CMIP)や、観測(例、Atmospheric Radiation Measurement = ARM)によるモデル検証にかかわってきた。

著者が政治とかかわった経験としては、いちばん詳しく書かれているのはBush (父)大統領の政権のことだ。1990年、著者はDoE長官のadvisory board memberになった。また、政府の複数の省庁の長官などから構成されるDomestic Councilで気候変化について説明し、これが政府にとって長期的課題だと認識してもらうことができた。Sununu大統領補佐官が、パソコンで動く気候モデルがほしいと言った。Sununuが専門家の計算結果に納得していなかった点が、海の熱容量のせいで温暖化がどのくらいゆっくり進むかだったので、その問題に特化した比較的簡単な気候モデルを提供した。NCARの複数の科学者・技術者がかかわって2週間で作ったそうだ。(これができるNCARはすごいと思った。今の日本の研究所では、能力はあると思うが、職員の時間をさくのがむずかしいと思う。) 同じころ、野党のAl Gore上院議員が企画した会合にも参加した。
それより前、1977年には、Carter政権から、海洋・大気に関する助言委員会の委員に指名され、続いてReagan政権下でも1984年に家族の事情で辞任するまで勤めた。(その後、その委員会は廃止されてしまった。)
1998年にはClinton政権のもとで海洋政策に関する議論にかかわり、2002年にはBush (子)政権のもとでUS Commission on Ocean Policyのresearch advisory committeeの委員になっている。

著者はまた1994年から、National Science Boardのメンバー、2002年から4年間その議長をつとめた。この会議のおもな機能はNSFの方針を決めることなのだが、NSFから運営費をもらっている機関の職員でも役員になっているのはおもしろい。本書では第12章がこの職務でのいろいろな経験を書きとめたものだが、いちばん厚い章になっている。
著者は基本的に科学研究はよいことと見ていて、国には科学にもっと予算をつけてほしいと願っている。予算をつける際には科学の分野をtransformするものを重視してほしいという。また、似た研究に政府の複数の省庁の研究費がつくことがあるのは重複だという批判もあるが、著者は、研究課題の採用の判断に失敗もありうるので、複数の資金源があるのはよいことだという。ただしどんな研究でも推進するわけではなく、宇宙開発に関しては、月・惑星の有人探査の構想はむだづかいであり無人でやるべきだと主張している。

著者は、黒人(アフリカ系アメリカ人)科学者のいわば草分けのひとりでもある。アメリカで気象分野で博士号をとった黒人としては2人めだそうだ。本人が大学に進学することは、家族の理解もあり(母が大学を出ており、父が科学とくに天文に関心をもっていた)、当時の州立大学の学費は安かったうえにアルバイト雇用のついた形で入学を認められたので、むずかしくなかったが、高校の進路指導者はbusiness college以外への進学には否定的だったし、入学した大学には黒人の学生は少なかった。著者は少年時代から公民権運動に関心をもっていた(第2章)。学者としての地位を得てから、minorityとくに黒人が科学に参加する機会をふやすためのさまざまな活動をした(第11章)。
1969年、NCAR所長であったWalter Orr RobertsがAAASの議長となり、AAASの改革の必要を感じたので、理事会メンバー各人が若手研究者を招いて会議を観察させ問題点を報告させた。著者は議長の身近な若手として参加することになった。この試みの発展で若手委員会が組織され、著者はその委員長として提言をまとめた。それを受けた改革のひとつとしてminorityに関する委員会が作られ、著者はその委員として活動した。

著者はまた、地球環境科学を紹介するテレビ番組監修・出演などもしている。温暖化問題が認識されながら対策が進まない(執筆当時の)現状を、Garrett Hardinのいう「共有地の悲劇」だと述べている。政治に直接かかわらなかった人ではあるが、2000年の大統領選挙のときGoreに勝ってほしいと思ったことを隠さない。結論の章では、執筆当時新しいできごとだったハリケーンKatrinaの被害者に黒人が多かったことをとりあげ、この件に限らず、公共支出を削減する政策によって、防災、年金、教育などが弱められていることをなげいている。

著者は、科学が得た知見が政治的動機でゆがめられずに伝えられ、政策に利用されることを希望してきた。他方、著者は政策的に推進された科学研究に従事してきたのだが、政策的推進によって科学的知見がゆがむことを心配してはいないようだ。著者は、NSFばかりでなくDoEの研究資金提供(のしくみと担当者)を信頼しているようだ。また歴代の大統領科学顧問をも信頼しているようだ (政権交代の前後で政治家の気候変動に関する論調が大きく違うことがあるが、顧問の気候変動に関する理解はそれほど違わなかったという認識によるらしい)。
わたしから見ると、科学が政治から独立であることに、やや楽観しすぎと見える。ただし著者の視野は、気候そのものに関する科学(IPCCでいえば第1部会の担当分野)に限られるようなので、その範囲ではよいのかもしれない。著者は、温暖化に関する会議でも経済や対策技術の話題には興味をもてなかったようだ。

著者を含むNCARの温暖化研究にDoEの支援があったことはわたしは前から気づいていたものの、その主題の研究資金の主力であったとはちょっと驚きだった。DoEからの研究資金提供には原子力あるいは核兵器を推進するという動機があるだろうと疑う人もいて当然だ。しかしわたしは、温暖化研究に関する限り、DoEの基本的期待は、エネルギー政策をたてるうえで化石燃料のもたらす環境問題の評価が必要、ということであり、原子力の必要性を裏づけたいという動機はあったかもしれないが副次的だったと思う。
なお、温暖化研究が始まる前の1971年、当時Oak Ridge国立研究所長のAlvin Weinbergから著者に、都市ヒートアイランドの効果を評価してほしいという依頼があって、グローバルにはあまり重要でないという報告をしたそうだ(6章の終わり付近)。廃熱、エーロゾル、CO2のどれがどのくらい重要なのかが定まっていない時代だったのだ。(同じころソ連のBudykoは1世紀くらい先に核エネルギー利用がけたちがいに拡大すると予想して廃熱による温暖化を心配したのだが、Weinbergと著者との問答はもっと近い将来に限った想定だったようだ。)

なお、2015年初めにわたしがこの本を読みかえしたきっかけは、意図的気候改変がどう扱われているかだった。本書では第10章の終わり近くにgeoengineeringへの言及があるが、最近(2006年) 、温暖化の対策として「緩和策」がなかなか進まないので、Crutzenが成層圏エーロゾル注入も研究するべきだと言い出した、しかし科学者にはそれに賛同しない人が多い、といった、多くの本に共通にとりあげられた話だけだった。
Howe (2014)のBehind the Curveという本[読書メモ]に、NCARをつくる構想の中で、気候研究には、将来、気候を制御することにつなげたいという動機もあった、と書かれていた。本書にはそのような動機の話は見あたらなかった。著者が就職してから本書が書かれるまで、NCARの著者のまわりでは、気候制御や意図的気候改変が(散発的に話題になったことはあるだろうが) 継続的に研究の動機になったことはなかったのだろうと思う。(人工降雨などの気象制御の研究には、NCARの研究者もかかわっていたはずだが、著者の所属したグループとは縁が薄かっただろう。) 著者が就職する前の時期については、わたしはHoweの資料解釈に必ずしも納得していないのだが、自分で資料を読んでいないので、判断を保留しておく。

文献

  • Warren M. Washington and Akira Kasahara, 2011: The evolution and future research goals for general circulation models. The Development of Atmospheric General Circulation Models: Complexity, Synthesis and Computation (Leo Donner, Wayne Schubert & Richard Sommerville eds., Cambridge University Press), 18 - 50 (Chapter 3). [読書メモ]
  • Warren M. Washington and Clare L. Parkinson, 1986, second edition 2005: An Introduction to Three-Dimensional Climate Modeling. University Science Books.

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2015-04-19

Osiris 26 (2011) Klima [メモ2] スカンジナビアのCO2観測、南極観測、「核の冬」、地球温暖化政策の経済学

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 21:07
  • James Rodger Fleming & Vladimir Jankovic eds., 2011: Klima (Osiris 26). University of Chicago Press, 270 pp. ISBN 978-0-226-25337-4.

[2012-05-20の記事]で簡単に紹介したアメリカ科学史学会(History of Science Society)の論文集のうち、「International to global」という部の4つの論文を読んだ。他の部にはもっと古い時期の話題が多いが、この部はいずれも第2次大戦後のできごとを扱っている。

Maria Bohn: スカンジナビアでの二酸化炭素濃度の観測

  • Maria Bohn, 2011: Concentrating on CO2: The Scandinavian and Arctic measurements. Klima (Osiris 26), University of Chicago Press, 165 — 179.

大気中のCO2濃度については、C. D. Keelingが始めたハワイのMauna Loaでの観測値の時系列がいつも話題になるが、観測の歴史はそればかりではない。ここではスカンジナビアでの研究について述べる。
Weartの『温暖化の発見』でもKeelingの仕事にさきだってスカンジナビアでの研究があったことにはふれられている。しかし、変化傾向をつかまえるという競技に負けた選手のような扱いになっている。本章の注にもとづいて推測すると、WeartはKeelingの回顧に頼って記述したようで、スカンジナビアのアーカイヴ資料に基づく記述は本章が最初のようだ。

前史として、Axel HambergがNordenskiöld の調査航海に参加し、グリーンランドのまわりの海の海水のサンプルをとり、そのCO2濃度を調べたこと(出版1885年)、Augusta Palmqvistが大気のサンプルの分析をしたこと(出版1892年)があげられている。Palmqvistはストックホルム大学の化学科のOtto Petterssonのもとにいた人であり、その仕事はSvante Arrheniusの論文で明示的に参照されてはいないものの、会合でのPetterssonの発表などを通じてArrheniusには知られていたはずだ。

フィンランドの化学者(1942-49年にヘルシンキ大学教授)のKurt Buchは、1917年から大気・海水中のCO2濃度に関心をもち、1935年には大西洋で観測し、Callendarの著作を見て、化石燃料燃焼が従来の平衡をずらしていると考えるようになった。

他方、ストックホルム大学では1926年からアメリカ(MIT、シカゴ大学)で教えていたRossbyが1940年代末に帰国して気象学教室(Institute of Meteorologyを仮にこう表現しておく)をひきいていた。1953年から、気象学教室はUltunaにあった王立農科大学(Royal Agricultural College)のHans Egnérと協力して、降水と大気の化学の研究をした。この仕事に関連して、農科大学にいたErik Erikssonが気象学教室に移った。この研究ではとくに降水中の窒素に注目した議論をし、Erikssonによる報告が、1949年に創刊された学術雑誌Tellusに出ている。

BuchはRossbyたちにCO2の観測を呼びかけた(Callendarの仮説が念頭にあった)。両者は両国の他機関に協力してもらって多地点のサンプルをとる計画を立てた。1954年5月に気象学教室で開かれた大気化学の会議での議論をTellusにEriksson (1955)が報告している。会議の報告で、観測の目的には、地理的分布、海上と陸上の間を移動する空気の変質、長期トレンドの3つをあげている。長期トレンドのためには人間を含む変動要因の少ないところで測定するべきだとし、サハラ砂漠、ハワイなどをあげている。しかし、すぐ始めることになったのはスカンジナビアの観測ネットワークだった。1954年11月にはスウェーデン、フィンランド、ノルウェー、デンマークの合計15か所で月3回のサンプリングを開始した。これは降水の化学成分の観測ネットワークと一連の活動で、降水のほうが観測地点数が多かった。CO2濃度観測地点はいずれも工業活動からは離れたところだが土地被覆はさまざまだった。分析方法は水酸化バリウムで吸収して塩酸で滴定する方法で、数値の精度は1 ppmだった。結果をFonseliusほかが1956年にTellusに報告している。Buchの1935年以来の観測と比較したが、経年変化と地理的ばらつきとの区別がつかない。もっと広域の同時サンプルで、あらゆる気象要因を考えるべきであり、国際地球観測年(IGY)に期待する、という議論になっている。

IGYでのRossbyたちの取り組みでは、大気化学は気象学の一部と考えられ、降水の化学成分、それに対応する大気の化学成分、凝結核と並列に、大気中のCO2濃度の観測が行なわれた。IGY準備期間の1956年には、ソ連の砕氷船Obがスピッツベルゲン付近を航海する際にスウェーデンからErikssonたちが参加し、IGY期間には、Fonseliusが飛行機で大気中のCO2の鉛直分布を調べるなどの研究観測が行なわれた。

他方アメリカでは、1939年にMITでRossbyの指導で博士号をとったWexlerが、Weather Bureauの研究のリーダーで、Callendarの著作をも参照し、大気中のCO2に関心をもっていた。またScripps海洋研究所が、IGYで海洋のCO2研究と大気サンプリングをする意向を示した。ScrippsはKeelingとその(従来よりも高精度の)赤外ガス分析器を採用し、1957年には南極、1958年にはハワイで継続観測を開始した。ハワイでの観測はWeather Bureau (Wexler)が支援した。

IGYでは世界62地点でのCO2濃度が観測された。それにはスウェーデンのAbiskoも含まれている。

ScrippsではGustaf Arrhenius (Svanteの孫)が1952年から海底堆積物コアの研究をしており、RossbyはIGYの計画に関してG. Arrheniusと連絡をとっていた。RossbyがScrippsに、スピッツベルゲンにもKeelingと同じ分析機器を置きたいと希望した、という話もあるが、その結果は明示されていない。たぶん実現に至らなかったのだと思う。しかし、これは、Rossbyたちの認識が、低気圧などの気象要因による濃度変動が大きいので観測精度をあげてもあまり意味がないというものから、精度を上げれば変動要因がわかるかもしれないという期待に変わっていたことを示唆する。

スカンジナビアの大気化学観測としては大気汚染にも植物栄養にも関係する窒素酸化物のほうが重要だっただろう。Rossbyたちはすでに人間活動起源の二酸化炭素が気候変化(温暖化)をもたらすかもしれないという仮説を意識していて、それがCO2濃度を観測した理由のひとつだったが、精度のよい観測を長期に続けたくなるほど強い動機ではなかったようだ。KeelingによるMauna Loaと南極の観測で年ごとの増加が見られた結果として、(Rossbyの後継者であるBolinたちにとって) CO2と気候の関係の重要性が高まった。

【わたしが(Weartの記述を主、本章を補助的材料として)思うに、スカンジナビアネットワークと比べてのKeelingの成功の要点は、工業活動や生物活動の影響の少ないバックグラウンドの大気のCO2濃度には地点ごとの違いが少ないという認識を得たことなのだが、それは、フィールド感覚と測定精度への執念とを兼ね備えたKeelingという個人に依存するところが多かったと思われる。この人がいなくてもいずれ同様な認識に達しただろうが別の経過をとっただろう。また、どういう条件でバックグラウンド濃度が得られるかについてのKeelingの判断(Mauna Loaで火山ガスの影響のない状況を選ぶ判断も含む)は結果としてよかったようだが、当時は他の人には理解しがたく、それを信頼してやらせてみることは賭けのようなものだっただろうと思う。】

  • Erik Eriksson, 1955: Report on the second informal conference on atmospheric chemistry, held at the Meteorological Institute, University of Stockholm, May 31 - June 4, 1955. Tellus,7: 388 - 394. http://www.tellusa.net/index.php/tellusa/article/view/8869

Adrian Howkins: 南極条約体制と科学研究の役割、とくにイギリス南極調査所(BAS)の場合

  • Adrian Howkins, 2011: Melting empires? Climate change and politics in Antarctica since the International Geophysical Year. Klima (Osiris 26), University of Chicago Press, 180-197.

1957-58年の国際地球観測年(IGY)から今までの南極についての国際政治体制と科学的研究との関係を、おもにイギリスのCambridgeに本拠を置くBritish Antarctic Survey (1962年発足)の記録を材料としてみる。(まぎらわしいが同じCambridgeにScott Polar Research Instituteもあり、国際学術組織Scientific Committee on Antarctic Researchの事務局はそちらにある。)

1959年に調印された南極条約は、それまでの7か国による領土要求を消滅させたのではなく「凍結」した。それ以来、南極に関する科学研究は大きく進んだが、南極条約の体制は、加盟国は当初の12か国から(本章執筆当時) 28か国+投票権のない準加盟19国にふえたものの、質的変化が小さい。

南極条約体制は、科学者の理想主義によって政治的対立を克服したものとして語られることが多い。実際は、この体制は、まず加盟各国の政治的意志によって支えられている。IGYでの基地の維持や大陸横断踏査などは国威発揚でもあった。IGYでの調査の結果、鉱物資源開発が困難であることがわかったので、領土要求をたなあげにする南極条約の合意が得られた。加盟各国は、「人類の科学に貢献する」善意のpaternalismを見せている。

ただし、南極条約体制はメンバー国を限定したものなのだ。新規参加も受けつけるが、すでに継続的な科学研究をしていることが必要条件になっている。(公式な発言ではないが、南極条約体制が始まったころの関係者のうちに、参加国を限定する意図があったことが認められる。) この条件は、貧しい国を除外することになる。南極で得られた科学的知見は、たとえば、気候変動対策に関する国際的な意思決定に使われるが、その際に、気候変動の影響を大きく受けるにもかかわらず、科学研究の企画に加わる権限をもたない国が多数あるのだ。 国際的意思決定に使われる他の科学的知見についても、南極条約体制ほど明示的な障壁ではないが、同様な権利の不平等の構造がある。科学研究実施の立場から見ると、good scienceとinclusivenessとの間の緊張がある。これからは、inclusiveにgood scienceを推進する体制をつくっていく必要がある(というのが著者の主要な主張らしく、わたしももっともだと思う)。

南極の科学研究のうちで、気候変化は、1960年代にはあまり重要でなかったが、しだいに重要になってきた。
気候変化の科学や人為起源気候変化の認識への南極の貢献として重要なものとして、次のことがあげられる。

  • 南極点で二酸化炭素濃度の増加が観測されたこと(Keelingが1960年に論文とした)
  • 1968年以来の氷コア分析で過去の気候変化、とくに二酸化炭素と温度の関係がわかったこと
  • 気候モデルの精度向上に南極での観測値との照合が役立ったこと

地球全体の環境にとっての南極の重要性が注目されたのは、まず、直接に気候変化の問題ではないが、オゾン減損(いわゆるオゾンホール)の発見とそれがCFCに起因することの示唆(BASのFarmanたちが1985年に論文とした)だった。その後のCFC規制などの結果、オゾン減損は止まったようである。ただし、オゾン減損が温暖化をやわらげるように働いているので、オゾンが回復すると温暖化が急激に進む可能性が指摘されている。

また、南極の氷床がとけて海水位が上がる可能性については、IGYで氷の量がおよそわかって以来、話題になってはいた。1970年代、西南極氷床が急激に崩壊する可能性があるという主張がされ、アメリカではnational security上の問題として議論されたこともある。気候の温暖化によって南極の氷が減るかふえるかについては、1981年のBASの研究者は、両方の因果関係がありどちらが重要になるかわからないとした。1990年代以後、南極大陸は温暖化しているが変化は一様でなく、南極半島で温暖化が激しいことがわかってきた。また棚氷が大きくちぎれて融解する事件があった。西南極氷床崩壊の可能性もあらためて心配されている。

このように、南極での気候研究は、全球規模の気候変化の理解と、相互に強化しあってきた。また、気候変化への心配が、南極での気候研究を推進する力になってきた。南極研究者は課題を気候変化に関連した形で提示するようになった。

それとともに、気候・環境の科学に貢献していることは政治的にも意味を持った。たとえばThatcher元首相は1992年の本の序文で、オゾンホール発見はイギリスの政策の成功であると述べた。南極の環境科学への貢献が、南極条約体制でのイギリスの地位、ひいてはFalkland領有を正当化する主張になった。(ちなみに、BASの前身はFalkland Islands Dependencies Surveyなのだ。)

前に述べたように、南極研究の成果は全人類にとって有益と思われるけれども、参加国を限定した今の体制は、国家間の力の差を維持・強化する働きもあり、inclusivenessの観点からの問題を含んだままである。

Matthias Dörries: 「核の冬」TTAPS論文の5人

  • Matthias Dörries, 2011: The politics of atmospheric sciences: “Nuclear winter” and global climate change. Klima (Osiris 26), University of Chicago Press, 198 — 223.

いわゆる「核の冬」、つまり、核兵器が実際に使われた場合、その爆発や放射線の問題に加えて、大気中にエーロゾル(固体・液体の微粒子)が広がって太陽光をさえぎることによる気候の寒冷化が起こり、全地球規模の生態系や人間社会に大きな害をもたらすだろうという議論は、1983年の「TTAPS」の5人の論文が出たことによって世界の話題になった。

Dörriesは、この5人、Carl Sagan (1934-1996), James B. Pollack (1938-1994), Richard P. Turco (1943-), Owen Brian Toon (1947-), Thomas P. Ackerman (1949-)の経歴と行動をそれぞれ見ていった。彼によれば、Sagan・Pollackと、あとの3人とで、態度の違いがある。SaganとPollackが社会に対して積極的に発言した(ただしSaganが核兵器に反対する政治的意図を明らかにしたのに対して、Pollackの態度はもっとじみだった)が、あとの3人は科学者どうしの間の発言までにとどまる傾向があった。これは世代差とも見られる。(ToonとAckermanは学生のときベトナム戦争に徴兵される可能性があった。) しかし、世代差の結果かもしれないが研究者としての地位の確かさに違いがあり、あとの3人は研究業績を出さないと科学者として生き残れないおそれがあり、Pollackはそれを意識して自分が矢おもてに立った面もあるようだ。

本章では、第2次大戦直後からの核兵器と気象・気候の関係にかんする議論や、1960年代からの環境科学の発達についてもふれているのだが、ここではTTAPS論文に関係する事実経過だけ追うことにする。
核兵器使用の環境への影響については、1975年に、おもにオゾン破壊の可能性に注目した議論があり、National Research Councilの報告書も出たが、専門家以外にはあまり話題にならなかった。
ところが1982年には、ヨーロッパのCrutzenとBurksの、核戦争のもたらす火事の煙の気候への影響を論じた論文がAmbioに出た。TTAPSも研究の結果が出て、NASAに勤務していたTurcoが学会(American Geophysical Union)で発表しようとしたが、NASAの行政官から止められた。1975年にオゾンへの影響についての論文を発表したときは問題にならなかったのだが、政治情勢が違っていた。
TTAPSは1983年初めに研究成果を書いた文書を限られた人々に配布し、4月に非公開の研究集会を開いた。(このとき、Crutzen, Burksのほか、Ambioの顧問だったからだが軍縮運動でも知られるRotblatを招いたが、Tellerたちを招かなかった。のちにこれは政治的ふるまいだとして批判された。) 10-11月には公開の場で研究を発表し、12月にはScienceに論文が出た。
核武装のSDI構想支持者であったLivermore研究所(LLNL)のTellerは、研究者にこの問題に関する研究をよびかけたが、そこにはTTAPSの主張を否定しようという意図があった。
NCARのThompsonとSchneider【とCovey】の大循環モデルによる数値実験の結果は、TTAPSの鉛直1次元モデルで示されたほど大きな影響ではなくいわば「核の秋」だというものだったが、影響が無視できると言えるものではなかった。
ICSUのもとにあったSCOPE (環境問題科学委員会)で、レビュー報告書が作られ、1985年に発表された。編者をつとめたAckermanに対して、雇い主のNASAは勤務中従事を認めず、余暇をつぶす仕事となった。

Dörriesはまた、SaganとPollackは核兵器には反対だが、気候を人為的に制御することには積極的だった、と言っている。その根拠は、PolackとSaganが1993年に出版された本の章で、金星の気候を改造して地球に似たものにする構想を語っていることだ。Dörriesは、SaganとPollackはこの点では、明らかに気候制御に積極的だったTellerと近い考えをもっていたと見ている。(わたしは、積極的といってもその程度がだいぶ違っていたと思うのだが、確認したわけではない。) 他方、若いほうの3人は気候制御に積極的でなかったらしい(ただし具体的事例は示されていない)。Dörriesは一般的に、1960年代の気候に関する科学の発展をよく理解している人たちは、人為的に気候を制御する考えには慎重になっていった、と述べている。

なお、Turco (Dörriesへの私信)によれば、 核武装論者は、0.5℃くらいの気候変化はあっても(核戦争の状況では)問題にするほどのことではないと考えていたそうだ。TTAPSが示した変化はそれよりも大きかったので、核武装論者にはそれを否定したい動機があって、政治的対立と科学的内容がからんだ論争が起きてしまったようだ。

  • A.B. Pittock, T.P. Ackerman, P.J. Crutzen, M.C. MacCracken, C.S. Shapiro & R.P. Turco eds., 1985: Environmental Consequences of Nuclear War (SCOPE 28), Vol. 1, Physical and Atmospheric Effects. Wiley. http://scopenvironment.org/downloadpubs/scope28i/index.html
  • R.P. Turco, O.B. Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack, C. Sagan, 1983: Nuclear winter: Global consequences of multiple nuclear explosions. Science, 222: 1283 - 1292. doi:10.1126/science.222.4630.1283

Samuel Randalls: 気候変動政策にかかわる経済学、とくに長期最適化計算

  • Samuel Randalls, 2011: Optimal climate change: Economics and climate science policy histories (from heuristic to normative). Klima (Osiris 26), University of Chicago Press, 224 — 242.

気候変動政策にはいろいろな社会科学がかかわりうるのだが、そのうちで経済学、さらにそのうちで費用便益分析をおもな認識枠組みとするものが圧倒的に大きくかかわっている。

著者にとっての現在はStern Review (Stern, 2007)が出た時点だが、それよりも前から、温暖化「緩和策」(温室効果気体排出削減策)を今後百年ほどのうちのどの時期にどのくらい実行したらよいかの政策決定の手がかりとして、経済学的知見を与える研究が行なわれてきた。そこでは、温室効果気体排出量から大気中濃度を経て気温などの気候変数をつなぐ自然科学的知識と、気候変化が人間社会にもたらす損失および緩和策を実行するための費用に関する社会科学的知識とを、数値計算の形で結びつけたモデルを構築する。そのモデルがとりうる経路(排出量・気候変数・経済変数などの組の時系列)のうち、与えられた気候の目標(たとえば世界平均気温を産業革命前+2℃以内におさえること)を満たすもので、百年ほどの期間を通じた正味の便益(損失や費用は負の値で含まれている)が最大になるものを最適経路と考える。ただし、時期の違う費用・便益をいっしょに扱うため、割引率を使って将来の値を現在の値に換算する。

Sternの仕事もそういうものだったのだが、割引率として小さい値を与えたことで、従来の研究よりも大きな緩和策をとることを支持する結論を得た。(割引率を小さくした根拠は未来の人に損失を与えることを軽く見てはいけないという倫理的価値判断だったと考えられる。しかし、Sternの仕事は依然として経済的枠組みによる評価であって、倫理的枠組みによる評価ではない。)

このような気候変化の費用便益分析の計算に初期段階からかかわった人のひとりにWilliam Nordhaus (1941年生まれ、Yale大学教授)がいる。Nordhausが1992年に発表した、通時的最適化型の、DICE (dynamic integrated climate-economy)モデルは、その後も改訂されて【2015年4月現在最新版はDICE-2013R】、今も多くの人に参照されている。【地球温暖化にかかわる気候・経済モデルの研究者の間では、各自の特徴をもったモデルをつくって結果を発表する際に、DICEの結果を比較対象とすることが多い。とくに、通時的最適化型のものについては、DICEがexemplarとなっていると思う。ほかに、時間ステップを踏みながら各ステップごとに経済行動を決めていく、逐次決定型のモデルもある。この発想は、たとえば『成長の限界』の研究に使われたWorld 3モデルと似ており、DICEとは直接比較困難なところもある。】

本章によれば、Nordhausの気候と経済に関する仕事は次のように変遷している。
1974年、エネルギー資源問題についての議論のついでに温暖化にふれた。ただし重点ではない。
1977年、CO2濃度を2倍以内におさえるcost-efficientな経路を求める研究をした。
1979年、エネルギー資源消費が成長におよぼす制約を論じた。
1983年、National Research Councilの二酸化炭素と気候変化に関する報告書を分担執筆した。
このころまでは、Nordhausの計算の位置づけはheuristicなもの(思考の参考例)であり、予測でもなければ、こういう政策をとるべきだという助言でもない。
【NRC (1983)については、わたしは経済関係のところの内容をまだ詳しく読んでいないが、目次を見る限り、Nordhausが執筆担当した章の趣旨は、将来の排出量の見積もりである。そこには人間社会に関する不確かな予測を含むので、人間社会がある与えられた条件のもとで最適な判断をするという発想は使われたかもしれない。しかし、この報告書ではまだ、気候に関する目標を達成するための最適な経路あるいは望ましい経路を提示する、という考えは実行されなかったはずだ。】
1988年にIPCCが発足した。そのころから、Nordhausは規範的(normative)な助言を期待された。それに、費用便益分析の観点から最適な(=与えられた目標をもっとも効率よく達成できる)排出経路を示すという形で答えたのが、DICEモデル以後の仕事だ。

Randallsは、heuristicな仕事とnormativeな仕事との違いを、社会の中で期待された役割の違いとして論じている。その面は確かにあると思う。しかし、わたしが思うには、技術面の違いもあると思う。DICEのような通時的最適解を求める計算には、計算機やそのソフトウェアの技術も、経済学的道具だても整っていることが必要であり、それが整う前は、逐次型にステップごとに計算して経路の例を作るような計算だけが可能だったのではないだろうか。(ソフトウェアの面では、DICEはGAMSという最適化計算のソフトウェアを前提としている。) 上にふれた1977年の仕事をわたしは確認していないが、Randallsによる紹介をみると、最適解を求めたいという意図があったように思えるが、実際にできたのはheuristicな計算だったようなのだ。

【この分野の現役の研究者の話を聞きながら考えたことだが、通時的最適化は、定式化された問題にきちんと答えられる点は長所なのだが、将来(たとえば)百年にわたる政策判断を初期時点で一度にしてしまうという定式化にはあまり現実みがないと思う。計算上の最適解も、政策との関係ではheuristicなものとみるべきではないだろうか。】

文献

  • National Research Council, 1983: Changing Climate: Report of the Carbon Dioxide Assessment Committee. National Academy Press, 498 pp. ISBN 0-309-03425-6. [読書メモ]
  • William Nordhaus, 1992: An optimal transition path for controlling greenhouse gases. Science, 258: 1315 - 1319. (著者ウェブサイト http://www.econ.yale.edu/~nordhaus/homepage/ にもある。)
  • Nicholas Stern 編, 2007: The Economics of Climate Change — The Stern Review. 紙版はCambridge University Pressから出版。ディジタル版は http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/+/http:/www.hm-treasury.gov.uk/sternreview_index.htm にある。

2015-04-15

Naomi Oreskes & John Krige 編 (2014) Science and Technology in the Global Cold War

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 18:43
  • Naomi Oreskes & John Krige eds., 2014: Science and Technology in the Global Cold War. Cambridge MA USA: The MIT Press, 456 pp. ISBN 978-0-262-52653-1.

冷戦が科学に、とくに科学者の集団や制度にどのように影響を与えたかに関する論文集。

Bacon Foundationの支援を得て2010年5月7-9日にCaltechで開かれた会議にもとづいているそうだ。文科系の学者による会議をもとにオリジナル論文を集めた企画では避けがたいことなのだと思うが、各章はそれぞれの著者の関心による違った論点を主張していて、それに編者の観点でのまとめがついている、という構造だ。編者の観点にこだわらずに見たほうがおもしろいこともある。

冷戦によって発達した科学のうちで、核兵器関係には多くの人の研究があるし、計算機関係についてもEdwards (1996) Closed World [読書メモ]などの論考があるので、本書ではその分野をはずし、(Oreskes氏の前からの関心でもある) 地球・環境科学や、(科学論者としては自省的関心となる)科学論についての論考が集められている。

対象はアメリカ合衆国のものが多いが、ソ連、中国、西ヨーロッパの事例も含まれている。中国以外の「第三世界」の状況は扱われていない(このことはKrigeによる結論の章でも注意されている)。

Oreskesによる第1章で提起され、Krigeによる結論の章でいちおうの答えが与えられている問題として、冷戦下で科学者は自主的な研究課題を追求できたのか、ということがある。アメリカの物理学について、Formanは1987年の論文で、研究の課題も態度も資金源(軍を含む政府あるいは企業)が求めるものに変わってしまったと述べた。Kelvesは1990年の論文で、軍や政府の意図には科学者に自由に基礎研究をやらせることも含まれていたと述べた。本書の結論は、いわば両者の混合で、確かに科学者が軍や政府を利用して自分の関心にそった研究をする機会を得た場合もあったのだが、どういう主題についてそれが認められるかは冷戦という条件によって制約されていたのだ。

Oreskesは第1章で、われわれが今知っている科学は冷戦によってつくられた(created)、と言っている。わたしも、それが、冷戦がなかったら違う姿をとっていただろう、という意味ならばもっともだと思うが、第2次大戦から今までの科学を制約する要因として冷戦が最大だという意味ならば、他の要因も検討しなければそれは言えない、と思う。わたしは、科学技術史的に検討したわけではなく直観にすぎないが、冷戦よりも「石油文明」のほうが重要だと思う。これは動力源および化学原料として石油に大きく依存している社会の状況のことだ。現代世界は20世紀前半にしだいに石油への依存を強め、今もなお石油文明のもとにあると思う。冷戦は「石油文明のもとでの科学技術」に加わる副次的要因ではないだろうか。

Angela N. H. Creagerによる第2章は、生物学・医学への放射性同位元素の利用について。

核兵器、原子力と関連して、放射性同位元素利用が発達した。この章では、放射線治療、放射性トレーサーを利用した生物個体の代謝研究および医学的診断、放射性トレーサーを利用した生態系物質循環研究について、科学史的事実をたどって論じている。

わたしは、生態学に関する記述だけ抜き書きしておく。G. Evelyn Hutchinson (Yale大学) は1941年からリン32による実験をしていた。University of Washingtonには1943年にApplied Fisheries LabができLauren Donaldsonが放射線の魚への影響を研究した。Oak Ridge国立研究所では1950年代から放射性物質による環境汚染の研究、1960年代からトレーサー(セシウム137など)を使った元素循環研究とJerry Olsonの数値モデル研究が始まっている。Eugene Odum はジョージア州Savannah River (プルトニウム製造プラント予定地だった)での原子力委員会(AEC)の研究プロジェクトに参加しリン32などを追跡した。George WoodwellはBrookhaven国立研究所で放射線が森林生態系におよぼす影響を研究した。のちにDDTの水圏生態系での濃縮を指摘した。

想像はしていたが、生態学での食物連鎖をはじめとする物質循環の知識の発達に、核兵器にもかかわっていたAECが主導する研究プロジェクトが大きくかかわっていたのだ。また、Woodwellの場合に限らず、生態系での放射性物質の循環の研究を手本として、化学汚染物質の循環の研究が始まった。もし潔癖に核兵器に関連する研究の産物を拒否したら、環境保全に使われている知識の大きな部分を拒否しなければならないかもしれない。

では、冷戦でなかったら、このような知識の発展が起こらなかっただろうか。科学史家が「歴史のもしも」の議論をしないのは当然なのだろうが、そういう態度をとりながらたまたま冷戦に注目すると、科学の発展にかかわるさまざまな因果関係のうちで冷戦のかかわるものだけを深く読みこみすぎてしまうのではないか、という心配も感じる。

ここからはわたしの空想にすぎないが、もし、核兵器を作らない合意がある世界ならばどうなっただろうか。どんな人工同位体が使えるかは違っていただろう。HanfordやSavannah Riverの核施設はできなかったのでそこで起こったことは違っていただろう。しかし、それでも、放射性同位体の知識があれば、トレーサーを使った代謝研究や環境物質循環研究はおこなわれただろう。(ただし、自然に(または意図しない人間活動によって)存在するトレーサーに限られ、研究者がトレーサーを入れることは避けられた可能性はある。) また、政府は、科学一般を推進する意図があれば、この分野をも推進しただろう。
ただし、もし、放射能にかかわる研究が科学者を含む多くの国民から忌み嫌われる社会になったとしたら、事情は違ってくる。現実のアメリカ合衆国(やほかの多くの国々)がそうならなかったことは、核に対する文化的・倫理的態度が科学の発展に制約をあたえたことだと言えるが、それを代表させるキーワードとして「冷戦」はあまり適切だとは思わない。

このことを考えているうちに、これからも、核兵器や放射性物質の利用に反対する思想が原理主義的になり、自然科学としての生態学とあいいれなくなって、環境保護運動が分裂することは、ありうるように思えてきた。あってほしくないことなのだが。

Sigrid Schmalzerによる第3章は、1960-70年代の中国の「自力更生」「土法」「はだしの医者」「農業は大寨(Dazhai)に学べ」などの科学技術政策について。

これは、中国がアメリカ合衆国とソ連の両方とイデオロギー的に対立していた状況での態度だった。「自力更生」は「中国が外国に頼らない」ととられることが多いが、どちらかというと、各地の農民が国家中央に頼らずに行動することをさしていた。マルクス主義が基本にあったから科学を無視したわけではない。しかし科学観が違っていた。農学者はまず現場で適用可能なことを考えた。

1980年代には、「文化大革命」の科学者を含む多くの人々への政治的迫害などのまずいところも知れわたった。アメリカ型開発を避けたい国からも、中国は模範とは見られなくなった。そののちの中国は(汚染を含めて)資本主義圏の急激に工業化する国と同様な道をたどった。

Matthew Shindell による第4章は、アメリカ合衆国、とくにシカゴ大学とCaltechでの、同位体(おもに安定同位体)の質量分析を利用した地球化学の発達について。

地球科学は、物理についで、第2次大戦後の政府の研究資金がそそぎこまれた分野だった。とくに、同位体地球化学は、ほとんど大戦後発達した。原子核物理・化学からの参入で、新しい学問の集団ができた。資金は、政府・軍から出たものと、石油産業をはじめとする企業から出たものがある。学者たちは軍事研究からのがれたつもりだっただろうが、質量分析の研究費の根拠が核燃料の同位体分離にかかわっていたり、海底や海水の運動の研究の根拠が海軍の業務にかかわっていたりした。

これも第2章と同じように、実際に起きた歴史が冷戦の影響を受けていることは確かだ。しかし、冷戦がなくても、石油探査などを動機として、この分野は発達しただろう。わたしは、冷戦との関係を強く読みこみすぎないほうがよい、とも思う。

マンハッタンプロジェクトで原子炉をつくったシカゴ大学には戦後にも関連の研究者が残った。シカゴ大学の核物理学者たちは、戦後は直接に軍事にかかわる研究からは抜けたが、Argonne国立研究所にかかわるとともに、学内にInstitute for Nuclear Studiesという施設をつくって核物理研究を続けた。そのうちにHarold Urey, Harrison Brown, Willard Libbyがいて、同位体地球化学にとりくんだ。のちにグリーンランドの氷にガソリン添加物起源の鉛を検出したClair Pattersonも、オゾン破壊のしくみを解明したRowlandも、シカゴで博士をとった。

UreyはINSに属しながら、地質学科と協力して地球化学に取り組んだ。 具体的には、化石の殻の炭酸塩の酸素の同位体比率から古水温を推定しようとした。資金の一部はAmerican Petroleum Instituteを通じて石油産業から、一部は地質調査所から来たが、それだけではたりず、1949年にはOffice of Naval Research、1953-54年ごろはAECとNSFから資金をもらった。直接核燃料関係の仕事はしなかったが、AECに対して同位体分離の専門知識の提供はしていた。そのような立場にいたので、自然界の同位体存在比に関する研究課題を、AECが予算をつけそうな形で提案することができた。

Caltechには1925年から地質学科があったのだが、その中心は岩石学、古生物学などだった(地震学もありその後も続いている)。1947年に(Vannevar Bushの盟友でもあった) Lee DuBridge学長が着任し、そのもとで地質学科は、政府の複数の省庁の資金が見こめる同位体地球化学に重点を移すことにし、Harrison Brownをシカゴから招いた。化石標本コレクションは売られ、それも実験室の資金源になった。これはやや極端な例だとしても、多くの地質学科が野外から実験室に仕事の重点を移した。

Brownは、U-PbとK-Arと14Cによる年代決定をしようとした。そのためにAECに出した研究計画は、”critical” な物質資源の経済的精練を主題にした。ひとつの鉱石からウランとその他の需要のある元素を取りだせれば一種類だけよりも採算をとりやすい。その技術の基礎として、いろいろな岩石の生成・風化プロセスや、地球化学循環を知る必要がある。Brownの構想は壮大で、期間内に実際の精練技術の開発に至るには非現実的だったが、AECから研究費を切られないですんだ。Brownは資源開発の政治的プロジェクトにもかかわった。【C. D. Keelingが大気中の二酸化炭素濃度の測定を始めたのもBrownのもとのpost-docとしてだった。Weart 『温暖化の発見』参照。】

Pattersonは戦時にOak Ridgeで働き質量分析を経験し、シカゴでBrownのもとでジルコン結晶のPbを定量した研究で博士をとった。Caltechに移って1953年に隕石を分析し「45.5億年」という年代を出した。

この章の著者は、Urey, Harrison, Pattersonなどの基礎科学も、資金を出していたAECや軍から見て、national security上の価値があったはずだ、と見ている。わたしが思うには、そうも言えるがやや間接的で、質量分析技術とか、世界の地下資源の埋蔵量に関する知識などの、軍民両用の知識が重宝されたのだと思う。

Oreskesによる第5章は、冷戦後のアメリカの海洋学者の動きについて。海洋物理学者が、軍事関連で開発されていた海水中の音波によるレーダー型技術を転用して、海洋の広域を代表する温度を測定し、地球温暖化の実態解明に貢献しようとする、Acoustic Tomography of Ocean Climate (ATOC)という研究計画をたてた。ところが、海洋生物学者や環境保護運動から、これで人工的に出される音波がクジラをはじめとする海洋動物に有害かもしれないという指摘があり、公聴会などを経て計画が修正された。実験は1995年に生物モニタリングを加える形で始められたが、2000年に事故で中断され、2002年には別の研究プロジェクトでクジラが死んだ事件をきっかけに中止が確定した。

この事件自体は冷戦終結後のものであり、地球温暖化の解明と海洋生物の保全という、環境動機どうしの衝突ということができる。冷戦の影響は、海洋物理研究者が過去に軍事研究にかかわっており、ATOC自体についてもDARPAの研究資金をとったこと、そして、そういう事情を知る反対論者が研究には隠された軍事的目的があるのではないかと疑ったことに明らかに現われている。

著者はそれだけでなく、ATOCを計画した科学者の視野に、海洋物理ははいっていても、海洋の生物の生態がじゅうぶんはいっていなかったことが、冷戦時の軍をふくむ政府の科学技術に関する優先順位づけを反映したものだった、というところに、冷戦との関係を見ている。

また著者は、科学者が知識をだれに向けて書くかの変遷を指摘している。第2次大戦前の科学者は、一般向けの本をよく書いた。それが研究資金源だった場合もあり、公的職業の義務と考えた場合もあった。第2次大戦後、研究の多くは軍を含む政府の資金によるものになった。その一部は成果を秘密にする条件がついた。秘密でないものも多かったけれども、科学者は、スポンサーに対する報告と、同じ専門の科学者に向けた論文の出版には積極的だったが、専門外の人に知識を広めることには精力をさかなくなった。冷戦が終わって、科学者はふたたび市民に向かい、研究の意義やリスクを説明しなくてはならなくなった。

日本の海洋物理学者も、アメリカの海洋物理学者と、海洋物理の純粋科学や気候変化に関する課題は共有していたし、軍事研究で開発されていたセンサーについても科学への応用可能性に関心をもってはいたが、軍事目的の課題自体は共有していなかったと思う。そして、日本のほうが海洋物理学者と海洋生物学者とが近いあいだがらにあったと思う。彼らの位置からこの件はどう見えていたか知りたくなった。

Asif Siddiqiによる第6章はソ連の場合について、Krigeによる第7章は西ヨーロッパとくにフランスの場合について、国家がロケット技術の研究をどのように推進したかを論じている。(わたしはまだ読んでいない。)

Erik M. Conwayによる第8章は、NASAが1980年代に地球科学研究推進機関の役割をももつように変容したこと。Conway (2008)の本に述べられている歴史の一部をまとめなおしたものらしい。NASAの発足自体が冷戦の産物だったと言えるが、この章の主題となる変化は、(もちろん冷戦状況下ではあるが) 冷戦との関係は間接的だ。

この章の話題は、NASAのうちでわたしがいちばんよく知っている(しかし佐藤靖 (2014)『NASA[読書メモ]では簡単にしかふれられていなかった)部分に関連している。
NASAは、Earth System Scienceという報告書を出した。1986年に比較的薄いOverviewの巻、1988年に厚いA Closer Viewという巻が出た。どちらも青い表紙のペーパーバックだが、当時としてはぜいたくにカラーの図解を使っていた。どのような能力をもった観測衛星が必要かといったNASAらしい話も出てくるが、むしろ、NASAの仕事かどうかに関係なく、学問の立場から、今後の地球科学の重点を展望したもののように思われた。地球システムを、地球内部と、流体・生物システムとに分けているのだが、流体・生物システムのほうの図は委員長の名をとってBretherton diagramとして知られており 、簡略なバージョンが、この章でも引用されており、わたしも[教材ページ]で紹介している。気候システム(U.S. Committee for GARP, 1975 [読書メモ]の図が有名)と生物地球化学サイクルの研究が別々に始まっていたのを統合しようとした苦心の表現なのだと思う。
また、NASAが1978年にあげた観測衛星Nimbus 7には複数の観測機器があって、そのうちERBのデータをわたしは1986年ごろ書いていた博士論文で使い、SMMRのデータもその後に積雪の研究で使ったのだった。
わたしはこのようなNASAの産物を知っていたが、NASAの内側でどんな変化がどんな動機で起きているかは当時知らず、この章を読んでやっとわかったことが多い。

NASA設置の根拠となった法律(1958年の宇宙法)でNASAの業務に地球科学はあげられていなかった。リモートセンシング研究は、NASAのOffice of Space Science and Applicationsのうちの応用プログラム(Applications program)としておこなわれていた。その趣旨は、政府の他省庁または民間企業で役に立つ技術の開発だった。1960–70年代、応用プログラムは2種類のリモートセンシングの仕事をしていた。
(1) Nimbusシリーズの実験的気象衛星。NOAA (60年代はその前身のEnvironmental Science Services Administration)との共同事業で、紫外線、赤外線、マイクロ波を計測するセンサーをのせた。このシリーズは7号で終わった。
(2) Landsat (陸域資源探査衛星)。内務省の下の地質調査所(USGS)との共同事業。地上の空間分解能が(当時としては)細かいもので、当初、国家安全保障との調整が必要だった。独立採算をめざしたがうまくいかず、1980年代には民営化と再公営化を行き来した。現在もNASAで継続の衛星を運用している。【データの配布はUSGSが担当している。】

この応用プログラムが1980年代なかばに地球科学のプログラムに置きかわった。この変化の背景には、連邦議会などで、NASAの存在意義が問われたことがある。ソ連に対抗するのにはもはや大きな事業が必要ではないと判断され、月・惑星の植民をめざす(ことをにらんだ)事業ができる予算規模ではなかったのだ。基礎科学としての地球科学はその問いに対する(部分的な)答えだった。

NASAは連邦の官庁なので、連邦議会のその財源に関する委員会が有意義と認める仕事をしなければならない。1960年代、ベトナム戦争の費用がかさむので、NASAの有人宇宙飛行の財源もきびしくなった。アポロ計画はつぶれはしなかったが、そのうちいくつかの飛行はとりやめになった。(その宇宙船のひとつはSkyLabに、ひとつはアポロ・ソユーズ連結実験に使われた。)

1970年代、宇宙飛行技術開発の対象がスペースシャトルにしぼりこまれ、惑星探査機の打ち上げが困難になったので、(議会は月・惑星ミッションに期待していたにもかかわらず)惑星科学の事業が縮小された(資金額が1973年から78年まで減少、1985年まで停滞)。惑星科学を担当していたJet Propulsion Laboratoryは、他の事業(他省庁資金)を引き受けたり、応用プログラム向けに海洋観測衛星(Seasat)の提案をつくるなど地球観測に手をひろげたりした。

地球観測衛星ならば打ち上げにスペースシャトルが利用可能であり、意義も示せた。ただし応用プログラムの枠組みで意義を認めさせることはむずかしかった。

1974年に成層圏オゾン研究プログラムが開始された。NASA内でこれを担当する組織は応用プログラムではなくscience directorateだった。Nimbus 7にオゾンに関するセンサーをのせるとともに、気球や飛行機による成層圏実験観測をした。1977年には成層圏に限らずそれよりも高層の大気の成分や温度などを観測するSolar Mesosphere ExplorerとUpper Atmosphere Research Satelliteの2つの衛星も開発開始された。成層圏研究プログラムには、それまでNASAの惑星探査事業にかかわった科学者も来た。
成層圏研究者の間で、衛星リモートセンシングの値打ちには疑問もあった。放射線もある宇宙空間の環境でセンサーの劣化は避けられず、データの品質管理がむずかしい。地上観測とつきあわせることによって検証・較正をすることが必要だ。この目的と、事業に関心をもつ地球科学者をふやす目的を兼ねて、NASAは地上(航空機を含む)の野外実験観測を頻繁に企画するようになった。
このプログラムのマネジャーたち(初代 Ron Greenwood, 2代め Shelby Tilford)は、仕事の進めかたを応用プログラムの流儀からアカデミック科学の標準に近いものに変えた。機器提案へのピアレビュー、NASA外からの提案の受けつけ、成果発表の場としてテクニカルレポートよりも学術雑誌論文を重視、など。

1970年代、応用プログラムの「他省庁で役立つ技術」という趣旨がうすれていた。Landsatには民営化論(既述)があった。Nimbus 7のさきの気象衛星改良の共同事業はNOAAが消極的だった(1982年に打ち切られた)。海洋観測衛星の構想に海軍が乗ってこなかった。
他方、議会はNASAにさらに地球に関する仕事を求めた。1978年に国家気候プログラム法が成立し、連邦政府が「意図しない気候改変」に関する研究を推進することになった。NASAはこれにscience directorateで応じることにした。応用プログラムではOMB(会計検査院)の支持を得にくかった。
1981年、Reagan政権の民営化主義で、応用プログラムは国の事業として認められにくくなった。NASA内の組織変更で、応用プログラムはOffice of Space Science and ApplicationsのうちのEarth Science and Applications Divisionとなった。

1982年、NASAはGlobal Habitability構想を打ち出した。これは(当時構想中で Freedom と呼ばれていた)宇宙ステーションを利用して、大気・陸・海にわたる物理・化学・生物の長期的変化をとらえ、自然と人間活動の効果を検討するものだったが、外国の了解を得にくい構想だったので、実現に向かわなかった。
同じく1982年、NASAのearth science program (Tilford)がadvisory panel (座長 Francis Bretherton)を組織した。この委員会が1986・88年に至ってEarth System Scienceの報告書を出した。
1984年に宇宙法が改定され、NASAの任務に「地球に関する知識をひろげること」が書きこまれた。
1986年、スペースシャトルChallengerの事故を受けてNASAのミッションの見なおしがあった。1987年、NASAの新ミッション委員会(委員長 Sally Ride飛行士)が、「Mission to Planet Earth」(MtPE)を提案した。MtPEには1990年度から大きな予算がついた。
1989年のワルシャワ条約機構解体、1991年のソ連解体を受けて、アメリカでは、冷戦を根拠とした巨大科学への出費が削られた。宇宙ステーションは国際事業としてロシアをまきこんだ形に変更された。MtPEの予算規模は1990年から1995年まで縮小されつづけ(これには環境問題の政策課題化が政治的右派に嫌われたという要因もある)、以後は安定した。これも外国をまきこんだ形に変更された【日本との共同事業Tropical Rainfall Measuring Mission (寺門 (2015) [読書メモ]参照)の企画の始まりはMtPEよりも早いが、MtPEの国際化の動きのひとつともみられると思う】。
組織上は、1993年にMtPEのdirectorate (Officeと同格)ができ、applicationが組織図から消えた。これは1999年にEarth Science Enterpriseとなった。【現在はScience Directorateの下のEarth Science Division。】

なお、1990年代、惑星探査もしだいに復活し、Mars Observer (火星)、Magellan (金星)などの計画が採択された。ただし、Goldin長官のもとで “faster, better, cheaper” でやらなければならなかった。(1990年代末にはその制約はなくなってきた。) MarinerやVikingなどの古い観測データからも、新しい処理技術で、研究成果が出ている。
地球科学と惑星科学の境目は不明確になり、冷戦終了後のNASAは両方に大きく貢献している。

  • Erik M. Conway, 2008: Atmospheric Science at NASA: A History. Baltimore: Johns Hopkins University Press. [わたしはまだ読んでいない]
  • Earth System Science Committee, NASA Advisory Council, 1986: Earth System Science, Overview. Washington DC USA: NASA.
  • Earth System Science Committee, NASA Advisory Council, 1988: Earth System Science, A Closer View. Washington DC USA: NASA.

Benjamin WilsonとDavid Kaiserによる第9章は、アメリカで戦略ミサイルへの防衛のために開発されたレーダーの技術が、一般相対性理論の検証という純粋科学の目的に使われた話。Sonja D. Schmidによる第10章は、ソ連の核物理と原子炉工学について。Zouyue Wangによる第11章は、冷戦期の中国の科学のアメリカ・ソ連をはじめとする外国との関係の変遷。(わたしはまだ読んでいない。)

ここから科学論の話題で、George Reischによる第12章はKuhn (1962) 『科学革命の構造』について。
Kuhnが科学史に向かったのは、Harvard学長(化学者) Conantに雇われて、科学に関する一般教育の科学史を担当したからだった。Conantは第2次大戦中に軍に協力しており、戦後も冷戦の視点を持っていた。
Steve Fuller は、KuhnはConantに忠実に、科学者を政治への関心から引き離すような科学論を構築した、というような議論をしているらしい。(わたしはFuller (2000)の本を読んでおらず、本章および山崎(2014)から推測しているのだが。)
しかしReischは、ConantとKuhnの違いに注目する。ConantがKuhnの本の原稿を読んで不満を述べた記録が残っているのだそうだ。Conantは科学者の知的自由を重視していた。Kuhnは科学者は特定の知的枠組みにとらわれがちであり、そうなることは科学にとって必然なことでもあると考えていた。ここで仮に「枠組み」と書いたことを、Kuhnは1961年の講演(出版1963年、論文集には収録されなかった)では「dogma」、それから「ideology」、1962年の本で「paradigm」と表現を変えた。Dogmaやideologyという表現は、科学が思想や政治によって統制されるという印象を与えてしまったが、Kuhnの意図はそうではなかった。
わたしの印象としては、ConantのKuhnに対する不満は、PopperのKuhnに対する批判と似ているように思う。ただし、本章によればConantは、科学の知識の発展は真理(truth)に接近するという形のものではないという考えについてはKuhnに賛同していたそうで、この点ではPopperとは違うと思う。
また、科学者がパラダイムにとらわれることを、事実として述べるのか規範として述べるのか、規範と言っても、現場の科学者にとっての規範なのか、それを論じる科学論者の価値判断の規範なのかが、書き手と読み手の間でくいちがっていることもあるのではないかと思った。

  • Steve Fuller, 2000: Thomas Kuhn: A History of Our Times. University of Chicago Press.
  • [同、日本語版] スティーヴ フラー 著, 中島 秀人 監訳, 梶 雅範, 三宅 苞 訳 (2010): 我らの時代のための哲学史 — トーマス・クーン / 冷戦保守思想としてのパラダイム。海鳴社。[わたしはまだどちらの版も読んでいない。]
  • 山崎 正勝, 2014: 冷戦と科学史研究。科学史研究, 53: 305 - 310.

Elena Aronovaによる第13章は、科学政策に関するアメリカ合衆国とソ連それぞれの動き。
巨大科学(big science)というキーワードは、1961年のAlvin Weinberg (large-scale scienceという表現だったが)とDerek de Solla Priceのそれぞれの著作から始まる。国が資金を投入して推進する科学研究をさしている。巨大科学の対象は当初は自然科学だったが、比較的最近、社会科学のものも現われている。

アメリカ合衆国では、1962年にMinervaという雑誌が創刊され、科学と政治との関係に関する議論がされた。Weinbergが、巨大科学プロジェクトは必要だという前提で、資金の分配をどのように決めるかという課題を提起した。また、科学者の政策に対する役割は助言するだけなのか、科学に関する政治的意志決定に積極的役割をもつのかという問題も提起した。Michael Polanyiは科学は巨大科学になるべきでないと主張した。

この論争の関係者の多くが、The Congress for Cultural Freedom (CCF)という団体にもかかわっていた。この団体は1952年に設立され、当初は反共産主義の性格が強かったが、知的議論をするものに変わっていき、科学政策に関する議論の場をつくっていた。ところが1967年になってこの団体にCIAの資金が出ていたことが暴露され、それをどう評価するかについてメンバーは分裂した。

Daniel Bellの「脱工業化社会」の議論も、CCFセミナーなどの場で発達したものだった。

ソ連では、1950-60年代、科学・技術の進歩が社会・経済を変えるという「科学技術革命」の論が発達した。

著者は、MinervaやCCFでの議論と、ソ連の科学技術革命論の中身に立ち入って比較して論じている。また、Kuhnの『科学革命の構造』をそれぞれのグループがどのように受け取ったかを論じている。残念ながらわたしはその議論をまだよくつかんでいない。

本全体の目次を折り返しのあとにつける。(章の題名に続いて「/」をはさんで著者名を示す。)
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2015-03-28

科学技術社会論学会(2015) 科学技術社会論研究 11 「科学の不定性と東日本大震災」

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 22:34
  • 科学技術社会論学会 編, 2015: 科学の不定性と東日本大震災 (科学技術社会論研究 11)。玉川大学出版部, 146 pp. ISBN 978-4-472-18311-9. 出版者のサイトにあるこの本のページhttp://www.tamagawa-up.jp/book/b193949.html

科学技術社会論(STS)学会の学会誌である。年刊を予定しているが、査読済み論文を主とすることと、毎号特集号にすることの両立のため、遅れがちだ。今回も、ひとつ前の10号[読書メモ]から1年半かかった。2002年の創刊当時は広く知られるために書籍流通ルートにのせることがいちばん重要と考えられたのでこの形になったのだが、今ではむしろ、電子版がないので知名度が低くなってしまった。発行の形については学会内でもいろいろな議論があり、今号の編集後記でも、今後変えるかもしれないことが示唆されている。

本の題名は、特集の表題をそのままとりあげたものだ。 今号の特集のあとにある寿楽 浩太 (じゅらく こうた)編集委員の「次号特集に向けて」によれば、東日本大震災と原子力発電所事故に関する特集が企画され、2冊に分けることになったので、原子力関係は次号に予定されている。今号は、表題のように、「科学の不定性」という大きな問題と、地震そのものを扱うものになった。

それにしても、直接に東日本大震災を扱っているのは座談会だけなので(地震災害まで広げれば、纐纈・大木論文の題材でもあるし、吉沢論文でも事例として出てくるのだが)、題名のような主題の単行本だと思って買った人には羊頭狗肉の感があるかもしれない。東日本大震災に関する問題を扱っている科学技術社会論研究者がいないわけではないのだが、論文を書く時間がとれなかったり、他の媒体(一例は、中村 征樹 編 (2013) 『ポスト3.11の科学と政治[読書メモ])にすでに発表済みだったりしたのだろう。(もしかすると投稿があったが査読で不採用と判断されたものもあるかもしれない。編集委員会の外にはそのような事情は伝えられない。)

「科学の不定性」という語は、本堂 毅 (ほんどう たけし)編集委員の「本特集の意図」に説明されている。Weinberg (1972) [読書メモ]は、「科学で問うことはできても、科学で答えられないこと」があるといい、それをtrans-scienceと呼んだ。この「答えられない」つまり「答えが定まらない」ことが「不定性」なのだ、と、とらえてよさそうだ。

ただし不定性にはさまざまな類型があり、それぞれの特性に応じた議論のしかたがある。吉澤 剛 (よしざわ ごう) 「科学における不定性の類型論 — リスク論からの回帰」は、その分類を試みる。
ひとつの軸は、世界にある存在そのものが不確定(量子力学の不確定性など)なのか、人間がその存在を認識できる能力が原理的に限られているのか、人間が実際に取り扱える物や情報が限られているのか、ということだ。
もうひとつの軸は、対象の性質、対象物が組み合わさったシステムの性質、社会的相互作用だ。
これだと3×3だが、もう少し細かく分けて4×4の表をつくり、16の升目のうち2つを同一視し、15の類に分けた。
この15類が、今後の科学論に生き残るとは考えにくく、さらに議論が必要だと思うが、おおぜいの頭で考えるための材料を提出したことに意義があるだろう。

平田 光司 (ひらた こうじ)「トランスサイエンスとしての先端巨大技術」は、高エネルギー物理学実験の分野に例をとって、トランスサイエンスの特徴をある意味で純粋な形でとりあげている。一般社会の政治・経済などからほぼ自立している科学(という人々の営み)の中にも、科学(という知識体系)では答えられず、社会(この場合は科学者の集団)の議論によって合意が形成されることがあるのだ。(寿楽氏も論じているように、これは実用につながる工学のなかで起こるトランスサイエンスの問題とはだいぶ違うかもしれないが。)
答えられなかった問題の説明をわたしが正しく理解できたか自信がないが、新しい実験のための装置に、まだためされていない新技術を実装してしまうか、時間をかけて予備的検討をしてからにするか、のようなことだと理解した。研究は原理的に、完全に予定どおりにできるものではないが、慎重に遅らせれば、長期的な成功率は上がっても短期的にはまったく成果が出ず、拙速に進めれば、短期的に成功する可能性もあるが失敗する可能性も大きくなる。平田氏は、とくに競争相手に遅れをとる可能性を、急ぐ要因にあげている。平田氏は話題にしていないが、予算や人の異動などのつごうによる日程の制約もありうると思う。また、仮に関係者間で不確かさの事実認識が一致しても価値判断で結論は変わりうるし、事実認識の違いもあるだろう。
また、この論文中で、Weinbergのtrans-scienceと、Ravetz [読書ノート]のpost-normal scienceとの関連づけが試みられている。Ravetzの図式は2つの軸があって、どちらか一方だけでも0から大きく離れればpost-normalなのだが、Weinbergの議論はdecision stakesの次元を無視して(その軸上の座標値が小さいとみなして)、不確かさの次元だけを考えたものにあたる、と考えられる。

纐纈 一起 (こうけつ かずき)、大木 聖子 (おおき さとこ) 「 ラクイラ地震裁判 – 災害科学の不定性と科学者の責任」は、イタリアのラクイラで2009年起きた地震に関連して、地震学者が刑事告発され一審有罪になってしまった事件について、おそらくこれまでに日本語で書かれたものではいちばんきちんと論じている。

この事件は、2012年6月16日のSTS学会シンポジウム[別ブログ記事2012-07-13]での大木氏の講演でも話題の一部となっていた。その後の話題をわたしは[別ブログ記事2012-10-23][2012-12-10]でもふれた。
著者たちは、2012年の一審判決の判決理由書を読み、また複数の関係者にインタビューしたことをもとに、この事件の構造を示している。
この事件は、日本のメディアではたびたび「科学者が地震予知に失敗した責任を問われた」と伝えられるがそれは正しくない。被告たちは地震の予知をしていないし、著者たちを含む地震専門家の多くの共通認識として、現在の科学で(ラクイラでおきたような種類の)地震の予知は不可能なのだ。ただしここで「予知」ということばは(2001年に出された地震学の教科書を参照しながら)「場所、大きさ、時期の3要素をある程度狭い範囲で地震の起こる前に指定すること」とされている。「予測」はそれよりも広い(ゆるい)意味で使われており、時期を指定しなくてもよい。【わたしの語感では「予測」は「予知」よりも詳しい情報を提示することのように思われるのだが、ここではそうではないことに注意して読まなければならない。】
裁判で、被告たちがしたとみなされたことは、この論文の表現によれば「「安全宣言」を述べた」ということだ。「近い将来に被害をもたらすような地震が起こらないだろう」つまり「安全である」という情報が住民に伝わってしまったが、結果としてそれはまちがっていたので、その責任が問われた、ということなのだ。
実際には被告は安全宣言を述べたのか。7人の被告の各人を区別して見る必要がある。判決理由書が「判決理由が明示的には書かれて」いないものであることと、大災害委員会会合後に行なわれた記者会見の音声記録が残っていない(地震災害で失われたとされている)ことのせいで、不確かさが大きい中での推測がまじるが、著者たちの判断では、被告の発言のうち「安全宣言」といえるのは(著者たちからみて有罪とするのがもっともなのは)、市民保護庁De Bernardinis副長官の会合前の記者会見だけである。委員および参考人あわせて5人の科学者と、もうひとりの技術官僚は、これには関与しておらず、会合後の報道陣への対応は、科学者によるリスク認識(地震予知は不可能である。群発地震に続いて大地震が起こる可能性は低い。) の伝達としてとくに偏ってはいなかった。
しかしメディアは事前記者会見の内容のほうを報道してしまった。副長官以外の被告たちが、会議の結果がどう伝わったかを確認しなかったことは、くやまれるところではあるが、義務ではなかったと思われる。
なお、安全宣言を発した意志には、ラクイラには行かなかったBertolaso長官もかかわっていたとみられるが、起訴されるまでに至っていない。
【この論文を読んだうえでのわたしの考え。ラドン研究者が地震を予知したと称する情報が流れていたので、市民保護庁として、それを否定することは必要だったのだと思う。ただしそこで伝えられるべき「否定」は「多くの地震専門家は現代の科学的知見では地震予知は不可能だと考えており、したがってラドン研究者によるものも有効な予知とは思われない」という判断であって、「近い将来に地震は発生しない」という予言ではない。副長官(およびおそらく長官)の不用意な態度とメディアの誤解によって、前者が後者に化けてしまったように思われる。】

座談会 科学の不定性と東日本大震災。第1部は遠田 晋次 (地震地質学)、松澤 暢 (地震学)、宮内 崇裕 (変動地形学)の3人、第2部は本堂 毅 (編集委員)が加わって4人。たくさんの論点があるが、わたしの印象に残ったことを抜き書きしておく。
(第1部)
地震にかかわる専門家のうちでも、細分された専門や扱う課題によって、意識する時間規模の違いがある。
活断層の過去の動きを解釈する際に、地震をいくつ認定するかに不定性がある。また、過去の頻度がわかっても、将来も同じ確率を外挿して考えてよいかは確かでない。
従来の専門分科の枠で閉じない、視野の広い研究者を養成する必要がある。
(第2部)
科学リテラシーをどのように広めるか。
ハザードの大きさや確率をどう表現したらよいか。階級で言われてもあらかじめ定義を知っていないとわからないが、数値で示すと実際よりも精密に数量がわかっているような印象を与える。【IPCCでもlikelyなどの用語と確率の数値表現との使い分けに同様なジレンマがある。】
科学者間の意見の多様性。
報道の編集で型にはめられてメッセージがずれることがある。かといって大学から出したものをそのまま流すだけでもうまくない。

特集以外の記事については、記事分類、著者、題目を紹介しておく。
論文
渡部 麻衣子: 出生前検査を用いた専門知による人の「生」の支配に抵抗する
話題
藤垣 裕子: 4S-ECOCITE 2014参加記録
小川 眞里子: 科学および科学技術とジェンダー
山口 富子: 会議報告
書評
土屋 智子: 立川 雅司、三上 直之 編著 『萌芽的科学技術と市民――フードナノテクからの問い

2015-03-26

Michael D. Gordin (2015) Scientific Babel

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 20:41
  • Michael D. GORDIN, 2015: Scientific Babel — The Language of Science from the Fall of Latin to the Rise of English. London: Profile Books, 432 pp. ISBN 978-1-7812-5114-0 (これは紙のハードカバー版のISBN)
  • Chicago: University of Chicago Pressからも2015年4月に出版予定。

数か月前に新刊予告情報を見た。University of Chicago Pressから2015年4月に出るということだった。ところが、さらに検索してみると、イギリス版が3月19日発行だという情報を得て、アメリカ版を待ちきれずイギリス版の電子版(Amazon Kindle)を買ってしまった。とびらの書誌情報に「First published in the USA by the University of Chicago Press」とある。文法的解釈としてFirstがin the USAに限定されているのかどうかよくわからないが、おそらくシカゴ大学出版が先に準備したにもかかわらず、たまたまイギリス版のほうが発行が先になったのだと思う。

話題の対象は、科学で使われる(人間の)言語、とくに、新しい知見を伝える学術論文や、多くの科学者に参照される便覧・データベースに使われる言語だ。今、自然科学では、英語が圧倒的になっている。しかし、20世紀初めには、フランス語・ドイツ語・英語の3言語がほぼ同じ重みだった。また、20世紀のうちには、ロシア語も重要だった時期もあった。

このような主題の本としては、Scott L. Montgomery (2013) Does Science Need a Global Language? [読書メモ]を読んだ。本書とは主題は近いのだが、内容の重なりは2割くらいにすぎなかった。Montgomeryは英語が、Gordinはむしろ英語以外の言語(ドイツ語、ロシア語、人工的に構築された言語)がどう使われてきたかに重点を置いている。Gordinはロシア・ソ連の科学を扱ってきた科学史家なので、本書はロシア語の話題に特長がある。逆に、東アジア、とくに日本語については論じるべきなのだが自分の能力がおよばなかったと認めている。【本書の議論の枠組みを引き継ぎながら日本語の事例を検討すれば議論をゆたかにできるはずだ。たとえば、第9章に、アメリカでロシア語の学術雑誌の英語への全訳出版が行なわれた話があるが、それにならって日本語の雑誌の全訳がされたこともあったと聞いた記憶がわたしにはある(ただし実物を見てはいない)。】日本語に関する話題としては、第11章に、ジベレリンの発見が日本語で書かれたために広まるのが遅れたという話が出てくる。

Montgomeryは結論で、科学の共通語が一つである時代のほうが平常だという考えを述べているが、Gordinは序論で、平常ではないと言っている。これは、Montgomeryがおもに最近50年間の話と、2000年間の話をしているのに対して、Gordinはおもに19世紀後半以後の約150年を論じているからだ。

- - -
本書の話題は、「専門分野ごとに言語が違う」というときの「言語」ではない。しかし、専門分野の用語体系の問題は、深くかかわっている。

ここでいったん著者の理屈を離れてわたしのことばで表現してみる。科学の言語はいわば2階建てで、地の文の言語の上に専門用語体系が乗るのだ。近代科学(自然科学のほかに社会科学もそうだと思うが、人文学は含まれるものと含まれないものに分かれるだろう)では、専門用語体系は、地の文の言語が違っていても、意味を変えないで翻訳できる(のが理想である)。

それぞれの地の文の言語の上で、専門用語体系をオリジナルで構築するか、他の言語から移植して構築するか、あきらめる(その言語では科学の話題は述べない、あるいは用語をすべて他の言語から借りる)か、のレベルがある。(今の自然科学の日本語は、新しい用語に関する限り、英語上の用語体系を基本とした移植構築で成り立っていると思う。まれに日本語のオリジナルで構築される用語があるが、日本語圏以外の世界で使われるようになるには英語訳を決めることが必要だ。) 本書の話題となる「科学の言語」は、専門用語体系をオリジナルで構築する場となる言語だ。これが単独ならば話は簡単だが、複数あると、複数の言語の間の移植可能性を考えながら構築できる人が必要になる。(第3章に、ロシア語ではわかりやすいが他の言語に機械的におきかえられない体系が考案されたが結局採用されなかったという話がある。)

地の文の言語は、自然言語に限らず、人為的に構築された言語でもよい。しかし、記号論理のように抽象的に構築された言語では、やってみて、だめなことがわかった。自然言語の経験を再現するように(不規則性をはぶくなどはするが)構築された言語ならば可能だ。実際、試みられたのだが、広く採用されはしなかった(第4・5章)。これは原理的にだめだったのではなく、歴史的なりゆきの偶然的要因もあると思う。

- - -
科学のうちの分野としては化学が扱われている。以下、本の流れにそって、しかし網羅的ではなく、印象に残った点を紹介する。

序論では、すでに紹介した論点のほかに、LavoisierとPriestleyを中心に、18世紀後半の化学に関する言語の状況が論じられている。フランス語も英語も化学のオリジナル発表に使われる言語だったが、フランス語のほうが優位だった。イギリス人の学者はフランス語の論文を直接読んだ。フランス人は必ずしも英語を読まず、必要なものについては少数の人(Lavoisier夫人を含む)が翻訳を担当した。

第1章だけは長い歴史の話で、おもにラテン語の役割を論じている。
(ラテン語よりも古い学術の言語として、サンスクリットと漢文にもふれている。)
ローマ時代はラテン語が日常の言語だった。学術の言語としてはむしろギリシャ語が使われた。Ciceroがラテン語の学術的用語法をくふうした。
中世前期には、ラテン語はキリスト教会の言語として使われたが、学術はラテン語圏ではなくアラビア語圏で栄えた。中世後期には、アラビア語(および一部ギリシャ語)からラテン語への翻訳がおこなわれた。ルネサンス期には、学術用語としてラテン語が復古された。
近代科学のはじまりの時期は、出版の言語がラテン語から各民族の口語に移る転換期に重なった。ラテン語は学術の共通語の地位を失っていった。しかしラテン語は学術に使われる複数の言語のひとつではあり続けた。たとえば18世紀スウェーデンの鉱物学者Bergmanは主要な著作をラテン語で書いた。

第2・3章はロシアで近代化学が構築される過程での言語の話。とくに第2章では、元素周期表についてのロシアのMendeleevとドイツのMeyerの先取権争いをめぐる。【この件はScerri (2011/2013) 『周期表[読書メモ]でも読んだ。わたしの認識としては、周期性は、同時並行の発見だと思う。空欄に未知の元素があるはずだとしてその性質を予想したことについて、Mendeleevが特にえらかったと言えるのだと思うのだが、Scerriの本によればこの点でもMeyerとは横ならびのようだ。】
当時、ロシア国の科学もロシア語の科学も発達の初期的段階にあった。ロシアの化学者は、国内の普及のためにはロシア語、世界に知られるためにはドイツ語またはフランス語で発表する必要があった。Mendeleevはまずロシア語で論文を発表し、それから要約論文をBeilstein (第10章に出てくる有機化学便覧を始めた人だがそれより前のこと)にドイツ語の雑誌にのせてもらったのだが、Beilsteinの下請けの翻訳が拙速で(英語でいえば) periodicとなるべきところがphasedと訳されたので、Mendeleevは「周期表」の先取権争いで不利になった、ということがあった。
第3章には、ロシア語独自の化学用語づくりの試みもあったが広く採用されず、教科書をドイツ語から翻訳する過程でロシア語の表現もかたまっていった、という話がある。

第4・5章は、20世紀初めの、科学の共通語として人工的に構築された言語を採用する考えについて。このころ、科学者は仏・独・英(・露)の翻訳が必要なことに不便を感じていたが、どれかの民族言語を共通語に採用することには抵抗があった。ラテン語は中立の条件をいちおう満たしてはいたが、語尾変化などの文法事項が複雑すぎ、またカトリック教会との関係が感じられることに抵抗があった。
Schleyerが1880年に発表したVolapükは流行したが10年ですたれた。Zamenhofが1887年に発表したEsperantoは長続きした。
1901年、International Association of Academiesの中に、国際補助語に関する委員会ができた。委員会での有力候補はEsperantoだったが、反対する委員もいた。そこに匿名のIdo提案が届いた(Idoはペンネームだったが、のちに言語名とされた)。これはEsperantoをもとにいろいろな変更をした言語だった。1907年に委員会が出した結論は「Esperanto支持だが改訂が必要」というもので、Idoがよいともとれるものだった。ところが、Esperantoの団体は、『Esperantoの基本』の本に書かれたことは変えないと決めていた。そこで、これまでEsperantoを支持してきた人々が、Idoに移るか、Esperantoを使い続けるかで分裂してしまった。第1次大戦を経て、Idoはすたれた。Esperantoは1921年に国際連盟に採用される可能性があったが機会をのがし、その後、国際補助語の議論はすたれた。
【わたしは少年時代からEsperantoに関心をもっていたうえに、気象を専門としてから、その関係でEsperantoやIdoに出会うことが3件あった。日本の高層気象台(大石和三郎台長)の1926年からの観測報告がEsperantoで書かれたこと。1920年代のソ連による満州北部の鉄道に伴う気象観測報告がロシア語に加えてEsperantoで書かれたこと(山本 晴彦 (2014) 『帝国日本の気象観測ネットワーク[読書メモ])。Richardson (1922)の数値天気予報の本[読書ノート]の巻末の変数記号一覧が英語に加えてIdoで書かれたこと(Esperantoを含む他の国際補助語案でもよいのだがたまたま身近にこの言語に詳しい人がいるので採用したということわりがきつき)。
「歴史のもしも」にすぎないが、もしIdoの提案者がEsperantoをひとまずそのまま採用し使いながら改良するという態度をとっていたら、Esperantoが複数の共通語のひとつにはなりえたのではないか、と思ったりする。】

第6・7章は、ドイツ語の地位の変化。ドイツ語は、19世紀、化学に関しては、Liebigの実験室の先進性と、化学工業とのリンクによって、国際会議や学術雑誌の言語として最も強いものになった。ただし、フランス語・英語も必要な言語だった。
第1次大戦で国際交流がとだえたことと、戦後の科学体制づくりで戦勝国がドイツの科学者を排除する態度をとったことによって、ドイツ語が使われる機会が減った。
また、アメリカ合衆国が第1次大戦中に強国になった。アメリカにはドイツ系住民がいてドイツ語も聞かれたが、参戦後にドイツ語が抑圧された。戦後、外国語の禁止は違憲とされたが、ドイツ語教育はおとろえた。アメリカで科学を学ぶ人が外国語を学ばない傾向が始まった。
1933年にナチ党が政権をとり、 ユダヤ人、共産主義者などを公職から追放した。大学や研究所も公職とされたので科学者の約20%が解雇された。その4分の3は外国、その多くはアメリカ合衆国に移った。ドイツ語にとって、ドイツが嫌われた、移住した人は英語を使った、研究者個人ネットワークのhubとしてドイツが働かなくなった、という三重の災難となった。
第1次大戦後と違って、第2次大戦後にはドイツ科学者へのボイコットは続かなかった。しかしドイツの中心性は失われた。

第8・9章は第2次大戦後のソ連の科学文献の増大とそれに対するアメリカ合衆国の対応。
ソ連は当初は多数の民族言語を尊重したが、1938年からロシア語を必須とするように変わった。科学文献はロシア語で書かれた。ただしソ連の科学・技術者の教育では外国語(多くの場合、英語)を読む能力も必要とされた。
アメリカ合衆国でも、とくにSputnik以後、ソ連の文献を読む必要性が感じられたが、ロシア語を学ぶ人は少なかった。
対策のひとつは機械翻訳だった。1954年、Georgetown大学のDostertは、IBMとの共同研究で、科学ロシア語(科学技術文献で使われる表現に限定されたロシア語)から英語への翻訳がうまくいっているデモンストレーションをした。しかしそれは誇大宣伝だったようだ。1964–66年に科学アカデミーの委員会で検討され、報告は自動翻訳には悲観的なものになった。機械翻訳はすたれた(1980年代にはまた出てくるが)。ソ連でも機械翻訳の研究がされたが、同じような経過をたどった。
もうひとつはソ連で出された主要学術雑誌を英語に訳して出版することだった。1949年、Earl Maxwell Colemanという人がつくったConsultants Bureau (のちPlenum)という会社が、化学の雑誌の全訳を始めた。翻訳者を従来の常識よりも安く雇い、英語版をアメリカ国内だけでなく外国にも売ることで、商売を成り立たせた。American Institute of Physicsも物理の雑誌の全訳を始めたが、のちにはColemanの会社にまかせることになった。

第10章は第2次大戦後東西に分裂したドイツの状況。ドイツ語は国際公用語からはずれた。国内の学術活動にはドイツ語が使われたが、ドイツ語による会議や学術雑誌への外国からの参加者は戦前よりも減った。
化学に関する抄録雑誌Chemisches Zentralblattは1830年から出され、ドイツ化学会の出版物となっていた。戦後1946年、東西別々に再発足して同じ名の別々の雑誌が出たことがあったが、1950年に(政治的対立にもかかわらず)統合された。しかし1969年に行き詰まった。抄録対象となる論文の多くが英語で書かれたものになったので、翻訳にかかる費用などの点で、英語圏のChemical Abstractsに勝てなくなったのだ。
Beilsteinの名で知られる有機化合物便覧(Handbuch)は、1881年の初版から第3版まではBeilsteinが編集した。その後、ドイツ化学会に引き継がれ、Springer社が出版することになった。第4版27巻が完成したのは1937年だった。戦後西ドイツで再開されたが、1981年にはその後の巻を英語で出すと決定した。さらに、ディジタル化の時代になって、紙による大部の出版物は成り立ちにくくなった。今ではBeilsteinデータベースはInformation Handling Systemsという企業の事業となり、内容はElsevierのReaxsysにとりこまれている。

第11章は英語が支配的となっている現在の世界の状況。
ドイツ語・フランス語などの学術雑誌が、まず多言語化し、それから英語化していった。
植物命名規約では、1906年以来、新種記載にラテン語による記述を義務づけていたが、2012年にそれをやめ、英語だけでよいとした。
科学の英語はcommunicationのためのものと割り切って使われるが、他の言語を使うとその民族のidentityを主張しているように響く。
英語母語話者とその他の人の間の不公平はある。非母語話者はとくに話す・聞く場面で苦労する。英語母語話者は外国語を学ぶ必要はなく、研究自体に多くの時間を使うことができる。
科学英語に母語話者の英語と別の標準を用意するべきか。賛否両論がある。
今の状況に至ったのは、英語が科学に特別に適していたからではない。いろいろな国の政策や科学者による選択が組み合わさってたまたまそうなったのだ。1960年代には植民地の独立で多言語化が進むと見えた。しかし新独立国の多くが国際共通語に英語を採用した。また留学先としてアメリカ合衆国がこのまれた。(ソ連はそれよりは少なく、1985年以後ますます少なくなった。) コンピュータ化されたデータベースの多くが英語圏で開発された。このようにして英語を使うことが有利になった。

結論の章。まず、英語支配の状況が将来も続くかどうか。著者は、英語支配が続く、他の単一言語が支配する、複数言語になる、という3つの可能性を考える。ただし他の単一言語(たとえば中国語)が支配する状況に移ることはあまりありそうもない。
また、自然言語と無関係に科学的知識の構造を構築した言語は(人間が科学を実践する地の文の言語にはならないと150年ほど前に判断されたのだが)、人間以外の知性との知識の交換を考えるときには必要になるかもしれない、と、SFや「SETI」の試みから例をとって述べている。

折り返しのあとに目次をつける。
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鬼頭 昭雄 (2015) 異常気象と地球温暖化

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 15:54
  • 鬼頭 昭雄, 2015: 異常気象と地球温暖化 — 未来に何が待っているか (岩波新書 新赤版 1538)。岩波書店, 208+2 pp. ISBN 978-4-00-431538-4.

地球温暖化に関する新書本などの知識提供型の読みものが、これまで少なかった。科学的知見を中心としたもので、IPCCの第5次報告書をふまえたものとしては、2013年に(新書判ではないもののペーパーバックで)同じ著者の『気候は変えられるか[読書メモ]が出ているけれども、話の筋があまりわかりやすくなかった。本書のほうがだいぶ筋がしっかりしていると思う。出版社の編集者の仕事のちがいだろうか。ただし、本書はページ数のわりにたくさんの話題がつめこんである。それぞれの項目に説明不足のところがあることは避けられないかと思う。どこにどのような補足が必要かは内容をすでに知っているわたしなどには気づきにくいことで、専門外のかたから不足を指摘してくだされば、この本自体を変えることはできなくても別の形で補足することはできると思う。

著者は、気象庁気象研究所で、気候の数値モデルに、1980年代の開発の初期からかかわってきた人だ。気象庁は60歳定年なので、現在はそこを退職して大学所属となっている。著者は、研究者として、モンスーンの構造や、氷期をはじめとする古気候など、大規模な大気の循環にかかわる気候の基本的問題に取り組んできた。それから、地球温暖化の予測型シミュレーションにかかわった。2002年以来、日本の地球温暖化研究のうちで、気象研究所はとくに、温暖化に伴って極端現象(本書の「異常気象」と同じと考えてよい)がどうなるかの将来見通しを得る仕事を分担してきた。著者はそれをまとめる立場にあったこともある。

本書でいう「異常気象」は、「人が一生の間にまれにしか経験しない、大雨や強風などの短時間の激しい気象現象や、数ヶ月も続く干ばつや冷夏などのことです。」とされており、とくに気象庁で観測値を扱う際には「ある場所・ある時期において、30年間に1回以下の頻度で発生する現象」とされていることを紹介している。このような異常気象がときどき起こること自体は、実は平常のうちなのだ。

「気候」のほうは「長期にわたる気象の平均」とされ、それを代表する数量として30年平均値である「平年値」がある。30年よりも長い時間のうちには気候が変化することがある。それに伴って異常気象の頻度も変わるだろう。気候の変化(ここでは「変動」「変化」を区別しない)のうちで、人間活動の結果、大気中の二酸化炭素などの温室効果気体の濃度が変わり、大気を含む気候システムのエネルギー収支が変わることによる変化を「地球温暖化」と言っている。

「はじめに」では、その副題にあるように、人々が異常気象に敏感だが地球温暖化には鈍感であることに注意を向けている。

「第1章 異常気象」では、異常気象、平年値、気候変動などの用語の説明をしたあと、気候変化の事実として、観測値のある過去百年あまりの世界平均と日本の気温の変化を示す。次に、異常気象の事実として、日本で最近おきた記録的な高温の事例を示し、その原因として、ヒートアイランド、フェーン現象、地球温暖化が寄与していることを述べる。また、記録的な大雨の事例にふれたうえで、日本の過去百年あまりの雨のふりかたの変化傾向を述べる。大雨(短時間に大量の雨がふること)がふえているのだ。

「第2章 地球の気候はどう決まっているか」の前半では、地球の気候、とくに平均温度を決めるしくみについて、エネルギー収支に基づいて説明している。ここに温室効果が出てくる。(「宇宙空間から赤外線で見えるのは地上約5キロメートルの大気」と言い、「温室効果ガスが増えることは、宇宙へのエネルギー放出を妨げる効果がある」と言っているが、そこで赤外線で見える高さが変化することを述べなかったのはちょっと残念だ。もっとも、数値をまるめてしまえば、変化前後とも「約5キロメートル」になってしまうだろうから、書きにくいのだが。) 後半では、日本に「異常気象」をもたらすような、もっと広域の大気や海洋の現象である、「エルニーニョ現象」「ブロッキング」「北極振動」などを紹介する。

「第3章 気候変動の過去と現在」の前半では、地球の歴史の中での気候の変化(古気候)についての知見を紹介する。後半では、まず、最近十数年間に世界平均気温の上昇がにぶっている件(海洋の深さ2千mまでのエネルギー貯留量でみればにぶっていない)の話がある。それから、温暖化の原因特定(20世紀の気温上昇の原因が人間活動起源であるか)の話と、異常気象の原因特定(熱波や大雨などの発生確率が人間活動起源の気候変化でどれだけ変化したか)の話がある。原因特定の説明は簡単すぎるかもしれない。やや専門的な説明は日本気象学会 地球環境問題委員会 (2014) 『地球温暖化 — そのメカニズムと不確実性[読書メモ]にある(ただしそちらでの用語は「要因分析」となっている)。

「第4章 21世紀の地球はどうなるか」では、地球温暖化予測と呼ばれる仕事は何をやっているかについて、天気予報と比較しながら説明している。そして、IPCC第5次報告書(AR5)にまとめられた結果にもとづいて、21世紀の、気温、降水量、雪氷、海面水位などについての見通しを述べる。AR5の結論的な「温暖化を66%をこえる確率で(世界平均気温で産業革命前と比べて) 2℃未満におさえるにはCO2排出量を炭素として1兆トン以下におさえる必要がある」という議論を紹介し「2℃目標を達成するには、いますぐ二酸化炭素排出のペースを下げる必要がある」と言っている。

「第5章 日本の気候はどうなるか」の前半では、気象研究所の地域気候モデルで日本付近を細かく計算した結果(気象庁 (2013)『地球温暖化予測情報 第8巻』 http://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/GWP/ )をもとに、21世紀末に予想される気候のもとで、猛暑、大雨などがどう変わるかの見通しを述べている。ただし都市の暑さは地球温暖化とは別の理屈によるヒートアイランド現象がからみ、都市の設計によってもいくらか変わる。後半では、世界の気候の変化の中でおこる台風、ブロッキング、エルニーニョ現象などの変化が日本におよぼす影響について論じている。(エルニーニョ現象がどう変わるかなど、まだ予測が困難な件もある。)

「第6章 気候のティッピングポイント」では、急激な(数十年以内)、あるいは不可逆な(回復に数百年から数千年かかる)変化が起こる可能性についての議論を紹介する。いずれのシナリオについても、起こるかどうかについての確信度は低い。(だからといって無視できるとは限らないので研究は続けられているのだが、まず第4章・5章で示された「予測」を知ったうえでつけたしの知識としてとらえたほうがよいだろう。)

「第7章 気候変動の影響 — 緩和策と適応策」。第6章までの内容はIPCCでいえばほぼ第1部会の話題であり、温暖化の生態系や社会への影響と対策にかかわる第2・第3部会の話題は第7章に集中している。対策としては緩和策(温室効果気体排出削減)と適応策が述べられ、つけたしとして気候工学(ジオエンジニアリング)の簡単な紹介がある。ほぼ最後に来ている気候工学が結論のように読めるかもしれないが、そうではない。気候工学の危険性を述べ、今のなりゆきでは(世界平均で)3-4℃の温暖化への適応策が必要だと述べたうえで、その適応策の困難さを考えると、排出削減にもっと積極的になったほうが得ではないかという結びになっている。(ただし「得」の評価に具体的に踏みこんでいるわけではない。)

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2015-03-16

和田 純夫、大上 雅史、根本 和昭 (2014) 新・単位がわかると物理がわかる

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 18:50
  • 和田 純夫、大上 雅史、根本 和昭, 2014: 新・単位がわかると物理がわかる — SI単位系の成り立ちから自然単位系まで。ベレ出版, 247 pp. ISBN 978-4-86064-419-2.

2002年に出た同じ著者たちの『単位がわかると物理がわかる[読書ノート]の新版。旧版は、SI単位の説明をおもてに出し、「次元」というキーワードを使ってはいないのだが、むしろ物理量の「次元」の考えかたを教える本だと思った。新版もそういう意義がある本だと思うが、旧版に比べると単位そのものを説明する本という性格が少し強まったような気がする。[2015-04-11 ようやく、しばらく見失っていた旧版の本を見つけて、拾い読みで比較しているが、まだ全体にわたって確認できていない。]

旧版で扱われていなかった「カンデラ」を含めてSI基本単位に関する限り網羅的になっている。このカンデラを含む光に関する量や音に関する量の説明(第7章)と、放射線に関する量の単位の説明(付録の章)がふえた。また、旧版でも紹介されていた「自然単位系」と根は同じなのだが別のことがらとして、SIのキログラムの定義がこれから自然定数に基づくものに変更されようとしていることの解説(第10章)もある。これだけ項目がふえたのに、ページ数は40ページふえただけだ。けずられた内容もあると思うのだが、わたしはまだ確認できていない。

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2015-03-15

田中 博, 伊賀 啓太 (2015) はじめての気象学 (放送大学教材)

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 18:32
  • 田中 博, 伊賀 啓太, 2015: はじめての気象学 (放送大学教材 8239)。放送大学教育振興会 (発売: NHK出版), 249 pp. ISBN 978-4-595-31583-1.

まえがきにあるように、「はじめて気象学を本格的に学びたいと考える一般の方々を念頭に、大学の教養教育程度の気象学の内容をまとめた放送大学の印刷教材である。」 授業はテレビ放送され、放送大学のウェブサイトでこの科目を紹介するページ http://www.ouj.ac.jp/hp/kamoku/H27/kyouyou/B/kiso/1234285.htmlによれば、2015年4月からの第1学期の放送時間は、土曜9時45分–10時30分となっている。

この授業は、木村・新野(2010) 『身近な気象学』に代わるものである。放送大学の教材は、授業担当者が変わるごとに、また担当者が変わらなくても5年ぐらいごとに、つくりなおされている。伊賀氏は、『身近な気象学』の(表紙などには名まえが出ていないが中身を見ると)授業や教材執筆を分担していた。田中氏は放送大学の担当は新規だが、気象学のいろいろな教材づくりにかかわっている。

身近な気象学』もそうだったが、数式はほとんど使わないが、気象学の基礎的なことがらの物理的説明にはかなり深入りしている。こういう教材をつくるのはむずかしい仕事である。

放送大学の授業は15回なので、印刷教材の章だてもそれに対応している。各回の題名と分担は次のとおり。
1. 地球大気の歴史 /田中
2. 地球大気の鉛直構造と気温の鉛直分布 /田中
3. 太陽放射と熱のバランス /田中
4. 気圧と風 /伊賀
5. 地球の回転の効果 /伊賀
6. グローバルな大気循環 /田中
7. 雲と降水 /伊賀
8. 温帯低気圧 /伊賀
9. 台風と熱帯低気圧 /田中
10. 積乱雲の起こす嵐 /伊賀
11. 日本の四季の気象 /伊賀
12. ヒートアイランド /伊賀
13. 天気予報 /田中
14. エルニーニョと大気海洋相互作用 /田中
15. 異常気象と気候変動 /田中

気象学のうち力学関係(4,5,6,8章、10章の初めの鉛直安定性の部分など)は、著者たちの専門家らしいくふうのある材料だ。ただし木村氏の道具だてが独創的だったのに比べると、わりあい標準的な教材になっていると思う。15章の天候年々変動や気候変動の話題は、田中氏の関心が反映された題材の選びかたになっていると思う。その他は、既存の教科書類からまとめなおしているようだ。

基本的に、気象学の入門教科書として勧められるものだと思う。わたしの授業をとっている人にも、むずかしさのレベルはほぼ同じで、重点の置きかたが違うので、補い合うものとして勧められそうだ。

しかし、(まだ通してていねいに読んだわけではないが) 行ったり来たり目をとおしているうちに、いくつか気になるところがあったので書き出しておく。そのうちには(編集過程の)まちがいの指摘も少しあるが、多くは著者あるいは編集者とわたしの関心の違いの表明であり批判というほどのものではない。

図には出典表示のあるものと、ないもの(著者の自作らしい)がある。自作の図は模式図が多いが、第2章の図2-3, 2-4は、惑星大気の気温の鉛直分布のグラフであり、相互比較しやすい形でならべている。出典があるものは、木村・新野(2010)やそのほかの教科書的文献からの図の再利用が多い。出典明示のマナーとしてはそれでよいのだと思うが、高校向けの教科書や資料集、あるいは(図1-4の場合)大学入試センターの試験問題であったりすると、図の内容に疑問をもった(おそらく少数の)読者が、図がどのような材料をどのように処理してつくられたかを知りたいときの手がかりが乏しい。おそらく、図の選択は、理解を助ける図であることを優先し、根拠にさかのぼれることは重視しなかったのだろう。授業担当が決まってから教材作成にかけられる期間が短かったのでそうするしかなかったのかもしれない。

(また、出典は明示されているが、情報が古いと思われるものもあった。図2-7は、木村・新野(2010)からの引用だが、その出典がVonder HaarとSuomiの1969年の論文であることも示されている。これは大気上端の放射の緯度に対する分布を示したおそらく最初の文献なのでこれをあげることは学説史的意義はあるし、新しいデータによるとしても図の特徴は変わらないのだが、わたしならば現時点で質がよいと認められたデータで作図したものを使いたいところだ。)

図13-5は、「気象庁提供」とされておりそれは正しいと思う。しかしそれに注がついていて、その先を見ると、「ラジオゾンデ観測網 http://macroscope.world.coocan.jp/ja/edu/earthobs/meteo/sondemap.html」とだけ書いてある。このURLが示すのはわたし(増田)が作ったウェブページで、表題は「世界のラジオゾンデ観測地点分布(2004年)」だ。これはおそらく、編集過程で、当初は増田の図を使おうとして、それから気象庁の図を使うことに変更したが、注を変更しそこなったのだろう。もしわたしの図を使ってくださったのならばURLだけでなく作成者名も書いてほしいというところだが、現状は気象庁が公開している図を「気象庁提供」と書いて引用しているので、注を消せば問題なさそうだ。

【なお、増田のこの図の材料に使ったデータはWMOのもので、2015年3月現在公開されているもの(内容は改訂されている)は https://www.wmo.int/pages/prog/www/ois/volume-a/vola-home.htm にあるWMO Catalogue of Radiosondes and Upper-air wind Systems の「Excel file / .xls format (July 2014 update)」 http://cao-ntcr.mipt.ru/all_doc/c4/raraxls/rara2013.xls である。】

また、図15-5は、注によれば、IPCC第5次評価報告書(AR5)の第1作業部会(WG1)の巻が出典のはずなのだが、その報告書の図をざっと見た限りでは見あたらない。(内容が比較的近いのはBox TS.5 Figure 1)。また、図の中に、「hockey stick」という語があるが、この語がIPCC報告書の図で使われるとは考えがたい。「Medieval Warm」も、IPCC AR5 WG1ならば「Medieval Climate Anomaly」という表現に変更されているはずだ。これもおそらく、編集過程で、図の選択がIPCCからその他の何かに変更され、注が対応しそこなったのだろう。

なお、この図の説明文は「過去1000年の気温変化と宇宙線強度の変化」となっている。両者をならべているだけで因果関係があると主張しているわけではないのだが、主張しているような気がすると思う。本文(253ページ)では「このような長期的な気候変動は太陽放射の変化などの自然変動による説明の他、地球に降り注ぐ宇宙線の変化とも高い相関を持ち、現在も研究が進められている。」と述べている。多くの専門家が、地上に達する宇宙線の変化の主要な原因は太陽活動だと思っているが、ここではその説明はないので、宇宙線と太陽活動が別々の外因だと思われそうだ。もっとも、「太陽放射」は本書では第3章の説明で可視光などの電磁波をさし、宇宙線を変調するのは太陽由来の磁場だから、別ものと見るのも理論面では筋はとおるのだが、観測事実の比較によって両者を分離して一方が重要だと主張することはとてもむずかしい。

第1章「地球大気の歴史」は、著者があまり得意でなく、また標準が必ずしも定まっていない分野を、がんばってまとめたものだと思う。専門家が見ると不満なところもあるかと思う。(わたしは、この分野に著者よりはやや踏み込んでいると思うが、専門ではない。)

わたしがたまたま気づいたことがらだが、1.4節に出てくる「ヤンガー・ドリアス」事件の原因が北アメリカからの淡水流出経路変化だという説は、その提唱者のひとりであるBroecker自身が2010年の本では否定的になっている。だからといって、その説は否定されたと言い切れる状況でもないと思うので、わたしにはどうすればよかったと対案を出せないのだが。

また、図1-5は「全地球凍結以降の過去5億年の気温変化 (Veizer他, 1999)」とされているが縦軸の説明は「酸素同位体比」であって、それがどのように気温に対応するかは明示されていない(本文から、この数値が小さい(図で上の)ほうが気温が高いのだろうと推測はできるが)。また、Veizerという人は、この5億年間の気温変化は、CO2濃度の変化との対応がよくなく、宇宙線との対応がよい(ただしこの時間スケールの宇宙線の変動の主要因は太陽活動ではない)と主張したが、その主張は定説になってはいない。ただしこの1999年の論文は、それらの主張の材料に使われているものの、同位体比自体に関する事実の論文らしく、その限りでは現在の地球科学の共通見解に近いのだと思う。それにしても、5億年の同位体比変動の話題ならば、たとえばBernerの著作から引用したほうがよかったのではないかと思う。

第5章のうちの地衡風の説明で使われている図5-5「回転系で気圧傾度がある場での空気塊の運動」は、すなおに見ると、空気塊が止まっているところから出発して、気圧傾度力とコリオリの力が働くと、時間とともに地衡風に漸近する、と言っているように見える。同様な説明は多くの教科書にある。しかし、実際に理論的にその空気塊の運動を追ってみると(摩擦なしならば)地衡風に落ちつかず慣性振動が続く。このことはわたしは学生のとき永田 豊 教授の海洋物理学の講義で聞いたのだが、島貫(1980)にわりあい詳しい説明がある。本書では本文(81ページ)で「 空気の運動の時間変化を順々に追っていくことももちろん可能であるが、定常な状態になるための条件から直接考える方がずっと簡単に導くことができる。」とことわっているので、慣性振動の問題は承知のうえであえて簡単な表現をしたのだろう。

まえがきに「国防」ということばがあったので、一瞬ギョッとしてしまった。「天気の変化について、正確な将来予測ができれば、日常生活や経済活動、さらには国防といった重要な局面で、大変有利に事を進めることが可能となる。」とある。確かに気象学は国防にとって重要だし、国防が悪だというのも極論なので、言われてみればもっともなのだ。たとえばアメリカ合衆国で書かれた教科書のまえがきにあっても驚かなかっただろう(そしてアメリカで博士号をとり最初に教職についた田中氏にとっては無理のない記述なのだろうと思う)。わたしが染まっている第2次大戦後の日本の公的教育の場面の話題が偏っているのかもしれない。その偏りをなくすべきか、維持するべきかでは迷うのだが。

文献

  • Wally Broecker, 2010: The Great Ocean Conveyer: Discovering the Trigger for Abrupt Climate Change. Princeton Univ. Press, 154 pp. ISBN 978-0-691-14354-5.
    ウォーレス・ブロッカー 著, 川幡 穂高、眞中 卓也、大谷 壮矢、伊佐治 雄太 訳 (2013): 気候変動はなぜ起こるのか — グレート・オーシャン・コンベヤーの発見 (ブルーバックス B1846)。講談社, 209 pp. ISBN 978-4-06-257846-2. [読書メモ]
  • 木村 龍治, 新野(にいの) 宏, 2010: 身近な気象学 (放送大学印刷教材)。 放送大学教育振興会, 231 pp. ISBN 978-4-595-31221-2. [読書ノート]
  • 島貫 陸 (しまぬき あつし), 1980: 気象の理。東洋館出版社。
  • J. Veizer et al. 1999: 87Sr/86Sr, δ13C and δ18O evolution of Phanerozoic seawater. Chemical Geology, 161: 59-88.

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2015-03-05

National Research Council [USA] (2015): Climate Intervention (2冊)

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 04:39
  • National Research Council, 2015: Climate Intervention: Carbon Dioxide Removal and Reliable Sequestration. National Academies Press, 140 pp. (仮). ISBN 978-0-309-30529-7. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=18805 (ここでは「CDRの巻」と呼ぶ。)
  • National Research Council, 2015: Climate Intervention: Reflecting Sunlight to Cool Earth. National Academies Press, 234 pp. (仮). ISBN 978-0-309-31482-4. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=18988 (ここでは「AMの巻」と呼ぶ。)

地球温暖化対策としての「ジオエンジニアリング」(geoengineering)または「気候工学」(climate engineering)と呼ばれる技術群について、アメリカ合衆国科学アカデミー(NAS)で議論されていることは、1年ほど前から聞いていたのだが、2015年2月10日、報告書が発表された。体裁を整える編集がまだすんでいないPDFファイルがNational Academies Pressのウェブサイトに置かれている。ここでは、この暫定版PDFにもとづいて述べる。数か月以内に出版され、紙の本は有料となるが、PDFファイルは無料ダウンロードできるだろう。

正確にいうと、NASの関連機関であるNational Research Council (NRC、頭文字が原子力規制委員会と同じになるが別もの)のCommittee on Geoengineering Climate: Technical Evaluation and Discussion of Impactsという委員会の報告だ。この委員会は、NRCの地球・生物研究部(Division on Earth and Life Studies)の、大気科学・気候委員会(Board on Atmospheric Sciences and Climate)と海洋研究委員会(Ocean Studies Board)のもとにつくられた。

この検討は、NASの意志に加えて、政府からの要請を受けて行なわれた。業務委託した政府の省庁として、NOAA, NASA, エネルギー省(DoE)があるのは予想どおりだが、そのほかに”intelligence community” があげられている。おそらくCIAなどが、気候工学を、国家安全保障にかかわる問題として考えているのだ。とくに、どこかの国や民間人が勝手に気候工学的なことを実行してしまうことを警戒しているようだ。

委員会の名まえにはgeoengineeringということばが使われている。(ただしこれは動名詞で「climateをgeoengineerする」という表現になっているようだ。この表現はRoyal Society (2009)の表題から引き継いだようだ。) しかし、委員会での議論の結果、engineerは、人が対象(ここでは気候)のしくみをよく理解して制御する能力がある場合にふさわしいことばだが、現状ではその能力はとても不確かだ、という理由で、報告書の表題には、climate intervention (気候への介入)という表現が選ばれた。ただし、本文中の表現は必ずしも統一されていない。わたしの説明では便宜上「気候工学」を使うことがある。

この主題についての総括的なレビューとしてはこれまで、イギリスの科学アカデミーに相当する機関であるRoyal Societyが2009年に出した報告書が基本とされてきた。今度のNRC報告書は、それから5年ほどの進展をふまえた改訂のような意味がある。ただし、検討の趣旨は技術評価であり、ガバナンスや倫理に関しては、問題の存在を指摘はするものの、そのさきの議論はしていない。委員にも、科学史家James Fleming [このメモでは人名は敬称を略する]が含まれているほかは、わたしにわかるかぎりで全員が自然科学や工学の背景をもつ人であり、社会科学者や倫理学者などは含まれていないようだ(謝辞に示された査読者にClive Hamiltonがはいっているが)。

委員長Marcia McNuttは現在Science誌編集長だが、もともと固体地球物理が専門で、地質調査所(USGS)長をつとめた人なので、科学技術と行政の関係にかかわる見識を期待されたのだと思う。委員のうちには、気候工学にかかわる研究論文を出している人もいる。Ken Caldeiraや、(David Keithと共著の仕事が多い) M. Granger Morgan、(数値実験のプロジェクトGeoMIPのメンバーでその幹事Kravitzの職場の先輩(上司?)である) Philip Raschなどが含まれる。しかし、直接に気候工学を研究していないが、それを評価できそうな、関連分野の知識のある人も入れている。たとえば、大気物理の理論家で、どちらかというと惑星大気が専門のRaymond Pierrehumbertがいる。また、現在は大学教授だが海軍にいたDavid Titleyがいる。気候と国家安全保障とのからみの専門家なのだと思う。わたしが名まえを覚えていない人についてちょっと調べてみると、生態学や地球化学を専門とする人がいる。

委員会での検討は、IPCCとだいたい同様に、独自の研究はおこなわず、既存の文献をもとにまとめている。

Royal Society (2009)以来、geoengineeringは、Solar Radiation Management (SRM)とCarbon Dioxide Removal (CDR)とに大きく分けて論じる慣例ができた。(この2つの用語ではカバーしきれない提案もあるのだが、どちらかの類似のものとしてまとめることはできる。) 今回のNRCの委員会も、だいたいそれを踏襲したうえで、両者は、ねらいも、ガバナンスの問題点も、非常に違うので(要約の表「Table S.1」で対比して示している)、それぞれを主題とした2冊の報告書を出すことにした。ただし、ひとつの問いに対する答えなので、2冊の報告書の、要約(Summary)と、序論(第1章、Introduction)には同じ文章がはいっている。

CDRという表現はここでも使われているが、SRMという表現は、managementは(engineeringと同様)制御能力があることを前提とするが実際はそうでないとして避け、表題ではreflecting sunlight、本文中の技術群の名としてはalbedo modificationという表現を使っている(ただし必ずしも徹底していない)。ここでは仮にAMと略すことにするが、これは略語としてはわかりにくいと思うので、わたしはとうぶん、これ以外の場ではSRMを使い続けることになりそうだ。

2冊に共通の要約(Summary)には、6つの勧告が含まれている。それぞれの勧告をさらに縮めて紹介する。
勧告1: 気候変化対策はおもに緩和策(排出削減)と適応策によるべきだ。
勧告2: CDRの技術の研究開発に投資すべきだ。
勧告3: 気候に変化をおこす規模でのAMは、まだ実行すべきではない。
勧告4: AMの研究計画をたてるべきだ。
勧告5: (USAは)放射強制力の変化とそれに伴う気候の変化を検出・測定する能力を改良すべきだ。
勧告6: AMの研究には(既存のものに加えて)どんな研究ガバナンスが必要か、また、そのようなガバナンスはどのような研究を必要とするか、を検討する熟議を始めるべきだ。

要約の結論部分では、次のようなことが述べられている。
- 気候への介入は、排出削減に代わるものではないが、必要になる場合に備えて科学的根拠をもつ技術を研究するべきだ。
- CDRは今は費用が高すぎるが、技術革新に期待したい。
- AMは不確かなリスクが大きすぎる。まず影響の研究が必要だ。
- 研究は、robustで、openで、基礎科学的知見が得られるもので、国際的であるべきだ。

2冊の構成は大筋で同じ形になっている。第1章は共通の背景として、地球温暖化と対策を概観している。
第2章はCDR, AMそれぞれについて、技術を分類して論じている。
第3章は主要な技術を評価する。AMのほうは実質的に、成層圏エーロゾル注入と、海上雲反射強化にしぼって論じている。(宇宙反射物は費用が高い、陸のアルベド改変は大規模化が困難、海の浮遊物は環境影響が不確か、(AMではなく赤外放射改変である)巻雲改変はまだ基礎科学的知見が不足、といった理由で、簡単にかたづけている。) CDRのほうは数えかたにもよるが6つくらいの技術を同様な重みで論じている。内わけはこの記事のあとのほうで紹介する。
第3章の最後に、複数の軸について、技術間の相対的優劣を、その評価の確信度をそえて、表にしている。軸には、潜在的な効果の大きさ、技術がどのくらい確立しているか、気候対策として有効な規模まで大規模化あるいは普及できそうか、環境への有害な副作用が予想されるか、費用の見積もり、などがある。
第4章は社会的問題点。AMのほうは、研究と実施の段階を分け、研究のガバナンスを論じている。これまでの議論の文献などを列挙していて、長いが、社会科学的検討をしているわけではなく、オリジナルな主張をしているのでもないようだ。CDRのほうは、短く、いろいろな社会的問題点を整理してあげている。
第5章は提言。その要点は「要約」に再録されている。

CDRとAMを、将来実施される可能性のある技術とみて議論しているのだが、論調が、CDRのほうは、今すぐは費用が高いので困難だが将来はたぶん必要になるだろうという意味で積極的、AMのほうは有害な副作用のほうが大きくなる可能性があるので実行は避けるべきだというものになっている。わたしは、ちょっと差をつけすぎのような気がした。CDRは、大気に限れば、人為的改変を減らすおだやかな策だといえるが、炭素の行き先となる地下や海のどこかに大きな環境改変をもたらす。そのことの指摘も本書にはあるのだが、深入りしていない。

また、第3章で、各技術を評価したところの、それぞれ終わりに今後の方向性を述べているが、それは今後どんな研究をすべきかが中心だ。「勧告」も、研究に関するものが主になっている。これは、NRCの母体(のひとつ)であるNASが、代議制ではないものの科学者を代表する組織であり、科学者たち自身が何をすべきかを主要な課題としているから、委員会への問いがそういう性質のものになったのだろう。科学者が集団利己的にふるまっているわけではないと思う。

それにしても、勧告5は、観測に予算をつけろという主張で、その内容が大気科学への我田引水のような気もするが、これは、科学アカデミーが、国の宇宙政策の中で、地球観測衛星の必要性を根拠づける役まわりになっていて、今回もその役割を果たしているのだと思う。また内容面からは、AMの実施の可能性があるとすれば、いつかは野外実験による技術検証が必要になるが、現状では、大気放射改変の効果が検出できるが有害な影響はないと約束できるような実験計画はつくれない。それを打開したいならば、検出能力を高めたいのは切実な要求だ。

ここから、CDRを、本書がどのように分類して論じているかを紹介する。本書の論旨にそったつもりだが大幅に組みかえており、わたしの事前の知識による偏りがあるかもしれない。

CDRと緩和策とは連続しており、区別はどうしても便宜的になる。本書ではCDRを、「大気から二酸化炭素を吸収し、その炭素を大気から隔離する」という形にあてはまるものに限っている。ただし隔離が完全でなくても、大気にもどるまでに数百年以上かかればよい。

CDRの技術を、大きく人工的回収と、自然の炭素循環の改変に分ける。

人工的な二酸化炭素回収隔離(CCS)は、燃料(燃焼排気または燃料改質過程)から取り出すものと、空気から取り出すもの(直接空気回収 direct air capture, 本書では隔離を含めてDACSと表現)に分けられる。燃料から取り出すもののうち、化石燃料からのものが狭い意味のCCSだが、これは本書でいうCDRに含まれない(緩和策に含まれる)。バイオ燃料からのもの(BECCS)は、燃料作物の栽培まで含めてとらえてCDRに含めている。

取り出された二酸化炭素の行き先は、海も原理的にはありうるが、法的・社会的制約があるので、ほぼ地中(海底の地下を含む)にしぼられる。なお、二酸化炭素を資源として利用することも、温暖化対策に有効な量の規模にはなりえないと思われるが、選択肢として明記されている。おそらく技術開発の動機として重要だからだと思う。

CCSの技術はすでに実施されているが、それはおもに石油増進回収への利用を兼ねたものである。(利用を兼ねないものは、炭素排出のペナルティがないと実現しないだろう。) 既存のCCSの規模は数十 MtCO2/年だが、温暖化対策に有効になるためには、その千倍の桁が必要であり、地下の隔離場所を確保すること(安全性評価、社会的受容)と、費用を下げることが前提として必要となる。

BECCSは、バイオ燃料栽培のための土地が食料生産や自然生態系保護との競合で制約される。また、化石燃料CCSのほうが効率がよいので、大規模実施は化石燃料消費がじゅうぶん減ってからになるだろう、という見通しを述べている。

直接空気回収は、二酸化炭素濃度の違いのせいで、原理的に必要となるエネルギーコストが、燃料からのCCSの2倍から10倍かかると見積もられている。吸収技術も別のものを開発する必要があるかもしれない。

自然の炭素循環の改変としては、次のものがある。

  • 「土地管理」(land management)による陸上植生・土壌への貯留の増加
    • (森林破壊の抑制は重要だがCDRでなく緩和策に含める)
    • 森林育成(回復はreforestration、新規はafforestation)
    • 農地・草地の管理のくふうによる炭素貯留増加
    • (炭として農地に入れるbiocharは囲み記事で言及しCDRに数えないとしている)
  • 海洋生物ポンプ(固体粒子の沈降)による深層への輸送の強化
    • 栄養元素補給によるプランクトンの生育促進
      • (窒素やリンの施肥 … CDRではあるが大規模化困難)
      • 鉄の施肥
    • (人工の水ポンプによる表面と深層の水の交換 … CDRではあるが大規模化困難)
  • (無機)地球化学的な炭素循環への介入
    • カルシウム・マグネシウム珪酸塩岩石の風化の人工的加速
    • 海洋へのアルカリ類の追加による海洋の(中和された形での)炭素貯留の増加

このうち、「土地管理」は、わりあい成熟した技術だが、他の土地利用、とくに食料生産との競合による限界がある。

海洋鉄施肥は、ふえた有機物が分解しないで沈んでくれるかどうか、また、鉄はどうなるか(施肥の効果は持続するか)が不確かであり、費用はかつて考えられたほど安くない。また、生態系・海洋化学への環境影響が不確かであり、現状では国際法の制約もあって、実施できない。

岩石風化の加速と海洋アルカリ度増加は、原理はわかっているが、まだ実験で実証されていない。いずれも鉱物を採掘する必要があり、それが実行可能な規模の制約となる。採掘地の環境保全や住民の合意も必要である。

結局、CDRの各技術はそれぞれ困難があるが、困難の性質が違っている。
- 「土地管理」は、技術はあり費用は比較的安いが、土地利用の限界がある。
- BECCSは、技術はあるが費用が高く、土地利用の限界もある。
- 直接空気回収は、技術の改良が必要であり、費用が高い。
- 岩石風化加速と海洋アルカリ度増加は、原理はわかっているが未熟な技術である。
- 海洋施肥は、効果も環境影響も不確かであり今のところオプションにならない。

文献

折り返しのあとに詳しい目次をつける。ページ番号が入れてあるが、これは仮の版のもので最終版では変わるかもしれない。また、仮の版の目次に抜けていた項目を気づいた限りで補ったがそれにはページ番号を入れていない。
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