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2014-04-03

Michael E. Mann [マン] (2012/2014) The Hockey Stick and the Climate Wars / 地球温暖化論争

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 01:05
  • Michael E. MANN, 2012: The Hockey Stick and the Climate Wars: Dispatches from the Front Lines. New York:Columbia University Press. xvi+395 pp. ISBN 978-0-231-15254-9
  • マイケル E. マン 著、藤倉 良、桂井 太郎 訳 (2014): 地球温暖化論争 — 標的にされたホッケースティック曲線。京都: 化学同人, 375+113 pp. ISBN 978-4-7598-1576-4. 定価 ¥4500+税。

著者は古気候、とくに(古気候のうちでは新しい)最近千年から二千年の気候の復元推定を専門としている。しかし研究内容よりも、それに疑いをかける人たちとの争いで有名になってしまった。そのうち2003-2007年ごろのできごとについては、わたしはウェブ記事「ホッケースティック論争」で紹介した。また、2009年のイギリスEast Anglia大学(UEA) 気候研究部門 (CRU)の電子メール暴露事件に続くできごとについて、概略は「IPCCの信用を失墜させた事件とそれをめぐる考察」の中で、もう少し詳しくはブログ記事(2010-07-16)「いわゆるClimategate [クライメートゲート]、わたしなりの問題整理」(2010-11-17)「CRU電子メール暴露事件(いわゆるClimategate) 1周年」で紹介した。

このいきさつについて、当事者のひとりであるBradley (2011)によるGlobal Warming and Political Intimidation[読書メモ](日本語版は藤倉 良、桂井 太郎 訳, (2012) 地球温暖化バッシング、化学同人)が先に出たが、続いてこのMann (現在はアメリカのペンシルベニア州立大学(PSU)教授)の本も出た。

日本語題名には「論争」ということばがある。このことばは、科学内の学説や事実認識に関する意見交換をさすこともあり、本書でもそのような場合がないわけではないが、むしろ、原題のwarに対応して、ことばによる闘争をさすとみたほうがよいようだ。Mannは、ものごとを戦いの比喩でとらえることが多いようだ。彼がとくに攻撃対象になることが多かったのでそうなるのももっともと思われる面もあるが、読者が事実をとらえる際には彼の観点にとらわれすぎないようにしたほうがよいかもしれない。アメリカ合衆国では確かに化石燃料資本や反規制政治勢力の資金による温暖化否定宣伝が多く、Mannを攻撃したのは彼らだと見てよいのだと思う。しかし、本書を読むと温暖化否定論者のすべてがそのなかまであるような印象をもってしまうが、現実はもっと複雑だろう。本書にはていねいに注がつけられているので、Mannによるものごとの解釈に納得できなくても、根拠となる文献にさかのぼる手がかりとしては使える。

序論として、メール暴露の件、「ホッケースティック」の件、それに先立つ1996年のBen Santerに対する個人攻撃の件などを述べる。そして、それらは温暖化対策政策を妨害したい勢力が、温暖化の根拠を与える科学者のうち比較的弱い個人をねらいうちにしているのだという解釈を述べ、アフリカの猛獣による草食動物捕食のしかたになぞらえて「セレンゲティ戦略」と名づけている(プロローグ、ただしSanterの件は第1章)。

それから「ホッケースティック」以前の著者の経歴の話がある。この部分はわたしにとっては新しい話題だった。高校生のころにコンピュータプログラミングに関心をもった。カリフォルニア大学バークレーで物理学を勉強した。大学院はYale大学で初めは物性物理を専攻したが、勧められた応用研究が関心と違ったので専門を変え、地質・地球物理学部のSaltzman教授のもとで研究した(ここまで第1章)。

気候変動への人間の影響がないと考えていたわけではないが、自然変動に注目していた。地震学者Jeffery Parkとともに、気候のデータから数十年周期の長期変動を抽出する研究をし、北大西洋の60-80年周期の振動を見つけた。Schesinger and RamankuttyやDelworthほかも同じものを見ていたが、Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO)という名まえはMannが(記者に説明しながら)つけたのだそうだ。

もっと過去にさかのぼる必要があると考え、機器観測でない古気候の証拠、いわゆるproxy dataをも扱うことにした。その専門家Bradleyとの共同研究によって、6世紀さかのぼり、AMOは継続しているほか、250年周期のようなものもあることを見つけた(ここまで第3章)。

第3章にはいわゆる中世温暖期(最近の研究に基づく認識では全世界温暖ではなく、Medieval Climate Anomaly と呼ばれることが多い)の説明もある。

第4章は、のちに「ホッケースティック」の名で知られたMann, Bradley and Hughes (1998 Nature [MBH98]と1999 Geophysical Research Letters [MBH99])の研究について。それまで年輪による気候復元推定はあった(Hughesはその専門家だ)が、多様なproxy dataをいっしょに扱うのは新しかった。データの質がまちまちなので統計手法が重要だった。そこで主成分分析という多変量解析を使った。この研究の特徴は信頼区間を示したことだ。西暦1400年までさかのぼったところでMBH98の論文を出した。さらに、西暦1000年までさかのぼった。その過程では、北アメリカ西部の高山の年輪に特別な注意が必要で、20世紀の二酸化炭素肥料効果を補正することによって利用可能になった。西暦1400年以前は不確かさが大きいことへの注意を含めて、MBH99の論文を出した。

Proxy dataの実際についてはほとんどふれていない。 主成分分析という統計手法については、2地域からなる仮想的な世界という簡単な例を作って説明している。第9章のMcIntyreへの反論を説明する伏線として最小限の説明をしたらしいが、2変量では多変量らしくないのが欠点だと思う。もっとも3次元以上の空間の軸の回転はかなり長く説明してもわからない読者もいるだろうから、読みものの本でこれよりもわかりやすく説明するのはむずかしいかもしれない。

この研究は、温暖化に対する人間の役割の因果関係を示したわけではない(それを示すにはモデルによる研究が必要だ)が、相関関係を示した。MBH98の論文発表時は、1998年初めの全球的高温と、Earth Day (4月22日)だったせいもあってか報道の注目を集めた。

1998年の終わりにIPCCの第3次評価報告書の「古気候からの証拠」の章の著者のひとりに選ばれた。2001年に出た報告書のグラフはMBH99の結果がおもに使われているが、これは著者だからではなく、1000年にわたる1年きざみの解析で誤差評価がされている研究は当時これだけだったのだ。

第5章では、このころまでの温暖化否定論者たちの動きを述べている。Oreskes and Conway (2010) のMerchants of Doubt [読書ノート]やHoggan (2009)のClimate Cover-Up[読書ノート]と重なるところが多い。ただし、2005年ごろからの変化として、否定論宣伝の資金源は、ExxonMobilなどの上場大企業に代わって、Koch (コーク)とScaife (スカイフ)という非上場企業とそれが作った財団がおもになった。

第6章では科学のありかたを説明している。査読はまちがいをなくすことはできないが減らせる。さらに論文が出てから検討・批判を受けて評価が定まってくる。(ここで、Mannが明らかに質が悪いと考えている論文の件と、研究の質は悪くないが結果としてまちがっていたと思われる論文の件が出てくるのだが、事情を知らない読者には後者の研究も質が悪いと思われるかもしれない。) まだ決着のついていない問題の例として、熱帯の火山活動とエルニーニョやAMOとの関係があげられている。パラダイム転換の話もある。カオス理論の誕生もその例とされているが、その発端のひとつのLorenzの研究にSaltzmanもかかわっていたことは、LorenzのEssence of Chaos (カオスのエッセンス)にも出てくる話だ。温暖化否定論者が自分をガリレオのようなパラダイム転換者だと主張することが多いことは否定的に紹介されている(その否定の根拠の説明が充分でないような気もするが)。IPCCの働きの説明もある。IPCCは世界政府をめざす勢力の陰謀だとする説は否定的に紹介されている。マスメディアについて、(温暖化を否定するにせよ重視するにせよ)極端な論調になりやすいこと、「科学者たちは同意していない」という印象を与えて政策決定を遅らせる効果をもちやすいことを注意している。

第7章から第15章までは、著者が経験したこと(とくに温暖化否定論者からどんな攻撃を受けどのように反撃したか)を中心に、だいたい時間の順に述べている。話題は上に述べたわたしのウェブページに書いたことと共通なものが多い。この共通性は偶然ではなくて、著者たちが2004年12月に始めたブログ「RealClimate」(第9章に出てくる)をわたしが情報源として重視しているからだ。RealClimateは気候に関する科学の内容を扱うブログであり、温暖化否定論者について論じる場合も彼らが重視する科学論文の欠点や報道の不正確さを指摘することがおもなのだが、そのコメント欄に書きこまれる情報からリンクをたどって政治的な動きがわかることもあった。事件の情報は、本書のほうが詳しいことが多い。ただし、上にも述べたように著者はものごとを必要以上に敵対関係でとらえがちなので、その点を割り引いて読んだほうがよいと思うところもある。温暖化否定論・懐疑論にもいろいろなものがあるのだが、著者はそれを一色にみなしているようだ。また、Hans von Storchからの批判については、温暖化否定論者からの攻撃とはみなさず、基本的には科学内の批判として対応しているものの、von Storchがなかまうちに対してMannたちを形容するのに使った俗語の印象が悪かったせいか、反感をもったままの記述になっている。

MBH98/99に対する批判のうち、Soon and Baliunas (2003)の件は第8章、McIntyre and McKitrick (2003, 2005)の件は第8章から第9章で論じられている。

McIntyre and McKitrickは、ホッケースティック型はノイズだけの時系列からも統計処理によって現われるにせのシグナルだと主張した。そこには、主成分分析という統計手法に関する技術的問題がある。主成分分析は各変量の平均値からの偏差を扱うのだが、どんな平均値からの偏差をとるかは複数の選択が可能だ。ただし平均値のとりかたを変えると、成分をいくつまで使えばよいかも変わる。Mannによれば、McIntyre and McKitrickは長期平均値をとったが、成分の個数は近年の平均値をとった場合と変えなかったので、不適切な結果を得た。このことを、わたしはRealClimateの初期のブログ記事で理解したのだが、本書の記述で理解できるかどうかはちょっと不安だ。

合衆国議会下院エネルギー商業委員会のBarton委員長からの手紙(Mannは脅迫状だという)の件は第10章に、それを受けてBarton委員長が依頼した統計学者Wegmanの報告書と、科学委員会のBoehlert委員長が依頼した科学アカデミーの委員会の報告書、それらを受けた公聴会の件は第11章にある。Barton委員長とそのなかまたちの科学への政治的干渉はマッカーシーあるいはルイセンコを思わせるものだった。Boerlert委員長は科学と環境問題に理解があったが、そのような共和党議員は絶滅しつつあるように思われた。なおWegman報告書にBradleyのPaleoclimatologyの本その他からの盗作があった件は第15章にある。

IPCCの第4次報告書(Mannはその著者には加わらなかった)では、 古気候の章に、過去二千年の節があり、第3次より詳しい議論がされた。ただし最近の温暖化が人間活動起源である根拠として古気候は第3次ほど重視されなかった。しかし温暖化否定論者たちは(一方で)これにこだわり続けた。Loehle (2007)は過去二千年の気温の復元推定をして「中世は温暖だった」と言った。これは欠点はあるが科学論文ではある。McIntyreはMannの新しい研究に対して、Mannから見るとまとはずれな批判を連発した(ここまで第12章)。またCRUのBriffaの年輪の研究に対して、ロシアのデータへの疑いを宣伝した。他方で20世紀の気象観測データによる研究にも疑いを向けた。McIntyreたちはCRUのJonesに異常に多数の情報公開請求をした。またKeenanはアメリカのSUNYのW.C. Wangが中国の観測点の情報を公開しないこと(中国側の規制による)を不正だとして攻撃した(ここまで13章)。

2009年11月、CRUから盗まれた電子メールが暴露され、その中にあることばが文脈と無関係に解釈されて、主流メディアまでがそのまま伝えてしまった。それに対する反論は、わたしがブログ記事(2010-02-20)「いわゆるClimategate事件、渡辺(2010)への反論(2)」「同(3)」で紹介したのと重なるものが多い。また個人攻撃もあり、Mannの研究室には白い粉のはいった郵便が届いて警察の捜査があったそうだ。粉はコーンスターチで実際の毒ではなかったが、脅迫と感じられた(ここまで14章)。イギリス議会、UEA、PSUがそれぞれ調査し、CRUにもMannにも不正はないと結論された。しかし攻撃は続き、2010年、バージニア州司法長官Cuccinelliがバージニア大学に1999-2005年に在籍していたMannの不正を疑って情報を要求した。大学は拒否し、州の判事も要求根拠が薄弱であることを指摘した。またこれに関しては多くの科学者からMannへの連帯が示された(ここまで15章)。

エピローグによれば、著者はMBH98/99の研究をしていたころまでは、政策にはふれず、科学に専念しようとした。有名人になってからは、その役割を受け入れ、科学知識が社会に及ぼす意味を伝え、また攻撃に対抗しようとしている。ただし、大資本などによる攻撃に対して科学者の対抗能力は弱い。社会科学者、公共政策やコミュニケーションの専門家と協力して働く必要がある、と考えている。

400ページを越す文章を訳された訳者に敬意を示したい。ただし、訳について改良してほしいところもあり、これに続く折り返しのあとに列挙する。そのあとに詳しい目次をつける。
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2014-03-16

木村 龍治 (2014) 変化する地球環境

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 11:22
  • 木村 龍治, 2014: 変化する地球環境 — 異常気象を理解する (放送大学叢書 024)。左右社, 205 pp. ISBN 978-4-903500-74-4.

著者は東京大学海洋研究所教授のあと放送大学教授をつとめ、今は退職している。著者によるこれと同じ題目の放送大学の講義が、2004年度から2009年度まで放送されていた。その教材の項目は次のようになっていた。この構成の意図は、地球環境の全体を体系的に示そうとしたもののように思われる。
1. 地球科学の視点
2. 惑星の大気環境
3. 宇宙から見た地球環境
4. 大気循環
5. 海水の循環
6. 水の循環
7. 気候の形成
8. 地球環境のライフサイクル
9. 生物のいる惑星
10. 環境変化と生態系
11. 地球内部の変動
12. 地震と火山
13. 日本の気象
14. 大規模な気候の変化
15. 人為的な環境変化

放送大学の教材のうち授業としての放送がされなくなったが本の出版は続けてほしいという要望のあるものが、あらためて左右社から出版されるようになった。これもそうなのだが、まえがきでことわっているように、大幅に書きなおされている。放送大学の授業は1回45分で余談をまじえる余裕がないが、今度の本では余談も書いたそうだ。本全体の分量はふえていないので当然ながら、主題の範囲がしぼられ、大気と海洋の物理に関する本になった。地震・火山ははずされ、生態系についても体系的には論じていない(海洋の循環に関連して生物の役割が出てくるところはある)。章だては次のようになっている。
第1章 深海研究
第2章 地球の形 (奇数ページの下に書かれた題目は「水平な世界」)
第3章 明るい世界
第4章 宇宙から見た地球環境
第5章 温帯の気象
第6章 天気予報
第7章 地球浴場
第8章 熱帯の気象
第9章 季節変化と海洋
第10章 エルニーニョ
第11章 まれに起こる現象
付録 自転の効果
章の表題だけではわかりにくい第3章の話題は大気中の光の伝達(散乱を含む)、第7章の話題は、(海のある地球の大気中で起こる)蒸発・降水を含む水の循環である。大部分の話題は気象学・海洋学・気候学の基礎的な話題でありながら、著者の個性的表現があっておもしろいのだが、話題の配列は体系的でない。大気と海洋の力学を勉強するうえでいちばん基本的と思われる概念は第2章に出てくる。著者以外の人が授業の教科書として使うのはむずかしいと感じた。気象・気候の予備知識がない人がこの本を楽しむためには、先にほかの気象・気候の入門書を読んでおく必要があるかもしれない。あるいは、くりかえし読めばよいかもしれない。

大気と海洋の物理のうちでも、重点は流れと力学にある。温帯低気圧(第5章)、熱帯低気圧(第8章)それぞれについて、回転水槽実験を参照しながらしくみを説明している。コリオリの力の説明(付録)は気象学・海洋学を教える人はみんな苦労することで、著者の流儀は参考になる。気候のしくみについてはエネルギーの流れ・収支を中心に論じている。そこには惑星科学的観点もあるが、現実の他の惑星との比較は少なく、「地球の形が立方体だったら」(第4章)などの仮想的な想定の話がある。物質循環も扱っているがおもに水の循環に話をしぼっている。第1章には海洋中の生物の生存を成り立たせている物質の循環の話もある。とくに日本海について約百年に一度の嵐によるかきまぜがあるおかげで海底が無酸素にならないのだという話はおもしろいが、自分の知識として使うまでには他の情報源で裏づけが必要と思った。

第11章の「まれな現象」は、洪水災害を起こす大雨などを扱っている。それは不安定を解消するもので(その意味では地震も同様)、異常ではなく、一定の統計的頻度分布(たとえば、べき乗則)で起こるものだ、という認識のしかたを述べている。

地球温暖化の扱いは、本の表題がこれであるにしては驚くほど軽い。天気予報の章(第6章)で、気候の予測には海の予測も必要であることを述べているが、すぐに実況による答えが出る天気予報と違って数十年後の予測は検証によって改善されないのでむずかしいことを強調しているようだ。また災害の章(第11章)の初めでは、2013年の気候変動枠組み条約締約国会議でのフィリピン代表サニョ氏の言動を批判しながら、温暖化と台風の関係は簡単に言えないことを強調している。「温暖化で台風が強大化する」と主張する研究例はあるものの50年先を想定したシミュレーションであり、「すでに現われている」という主張への確信度は高くないのだ。おそらく著者は、気象災害をなんでも温暖化に結びつけたがる人のあいてをさせられて、それは違うのだと言う必要を感じたことが、わたしなどよりも多かったのだろうと思う。

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国立環境研究所 地球環境研究センター (2014) 地球温暖化の事典

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 03:15
  • 国立環境研究所 地球環境研究センター, 2014: 地球温暖化の事典。丸善出版, 435 pp. ISBN 978-4-621-08660-5.

気候変動枠組み条約の対象となっている「気候変動」とほぼ同じ意味(すなおな意味の「気候変動」よりは対象を限定)の「地球温暖化」についての基礎知識を提供する本。分量は統一されてはいないが平均5ページの85項目からなる。事典という名まえになっているが、用語解説が中心ではなく、多人数の分担執筆という制約のうちではあるが知識の体系的配列が試みられており、全部通して読むのに向いた本ではないものの、どちらかといえば入門教科書的なものだと思う。「ハンドブック」ということばの意味が必ずしもよくわからないが、もしかするとその表現がふさわしいかもしれない。A5判のペーパーバックなので持ち歩きにも便利だし、定価4800円(税別)は情報量のわりに安いと思う。

著者は国立環境研究所職員を中心とし、他の専門家にも依頼して分担執筆している。環境研はIPCCで言えば第2部会(影響と適応策)との関係が深いが、本書はそれだけでなく第1部会(気候変化の科学)、第3部会(「緩和策」)もしっかり視野に入れている。ただし緩和策・適応策の話題は、現場で使われる技術を開発したり普及活動をしたりする人ではなく、社会全体をにらんでシナリオを考える人や技術導入の効果を評価する人の視野から書かれていると思う。IPCCで3部会とならぶ位置づけになっている「温室効果ガス排出量インベントリ」(各国の排出量を統一した基準で評価したデータベース)がしっかり説明されていることはほかの本にあまりない特徴と思う。

欠点をあげるとすれば、環境問題を「地球温暖化」という問題枠組みの視野で切り取ってしまっていることだと思う。ただし、生物多様性や大気汚染については、それぞれの専門家も執筆者に含んだ企画となっているので、温暖化との接触部分に限ってはよく記述されていると思う。

発行が、IPCCの第5次報告書(AR5)が第1部会のぶんだけ出たところという、いわば半端な時期になってしまった。原稿は2013年中にまとめたらしいので、第1部会についてもAR5を反映するのは困難だったにちがいない。1.1節にAR5の図が使われているのは例外的で、1.2, 1.3節をはじめ多くのところでIPCCの材料を使う場合はだいたい2007年の第4次報告書(AR4)を使っているようだ。IPCC報告書よりもむしろオリジナルな研究を参照しているところもあるので、AR4以後の知見の発展が無視されているわけではない。おそらくAR4発行直後に企画されたが、執筆者の多くがそれぞれ忙しくて、時間がかかったのだろう。AR5が出ても基本は変わらないという自信があるのかもしれない。

ただし「気候工学」(ジオエンジニアリング)の話題は、ざっと見た限りでは見かけなかった。この扱いはAR4の視野を基本とした企画ならば当然と言えるが、AR5の視野ならば違ってきただろうと思う。

各章に何が書いてあるかの簡単な紹介を試みてみる。(内容を全部読んだわけではなく、項目名と項目内のセクション名を書き抜いてみたのと、興味のあるところを拾い読みしただけなので、認識が正確でないことがあるだろうことをおことわりしておく。)

1章「総論」では、気候システム・温室効果ガス・地球温暖化などの基礎概念の意味、地質時代からの気候の変動の事実と要因、気候変化の「予測」とその不確実性、影響と脆弱性、緩和策と適応策、IPCCとその報告書について述べている。

2章「温室効果ガス」は、気体の種類別に、大気中濃度、発生源(source)・sink (執筆者によって「消滅源」「消失源」という表現がある。この概念の日本語表現はいつも迷う[別記事]。)を述べている。また放射強制として働くエアロゾルもこの章で扱っている。

3章「地球システム」は、気候システムや生物地球化学サイクルを構成する主要部分それぞれについての自然科学的基礎知識を述べている。また人間活動がそれをどう改変しているかの要点も述べている。

4章「気候変化の予測と解析」は、おもにこの主題に関する方法・道具の話。社会経済・排出シナリオ、気候モデル・地球システムモデル、ダウンスケーリング、不確実性の評価と低減、気候変化の検出と原因特定が含まれる。また気候モデルによる計算の結果として得られた今後の気候変化の見通しも述べられているが、この章で扱う対象は気温変化に限られている。

5章「地球表層環境の温暖化影響」。
前半では、前章に続いて物理的気候システム(水循環、海面上昇、極端現象)と生物地球科学サイクル(海洋酸性化)の変化(すでに起きてこととこれからの見通し)が述べられる。ここまではIPCCで言えば第1部会的な話題がおもである。
後半では、高山帯、湖沼、沙漠・乾燥地域、島嶼・沿岸域について、温暖化の影響が論じられている。ここはIPCC第2部会的な、生態系または社会に対する影響の話題が主と思われる。本書の構成上、この章と次の6,7章との間で項目がどう切り分けられているのかは、ざっとめくっただけではわからなかった。

6章「生物圏の温暖化影響」。生態系の基本知識のあと、生態系の働き(とくに光合成、呼吸)、生物多様性、陸上生物、海洋生物、サンゴ礁に対する温暖化の影響が述べられている。

7章「人間社会の温暖化影響と適応」。水資源・水利用、農業、水産業、健康、沿岸域・小島嶼の社会システムに分けて述べられている。

8章「緩和策」。シナリオ分析や統合評価モデルの考えかたと、それを使った具体的な見通しの例が紹介されている。緩和策の内容は、CO2対策として需要側対策 (産業部門、民生部門、運輸部門)・供給側対策 (エネルギー効率向上、燃料転換、炭素隔離貯留)・森林減少の防止、CO2以外の物質の対策、政策的手段 (炭素税、補助金、規制的手段、排出量取引)、「見える化」に分けて論じられている。

9章「条約・法律・インベントリ」。国連気候変動枠組条約や国際機関について、また日本の法律および京都議定書目標達成計画について論じられている。また、IPCCの温室効果ガスインベントリでの扱いを中心に、温室効果物質の排出量を産業などの統計からどのように見積もるかが論じられている。

10章「持続可能な社会に向けて」。「持続可能な発展」の概念と、それをめざすさまざまな活動が論じられている。関連して、国連ミレニアム開発目標、「低炭素社会」と「循環型社会」、生物多様性と社会に関する論評がある。

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2014-02-25

山本 晴彦 (2014) 帝国日本の気象観測ネットワーク — 満洲・関東州

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 03:39
  • 山本 晴彦, 2014: 帝国日本の気象観測ネットワーク — 満洲・関東州。農林統計出版, 330 pp. ISBN 978-4-89732-284-1.

第2次大戦前から戦中、日本は今の中国東北部を実質的植民地として支配していた。そこで気象観測がされていたことは断片的には知られてはいたが、その内容を詳しく見る人は少なかった。

著者は、農業気象学者に分類されるだろう。2013年にはたてづづけに次の3つの本を出している(いずれも本書と同じ出版社から)。『満洲の農業試験研究史』、『農作物の光害 — 光害の現状と新しいLED照明による防止対策』 (編著)、『植物工場 — 現状と課題』 (編著)。最初のものは本書と一連のものとなる調査活動の成果とわかるが、あとの2つは大きく性格が違う。光害というのは、農作物には日照時間に応じて生育段階を踏むものがあるのだが、人が近くで街路灯などの照明をつけるとその調節が狂ってしまうのだ。そこで、人が必要なところには光があたるが作物にはあたらないような照明を設計することになる。植物工場というのは植物を室内の人工環境で育てることをさしている。著者の仕事はどちらかというとこのような技術開発が主らしい。このような違った仕事を同時に勢いよく進めていることには驚いた。

著者は山口大学農学部の教員である。1998年に中国東北部の松花江の洪水の調査をしたとき、現地の研究者は1949年の中華人民共和国建国後の観測値だけを使っていた。2002年、著者は経済学部の教員から大学に保管されていたかつての満鉄(南満洲鉄道会社)の資料を見せられ、それから各地に残されていた旧満州の気象資料のデータベース化を進めてきた。2012年、現代の観測値とつなげた解析結果を示し、これまで「偽満洲国」のこととして価値を感じてこなかった中国の気象機関も関心を示すようになった。

本書の特徴は、第1に、掘り起こされた多種類の気象資料のサンプル写真入りの紹介にある。まだ見つかっていないものをさがす手がかりにもなるはずだ。第2に、どういう組織に、どういう教育・訓練を受けた人が採用されて観測の仕事をしていたかが述べられている。ただし資料から直接わかる事実を述べているのであって、社会科学的に分析しているわけではない。また本書では、著者が作ったデータベースと、それを使ってわかった20世紀の気候変化の事実についても少し例示してはいるが、それを詳しく論じてはいない。

本書のいちばん重点と思われるのは、「満州国」が建国された翌年の1933年に設立された「中央観象台」とその傘下の観測所でおこなわれた観測やデータ報告出版(第5章)と、その情報も取りこんで日本の中央気象台や陸軍などで作成された出版物(第8章)だと思われる。「満州国」建国以前の観測は、ロシアが建設した東清鉄道(のち北満鉄路)でのソ連による観測(第2章)、日露戦争後日本が租借地としていた大連を中心とする「関東州」での日本文部省中央気象台傘下の機関による観測(第3章)、鉄道事業のほか農業開拓振興もしていた南満洲鉄道(満鉄)による観測(第4章)がある。

わたしはまだ本書を通して読んでいないが、拾い読みで気づいたことにふれておく。

当時の記録にどんな言語が使われていたか。「満洲気象月報」の凡例は漢語と日本語(漢字・ひらがな)の2言語で書いてある。これをはじめとする満州国観象台の出版物のデータ表のページは、数字といくらかのアルファベット(たとえば風速は英語の略記)以外はほとんど漢字なので漢語とも日本語ともとれるが、備考欄などの文は、かたかなまじりの日本語が見られる。著者が写真を引用したページだけで断定してよいとは限らないが、当時観測をしていたのは日本人と日本人によって訓練を受けた現地人だったということなので、1言語の場合は日本語が使われていたのだろう。

北満鉄路でのソ連による観測のデータ報告書は、ロシア語のほかにエスペラントが併用されているのが、ちょっと驚きだった。ただし、日本の高層気象台が(のちの表現でいう)ジェット気流の記載を含む観測報告をエスペラントで出したのも、イギリスのRichardsonが数値天気予報の本[読書ノート]の変数リストを英語とエスペラントから派生した言語Idoとの対訳で示したのも、同じ1920年代のことなのだ。

もうひとつ表現関係で意外であり注意が必要なのは、満州国のデータ表では、気温の単位は℃だが、氷点下は100をたした値で示されていたことだ。たとえば74.0は-26℃のことなのだ。(他方、満鉄の記録や関東州の記録は今の日本と同様にマイナス符号を使っている。) なお気圧と水蒸気圧の単位は mmHg だがこれは当時としては普通だろう。

折り返しのあとに目次をつける。(出版社のこの本に関するページ http://www.afsp.co.jp/syoseki-annai.html#teikoku の【主要目次】の部分をもとに、本を参照して加筆した。ここで「(秘)」とあるところは本では「秘」をまるでかこんだ形が書かれている。)
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2014-02-24

総合地球環境学研究所 (2014) 地球環境学マニュアル(1,2)

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 17:42
  • 総合地球環境学研究所, 2014a: 地球環境学マニュアル. 1. 共同研究のすすめ。朝倉書店, 105 pp. ISBN 978-4-254-18045-9.
  • 総合地球環境学研究所, 2014b: 地球環境学マニュアル. 2. はかる・みせる・読みとく。朝倉書店, 132 pp. ISBN 978-4-254-18046-6.

(これも本を読みおえないで書いている読書メモ。)

「地球研」として知られる総合地球環境学研究所は、2001年に設立された。主な活動は6年の時限のついた共同研究プロジェクトとして行なわれている。プロジェクトは2002年度から毎年いくつか始まっているのだが、最初のものが終わったあとに始まったものが終わったという意味で、2013年度で2周したことになる。その節目で、これまでの成果をまとめて世に示すべきだと判断したのだろう。いまどきの学術機関は、学術に新しい知識をつけ加えること、知識を社会に役立てること、活動していることを社会に明確に示すことを同時に求められ、限られた能力をどう配分するか悩むことになる。地球研は大学共同利用機関でもあるので、研究論文以外の形の成果の示しかたとして、これから関連分野の研究をしたい人に対する教材となる本を出すことに重点をおいているようだ。本書は、なぜか立本成文編著 (2013) 『人間科学としての地球環境学[読書メモ]とは別の企画になったが、そこにふれられていた『総合地球環境学』という複数巻の教材の本をつくる構想の変形したものなのだろう。

2冊ともB5判横書き。(『人間科学としての地球環境学』はA5判縦書きだった。)

第1巻は「共同研究のすすめ」とされている。地球研のプロジェクトはそれぞれ、複数の専門分科だけでなく従来の文科系と理科系の境を越える共同研究であり、また複数の国の人がかかわる共同研究だ。その経験をまとめれば、今後共同研究を進める人にとって参考になるにちがいない。しかし、共同研究のやりかたは簡単に一般化できるものではない。また(わたしは具体的に知らないのだが)、共同研究が期待どおりに進んだものもあれば、期待とはまったく違ったふうに進んだものもあるにちがいない。それを比較評価するのはたいへんなことで、ざっと見た限りでは本書ではそのような総括はされていないように思われる。

第1巻の内容は、形式上「水をつかうこと」「健康であること」「食べること」「豊かであること」「分けあうこと」「つながること」の6つの章にまとめられていて、各章には総論と、2つか3つのプロジェクト報告がある。この章のまとめかたには納得がいかないところがある。たとえば、第1章の「水をつかうこと」は、人による水資源の利用をさすと思われるが、白岩孝行氏の「水と鉄がつなぐ大陸と外洋」は、確かに川や海の水が主要な要素ではあるものの、人による水資源利用とはあまり関係なく、むしろ水産資源つまり食料のほうに関係がある。第3章「食べること」の渡邉紹裕氏の「地球温暖化と農業」は乾燥地帯の農業を扱っているのでこちらこそ水資源が主題と言ってよい。第6章「つながること」の沖大幹氏による「ヴァーチャルウォーターから見た世界水循環」は、生産過程で水を使った商品の貿易によって世界の国々がつながっているという話でもあるのだが、もちろん「水をつかうこと」の話でもある。むしろこのわかりにくさが全体として、こういう主題群はおたがいにからみあっていることを伝えているのかもしれない。第4章の主題「豊かであること」のここでの意味は、その総論の副題を参考にすれば「生物多様性と文化多様性」をさすと考えてよいようだ。

合計17のプロジェクトからそれぞれ4ページの報告がされているのだが、プロジェクトでやったことをすなおに報告したと思われるもの、代表者の観点でプロジェクトのねらいを構成しなおしたもの、代表者が最近重要と考えていることを中心に述べたもの、といった性格がまちまちである。巻の主題とされた「共同研究」に関する問いに答えようとしたと思われるものもそうでないものもあり、また章の主題に関する問いに答えようとしたと思われるものもそうでないものもある。

そういうわけで、まとまりが感じられない本だが、雑誌のようなものだとみなせば有用な材料が多いと思う。たとえば沖氏のvirtual waterとwater footprintに関する概念整理は『水危機 ほんとうの話[読書メモ]にも出てくるのだが、本書の4ページ分のほうが教材として使いでがある。

第2巻はかる・みせる・読みとく」は研究手法のマニュアルである。大きく7つの章に分かれていて、各章の初めに「なぜ…をはかるのか」といった題名の1ページの総論がついている。そのあと、見びらき2ページごとに1項目となっており、原則として1人1項目で、地球研の人だけでなく外の専門家(多くはかつての地球研プロジェクトメンバーではあったと思うが未確認)に執筆してもらっている。自然科学と人文社会科学にまたがってこれだけの手法を集めた本は珍しいと思う。自然(大気、水、大地、生物)の観測のほか、人間についても身体の計測、人口調査、行動調査などは「はかる」こととされているが、文化の調査は歴史史料の調査をも含めて「読みとく」こととされている。最後の章は「データ統合と可視化」とされているが、ここにはシミュレーションも含めた情報科学・工学的方法の応用がまとめられている。第2巻の題名の「みせる」はあまりうまくない用語選択だったと思う。この章の「可視化」を想定したものにちがいないのだがシミュレーションやデータベースは連想しにくいし、本書で扱われている可視化はどちらかといえば研究の中で使われる手法なのだ(研究成果を示すための方法とも無縁ではないのだが)。

編集方針が章ごとに違うところもあるようだが、各章の中では筋がとおっているようだ。第1巻とは伝えることの性格が違うから当然かもしれないが、第2巻のほうが本としてのまとまりがあると思う。

折り返しのあとに両巻の目次をつける。各部分の執筆者名を「/」のあとにそえる。
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廣田 道夫, 白木 正規, 八木 正允 編著 (2013) 高層気象の科学

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 13:01
  • 廣田 道夫, 白木 正規, 八木 正允 編著, 2013: 高層気象の科学 — 基礎理論から観測技術まで。成山堂書店, 228 pp. ISBN 978-4-425-51321-5.

(本を読みおえないで書いている読書メモ。仕事関係の本は初めから全部読む予定がなく必要が生じたとき参照するつもりで買うことがある。この本の場合、大学で気象学を教える際に、積極的に教材としては使わないのだが、質問を受けたときに紹介できるようにしておきたいと思った。)

気象学の教科書である。ただし、ふつうの気象学の教科書と比べると、対象から地表に近い「(大気)境界層」と呼ばれる部分が除かれ、(「境界層」に対する用語で言えば)「自由大気」に限られている。反面、オゾンに関する大気化学の基本が追加されている。また、自由大気の物理変数およびオゾンなどの化学成分の観測方法の紹介が比較的詳しい。

「高層大気」ということばは、(本書第2章にも出てくる)大気の鉛直構造のうちで熱圏をさすことがある。しかし本書の対象はそれではなく、成層圏と、境界層を除く対流圏である。かつて(20世紀初め)、地上にいる人が直接計測できる気象は境界層のものだけであり、自由大気の気象は「高層気象」(英語では「aerology」)だったのだ。

日本の気象庁には、現在の筑波学園都市の中に「高層気象台」(地点名は館野=Tateno)があるが、これは学園都市よりも古く、気象庁になる前の文部省中央気象台の時代の1920年にできたのだ。自由大気の気象観測の主役は気球に気圧計・温度計・湿度計・無線送信機をつけたラジオゾンデであり、高層気象台はその定時観測点のひとつであるほか、その観測方法の精度検証などをしている。また、成層圏のオゾンについて、太陽光の分光観測や、オゾンゾンデ(オゾン測定器を積んだラジオゾンデ)による観測を長期にわたって行なっている。本書の編者の廣田氏は(本書では明示されていないが)高層気象台長をつとめた人である。本書の話題の重点はここで行なわれているような観測にある。

本書の話題のもうひとつの重点は、多地点のラジオゾンデなどによる観測を使った気象状況の把握と予報である。その中では今も「地上天気図」に対して「高層天気図」と呼ばれる表現方法も使われている。実際の予報には数値予報が使われるので、その概略と、気象庁から航空への応用に提供されている具体的な図の紹介もある。

詳しい目次をこのあとにつける。分担執筆者名を「/」のあとに示した。
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2014-02-20

David Keith (2013) A Case for Climate Engineering

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 21:04
  • David KEITH, 2013: A Case for Climate Engineering (A Boston Review Book). Cambridge MA USA: The MIT Press, 194 pp. ISBN 978-0-262-01982-8.

気候工学の代表的研究者が個人としてしろうと向けに書いた読み物。メモをとらないで読んだあと、目次を書きぬいて、それから記憶によってメモを書いた。

気候工学というと「太陽放射管理(SRM)」と「二酸化炭素除去(CDR)」を含めるのがふつうだが、本書の対象はSRMに限られている。著者はSRMについては知識を公共財にすることが重要だと考えて学者としてかかわっている。CDRについてはCarbon Engineeringという会社の経営にかかわっていて、その件については公平な学者としての議論はできない、と、立場をしわけている。このしわけが有効かは疑問だが、著者がこだわっていることはわかる。

著者はもちろん地球温暖化が人類にとって深刻な問題になると考えているが、「温暖化はこの世の終わりを招く」のような議論は、「温暖化はうそだ」という議論と同程度にしりぞけている。

著者はおおざっぱに言えばSRM推進派ということができる。ただし、手離しの推進論をいましめることもしている。とくに、少数の推進論者による組織が(民間業界であれ役所であれ)できて自己維持・拡大をめざす事態になると危険だとして、SRMに関する研究や議論には多様な人が参加する必要があることを強調している。【この本には出てこないが、毎年開かれている「Geoengineering夏の学校」にも著者は積極的にかかわっている。】 また、わずかながらも明確な気候への効果が見られることをねらった野外実験の段階からは、国際法的な力のあるガバナンス体制が必要であることも述べている。

SRMのうち、著者が(まだ確実ではないが)実現可能性があると考える案は、成層圏へのエーロゾル注入であり、そのうちでも今後50年ぐらいのうちに可能性のあるのは、硫酸液滴である。(硫酸を成層圏に持っていく手段を複数考えているが、そのうち飛行機が有望だとする。なお、適切な大きさの粒子ができるためには、二酸化硫黄ガスをまくよりも硫酸蒸気をまいたほうがよいだろうとも言っている。) 本書の中では科学と技術を区別しているところといっしょにしているところがあるが、区別するならば、成層圏エーロゾル注入は、基礎科学というよりももう技術開発の段階だとする。ただし、成層圏オゾンへの影響については不確かさが大きいことを認め、慎重な予備実験が必要であり、それによって実施がさしとめられる可能性もあることを認識している。

なお、21世紀後半にできるかもしれない(投資する価値があるかもしれない)新技術の一例として、上下の面の太陽光吸収率を違えることによって大気中に浮遊しつづける人工粒子を考えている。ただしこの話には深入りしない。

SRMで「熱帯の降水が減る」「アジアモンスーンの雨が減る」という話は、温室効果強化をすべてSRMで打ち消そうとする設定の数値実験の結果に基づくものなので、そのままSRMの弊害と考えなくてよいという。そして、SRMは温室効果強化の半分程度までにとどめて、あとは「緩和策」(排出削減)と適応策とで対応するのがよい案だという。さらに、SRMは「緩和策」よりも即効性があるのだから、近い将来の実際の気候インパクトを減らすために、予備的実験で悪影響がないことが確認されたら、なるべく早い段階から徐々にSRMを入れていくのがよい政策案だと主張している。

SRMへの反対論が、いわゆる左翼、つまり人権の平等を主張する人々から出てくることが多いが、著者はそれは環境問題への誤解にもとづくものであり、左翼の筋を通すならば、貧しい人に重くかかってくる温暖化のリスクを軽減するために「緩和策」と並行してSRMも(予備実験で問題がないとされた場合に限るが)推進するのが順当な政策提言になるはずだという。著者にとって当然の前提として、かなりの技術への楽観論があるように感じられる。

また、今の左翼の多くがローカルな環境問題に注目して分権的政策を主張しているのに対して、著者はグローバルな環境問題に注目してそれは分権では解決しないと言っていて、話はかみあいにくいのだが、問題の所在は少し見やすくなった気がする。資本主義-社会主義(仮称)の軸と、集権-分権の軸は違うし、さらに集権の内容はいろいろあるのだ。著者はSRMに関する限り超国家的ガバナンス体制の必要性を述べるが、「緩和策」については市場に期待している(だから急速な排出削減政策は無理だと想定することになるのだが)。

また著者は、温暖化のリスクが問題になって久しいのに緩和策があまり進まないのは、功利主義的評価の限界ではないかと考えている。そこで、積極的に、気候自体に価値を認めることが必要ではないかと言っているようだが、このあたりの理屈は必ずしもよくわからなかった。とくに著者は、産業革命前の状態にもどすよりも、二酸化炭素濃度が高くて作物の生産性が高く、SRMによって温度は低く保たれている状態のほうが、世界の人間社会にとってよい気候だと考えているようだが、このようなオプションも含めた判断になると、世界の世論はどうにもまとまらないと思う。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。
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2014-02-02

貝塚 爽平 (1990) 富士山はなぜそこにあるのか、(2014) 富士山の自然史

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 04:01
  • 貝塚 爽平, 1990: 富士山はなぜそこにあるのか。丸善。
  • 貝塚 爽平, (1990) 2014: 富士山の自然史 (講談社学術文庫 2212)。講談社, 218 pp. ISBN 978-4-06-292212-8.

同じ講談社学術文庫で2011年に再出版された『東京の自然史[読書メモ]や岩波新書『日本の地形』などの著作もある地形学者・第四紀学者(1998年に亡くなっている)による、地形や第四紀に関する短い解説や評論を集めた本。『東京の自然史』に現われているのは改訂増補部分を含めても1979年までの知見なので、それ以後1990年までのupdateにあたる内容を含んでいる。

学術文庫はこれ以外にも、榧根 勇『地下水と地形の科学』(1992年『地下水の世界』NHKブックス)、日下 雅義『地形からみた歴史 — 古代景観を復原する』(1991年『古代景観の復原』中央公論社)、足利 健亮『地図から読む歴史』(1998年『景観から歴史を読む — 地図を解く楽しみ』日本放送出版協会、これは専門分野としては人文地理であるが)と、人々の生活する場の下にある土地の成り立ちに関する地理学者の本を次々に再出版している。ありがたいことだと思う。

しかし、『東京の自然史』は変えなかったのだが、ほかは題名を変えている。上記の3つの変えかたは必ずしも悪くないと思うが、(科学史の分野の本) 中山 茂『パラダイムと科学革命の歴史』(1974年『歴史としての科学』中央公論社)[読書メモ]はうまくないと思ったし、橋本 毅彦『「ものづくり」の科学史』(2003年『標準の「哲学」』講談社選書メチエ)[読書メモ]も疑問だった(この場合は副題『世界を変えた《標準革命》』はよいのだが)。そして『富士山の自然史』はひどい。この本で富士山を主題としているのは23章のうち第3章だけだ(ほかにも富士火山噴出物を起源とする堆積物が話題になっているところは多いが)。富士山に関する知識を得たくて注文した人はがっかりするだろう。

短編評論集であり、全体を通した主題は「地形」と「第四紀」という大きなものになってしまうので、本の題名として短編のひとつの題名をとるという旧版の判断はわかる。それにしても、著者の専門は台地を含む広い意味での平野なので(『平野と海岸を読む』(岩波書店)という著書もある)、富士山に関するものは代表的ではない。また、その章のむすびのことばは「富士山がどうしてそこにあるのか、の問いに的確に答えられる日もそう遠いことではないように思われるのである。」であって、題名の問いへの答えを期待した読者は欲求不満になってしまう。

わたしは旧版の題名には思い出がある。学生と話していて(国分寺崖線のことだったか、神田川のことだったか)、それならば貝塚先生の本に書いてあるという情報を提供したのだが、題名を『富士山はどこにあるのか』と言ってしまったのだ。わたしは、第3章は「富士山はプレート論から見てどんな位置にあるか」を論じていることを知って題名をそのように記憶してしまったのだが、地形もテクトニクスも専門でないわたしが言うと、「地図上で富士山の位置はどこか」という意味に聞こえてしまい、聞き手にはおかしかったようだ。

文庫本の『富士山の自然史』も、第3章にはかかわるがそれだけしか代表しないという点は変わらないのだが、第3章の表題でもないし、評論集よりも体系的な内容を想像させがちでもあるので、題名としては改悪になってしまった。題名をつけた人は、世界遺産に指定された富士山をおもてに出したほうが売れるだろうと考えたのかもしれないが、むしろ羊頭狗肉の詐欺だという悪い印象が、亡くなった著者にまで及んでしまうおそれがある。今からでも、もっとふさわしい題名になおしてほしい。

この本に限らず、本を文庫に入れる際に題名をつけなおすのは慎重であってほしい。ときにはつけなおしたほうがよい場合があると思うが、題名を決める権限は、本の内容をよく読んで、それを潜在的読者に伝える題名を考えることができる人に与えてほしい。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。各章について、あとがきにあげられている初出雑誌名を「@」に続けて示す。(残念ながら初出年は1970年代以後であることだけしかわからなかった。)
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Nate Silver [ネイト・シルバー] (2012) The Signal and the Noise [シグナル & ノイズ]

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 01:12
  • Nate SILVER, 2012: The Signal and the Noise: Why most prediction fail but some don’t. New York: Penguin Press, 534 pp. ISBN 978-1-59420-411-1.
  • [日本語版] ネイト・シルバー 著, 川添 節子 訳, 西内 啓 解説 (2013): シグナル&ノイズ –天才データアナリストの「予測学」。日経BP社。 ISBN 978-4-8222-4980-9. [わたしは日本語版を読んでいない。]

(わたしの「読書メモ」には、ときには、読み終えていないどころか、少ししか読んでいない本についても、コメントを書くことがある。これもそうだ。)

2012年12月、サンフランシスコへ行ったとき[別ブログ記事]、学会の中以外では理科系の話題の読みものの本にあまり出会う機会がなかった。空港の中の、基本的には雑誌を売る店に本が少しあった。この本は新刊のハードカバーで、話題は数学らしく、めくってみて気象と気候の話もあったので、買ってしまった。気候のところは、温暖化否定論ではないことはわかったが、あまりピンとこなかった。

2013年1月、RealClimate (http://www.realclimate.org )というブログで、その主宰者のひとりであるMichael E. Mannさんが、この本に関する読者のコメントに答えていた。この本は気候の予測(ここではいわゆる温暖化予測をさす)のしくみを理解していないのが残念だ、と言い、自分がHuffinton PostのBlogに書いた書評FiveThirtyEight: The Number of Things Nate Silver Gets Wrong About Climate Change(2012-09-24)を紹介していた(ブログ記事の題名には冗談が含まれていて、Mannさんがまちがいの数をかぞえたわけではない)。Silver氏の気候に関する議論のまずいところのうちいちばん重要なことは、気候モデルは物理法則に基づくモデルなのに、Silver氏は統計学に基づく予測に関する知識をそのまま適用していることだ。

それでわたしは読む本のうちでこれの優先順位を下げてしまった。読みたい本はいくらでもあるので、まだ通して読んでいない。

2013年末近くになって、日本語版が出た。2014年2月1日、複数の人がTwitterで、shorebirdさんのブログの[2014-01-27 書評「シグナル&ノイズ」]を紹介していた。結びは「全体として数理と実務のバランスがとれた好著だと思う」となっている。どうやら、統計的予測に関する限り、よい本であるらしい。

2014-01-24

Olivier Darrigol (2005) Worlds of Flow / 流体力学の発達史

カテゴリー: dokusyo memo / 読書メモ — masudako @ 23:04
  • Olivier DARRIGOL, 2005; paperback 2009: Worlds of Flow: A history of hydrodynamics from Bernoullis to Prandtl. Oxford: Oxford University Press, 356 pp. ISBN 978-0-19-955911-4 (pbk.)

流体力学は気象学にとって必須の基礎のひとつであり、わたしが大学院生時代(1980年代)に勉強した知識のうち大きな部分をしめる。その中では、人名がついた法則、定理、方程式、近似、波、渦、不安定現象、「数」(無次元量)などにたくさん出会った。しかし名まえが出てくる人物たちのかかわりかたはほとんど知らないままだった。

たとえば、流体力学の運動方程式のたてかたに、ラグランジュ(Lagrange)型とオイラー(Euler)型というものがある[別ブログ2012-04-17の記事]。流体の動く小部分(流体素分)について式をたてるのがラグランジュ型、空間座標に固定した位置の数量について式をたてるのがオイラー型なのだ。これはほんとうにラグランジュとオイラーが考えたことなのか、それはどこに最初に示されたのか、知りたいと思ったが、わたしが見たかぎりの流体力学の教科書では見あたらなかった。オイラーやラグランジュが考えたことについて彼らの著作にあたって研究している有賀暢迪(ありが のぶみち)さんにたずねたところ、流体力学の件ならばDarrigolの本にあるはずだということだった。(わたしがその前回にこの件を疑問に思ったときにはまだなかった本だ。) すぐ注文したのだが、実際に読むのが2年近くあとになってしまった。本書1章によれば、「オイラー型」はEulerの1755年の論文、「ラグランジュ型」はLagrangeの1761年の論文と1788年の『解析力学』の本が代表的出典と言えるようだ。しかしEulerは1751年に書かれ1760年に出版された川の流れの論文では今でいう「ラグランジュ型」の扱い、Lagrangeは1781年の論文では「オイラー型」の扱いもしている。

著者はフランスの科学史家である。対象となる時代の文献を多数参照している。ただし本書での数式は現代のベクトル・テンソル表現により表記を統一している。昔の表現を引用して説明を書いたらなん倍もの長さになるだろう。

記述対象の時代が1930年代までなので、わたしが直接著作を読んだ人はほとんど出てこない。法則などに名まえがついている人物が次々に現われる。(他の事例では実際の功労者と違う人の名まえがつくことが多いと聞くが、本書で気づいた限りの事例はいずれも実際貢献した人であるようだ。独立発見のうちだれを選ぶかという問題はあるが。) 初めて知る人名もあるが、話題はつながっているので、どこも読みとばす気になれなかった。ただし数式は理解しようとつとめないことにした。断続的にだが10日かかってようやく読めた。これまで名まえしか知らなかった1930年以前の科学者たちについて遠近感ができた。

流体力学は、fluid dynamics、fluid mechanicsともいうが、本書ではhydrodynamicsとしている。ひとつには、著者が本書の主題を設定するのに際してが重要な役割を果たすような話題をはずしたことを反映しているようだ。もうひとつには、これが本書の対象時期の初めから使われていたことばなのだ。Daniel Bernoulliが1738年にHydrodynamicaというラテン語の本を出した。すでにhydraulics (水理学、今でも土木工学の分科としてある)とhydrostatics (水の静力学、今は分科名としてはないが形容詞形はプロセスの分類に使う)があって、それをつなぐ学問を構築しようという意図があったらしい。7章の話はおもに空気を扱っておりaerodynamics (空気力学)とも呼ばれ、航空という需要と、風洞という技法があって発達した分野だ。これはhydro-とは別に扱うことも考えられると思うが、本書にとっては、「物体が水の流れから受ける抵抗」という二百年ごしの懸案の解決のきっかけが空気力学から得られた、という結果的事情があったので必須の部分になっている。ただし航空や気象の話題はこの文脈にからむものだけを視野内に入れ、あとは省略している。

Newton力学を今も使われている微分方程式の形に定式化したEulerやLagrangeによって、流体の基本方程式も定式化された。そして、水路や管の流量を知りたい、船や橋脚に働く抵抗を知りたいなどの社会的需要もあった。研究者の多くはそれぞれに応用を意識したが、理論が応用の需要にこたえられる局面は非粘性では「波」、分子粘性を加えても「細い管の流れ」に限られた。応用の水力学は理論とは別に経験則によらなければならない時代が長く続いた。ようやく1930年代に、水の抵抗を含む多くの問題について、理論と応用とがつながってきたのだ。

第1章「力学の方程式」。18世紀ヨーロッパ。
Daniel Bernoullが、容器の水位と管から流れ出る流速の関係を、「活力」(のちの概念で近いのは力学的エネルギー)によって説明しようとし、今も「ベルヌーイの法則」と呼ばれる関係を導いた。その父のJohann Bernoulliも重要な仕事をしている。
d’Alembertは、その名で知られる力学の原理を流体に適用した。潮汐力が風を起こす理屈を考えた(あとから見れば不完全な考えだが)。物体のまわりの流れについては、物体におよぼす抵抗が(実験ではあるのに)理論的にはゼロになるというパラドックスを示した。本書の二百年ごしの問題というのはこれに始まるものだ。
そして上に述べたようにEulerとLagrangeが連続体の運動方程式の表現を確立した。
彼らがおもに速度ポテンシャルのある流れ(渦なしの流れ)を扱ったために、その後約百年間の理論家の関心はそれに集中してしまった。

第2章「」。18世紀末から19世紀のフランスとイギリス。
初期の流体力学の理論は、水の自由表面にできる波への応用にはすぐに役にたった。波の復元力はおもに重力で、波長の短いものでは表面張力がきくものもある。その大部分は、ちぢまない流体、渦なし、粘性なしという理想化で扱うことができた。孤立波(有限振幅であることが必要)も早い段階で(Scott Russellによって)課題として出されているが、大部分の研究は、微小振幅の波の理論(線形論、弱い非線形論)であり、三角関数成分に分解するフーリエ解析の方法とともに発達した。
潮汐の計算はLaplaceによる厚さ一定の計算から、海底地形を考慮したものに発達した。

第3章「粘性」。19世紀のフランスとイギリス。
粘性とは流体内部の摩擦である。Eulerの運動方程式に粘性項を加えたものをNavier-Stokes方程式という。これにはフランスのNavierのほかCauchy, Poisson, Saint-VenantとイギリスのStokesがそれぞれ貢献している。忘れられて再発見されたようだ。ここに出てくるフランス人の学者は、いずれもÉcole Polytechniqueで教育を受け、そこまたはÉcole des Ponts et Chaussées (土木学校)そのほかの応用技術の高等教育機関で働いた人だ。ただしNavierは応用志向だったのに対してCauchyは数学的理論家、というように各人の志向の違いはある。Navierは分子運動論的な考えをもとに直観的に応力の形を考えた。連続体の内部に働く応力として定式化したのはCauchyの功績といえそうだ。
イギリスではこの分野の研究は遅れて始まった。Stokesは、測地に使われていたふりこの空気による遅れを定量したいという動機から流体から固体に働く力を考えるようになった。
Navier-Stokes方程式で、細い管の流速はかなり説明できるようになった。しかし開水路には役にたたず、水理学はあいかわらず経験則にもとづくものだった。

第4章「」。19世紀後半のドイツ。ほぼHelmholtzひとりの仕事をめぐる話題。
Helmholtzは感覚の物理、生理、心理にまたがる関心をもっていた。その例としてパイプオルガンの音を扱い、管の境界条件に合う振動解を求める努力をした。1-3章に登場した人々と違って、Helmholtzは流体の運動が渦運動を含むのは当然ととらえていた。5章に登場する人々と逆に、電磁気学から流体力学への類推をした。渦度が集中した渦面(vortex sheet)があり、そこには流れの不連続もあると考えた。2次元の問題を複素平面でとらえる方法も開発した。等角写像の特異点で速度が不連続となる。
気象にもたびたび関心を示した。大気は渦に満ちたものであると考え、不連続も重視した。熱力学の発達にも貢献したHelmholtzのことなので当然のことながら、熱がかかわるプロセスも重視した。
-嵐の原因にEspyの対流説を受け入れたうえで低気圧性渦と結びつけた(これは今も有効な考え)。
-大気大循環に大規模な不連続面を考えた(これは今から見ると正しくないがBjerknes親子の前線論のさきがけとはいえるだろう)。
-密度が不連続な2層の間で波が急激に発達する条件(今の用語でKelvin-Helmholtz不安定)を示した。

第5章「不安定」。19世紀後半のイギリス。
この章ではいろいろな非定常流や渦に満ちた流れの研究が進んだことがとりあげられている。
不安定という概念の狭い意味では、なめらかな流れに細かい摂動が加わるとき、摂動が増幅する場合に、なめらかな流れが不安定なのだ。この意味での主要な成果としては、平行流は流速プロファイルに変曲点があると不安定であるというRayleighの理論がある。
ただし、William Thomson (Kelvin)をはじめイギリスの多くの学者のおもな関心は、現実の水や空気よりも、光・電磁気をエーテルという流体の現象として説明すること(のち相対論によって否定された考え)にあった。

第6章「乱流」。19世紀のフランスとイギリス。
19世紀のフランスでは、水路や管への応用のため、実験にもとづく研究が行なわれた。流速が速くなると流れが乱れ、抵抗の流速依存性の形が変わることが認識された。Saint-VenantやBoussinesqが理論化を試みた。
19世紀後半のイギリスで、おもにReynoldsによって、実験を説明する理論を考える態度で研究が進んだ。粘性ゼロの極限と粘性なしの問題の解とは違うこと、渦の集団が粘性のように働くこと(Reynolds応力の考え)、数量の比が重要であること(次元解析の考え)、そしてのちにReynolds数(Re)と呼ばれる慣性項と粘性項の比に臨界値がありReが小さいと層流、大きいと乱流になることを示した。

第7章「抗力と揚力」。重要な部分は20世紀の最初の3分の1くらいのドイツのPrandtlを中心とする人々。
物体のまわりの流れについて、19世紀フランスのSaint-VenantやBoussinesqは、層流の場合については理論的に、乱流の場合は経験的に扱った。
Helmholtzは不連続面(渦面)を考えた。
船が動くときの水の抵抗は、船が遅いうちは船の構造や積載量に比べて重要視されず、蒸気船の時代になって重要視されるようになった。イギリス科学振興協会(BAAS)が1831年に発足するとすぐにこの課題に関する委員会がつくられた。それをきっかけにRankineやFroudeがおもに模型実験による研究を進め、実用になる式が得られたが、それは実験式であり理論はしっかりしていなかった。
20世紀初め、PrandtlはまずHannover工科学校(Techniche Hochschule)、のちGöttingen大学で、風洞実験と理論による研究をした。境界層や混合距離理論の概念を構築し、翼のまわりの流れと抵抗が求められるようになった。(翼の後面で流れの剥離と呼ばれる現象が起こる条件も研究されたが、剥離したあとの流れについては今もよくわからない。)
飛行機の開発は、初期のWright兄弟などは実験はしたがまったく経験的だった。PrandtlおよびイギリスのLanchesterの研究成果が広まって、航空の科学と技術が結びついた。

第8章「結論」。
(力学、電磁気学、熱力学は基礎が発達してからすぐ応用ができたが) 流体力学は、現実世界への応用の期待があったにもかかわらず、基礎方程式から、高いReynolds数のもとでの抵抗の式が得られるまで、約2世紀かかった。あとでわかった困難として、無限の自由度、非線形性、不安定性があった。(不安定性は他の力学では特殊現象だが、流体ではありふれたことなのだ。) 理論も直観もあまり役にたたず、具体的現象に手がかりを求めた。
応用から基礎への影響が(著者によれば、他の分野に比べて)重要だ。影響の与えかたには、細かいほうから、 新しい近似などの方法、新しい派生的概念、基礎の再構成、基礎の置きかえがある。
「このような学問の発達のしかたは、Kuhnの通常科学にも科学革命にもあてはまらない」と著者はいう。しかし、わたしの考えでは、本書に書かれた発展全体を巨視的にみれば「パラダイムをもつ科学の誕生」であり、細かく分けて見れば多くの局面で「支配的発想の行き詰まり→周辺の他分野からの新発想の導入→支配的発想の交代」という「パラダイムの交代」として認識できることが起きていると思う。

気象学の立場から見ると、気象学に応用されている流体力学の前史として、Navier-Stokes方程式に加えて、Helmholtzが考えたことと、Reynoldsが考えたこと、乱流境界層という考え、境界層の流速プロファイルがある理想化のもとで対数型になること(von Kármán, 1930年)などは重要だ。
しかし、気象学の発達を述べるならば、本書が対象とする時期と重なる1930年代までの動きとして、次のものごとを追加する必要があるだろう。
まず気象学に含まれる分野の動きとして
-V. Bjerknesによる物理的気象観。 渦や不連続線の概念はHelmholtzからつながるのだと思う。
-Richardson (1922年)による基礎方程式に基づく予測型計算の構想。(Richardsonは大気を渦に満ちたものととらえていた。どちらかといえばReynoldsからつながるのだろうか? なお、1922年の本では地表面での摩擦やエネルギー交換も論じているのだが、思えばまだその定量化に使える境界層理論は未完成だったのだ。)
それから、基礎の流体力学に含まれる分野の動きとして
-G.I. Taylorとその後の英語圏(あえて中心地をあげればCambridge)の流体力学
-ソ連のKolmogorovの確率過程論、それが合流した乱流理論
をおさえておく必要があると思う。

折り返しのあとに、詳しい目次をつける。
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