段 若渓, 姜 会飛 主編 (2002) 農業気象学

  • 若渓, 会飛 主編, 2002: 農業気象学 (面向21世紀課程教材 Textbook Series for 21st Century)。北京: 気象出版社 (China Meteorological Press), 275 pp. ISBN 7-5029-3289-8. 定価 16.00 元。

わたしは日本の大学で日本語で授業をしているのだが、受講生のうちには中国語育ちの人もいる。授業とだいたい同じ内容を中国語で書いてある本を紹介できるとよいと思った。中国にはそういう本はあるにちがいない。わたし自身、2009年に昆明に行ったときには市内の本屋で大学の理科系の教科書と思われる本がたくさん売られているのを見ている。しかしわたしが買ってきたのは、日本語の本では読めそうもない、専門的または地域的な内容をふくむ本ばかりだった。日本の大学図書館の目録や、中国の本をあつかっている日本の通信販売のカタログを見ても、同様で、初級の学生にすすめられるものがみあたらない。(中国の通信販売で日本に輸出してくれるところがあるかもしれないが、まだしらべていない。)

ただし、研究所につとめていたとき、中国出身の同僚が任期切れで研究所をはなれるときに使わないので置いていった本のいくつかを、わたしがひきとっていたのを思い出した。気候学や気象学の入門書はなかったが、農業気象学の初級教科書があった。2002年出版なので、同僚が学生のときに使った本ではなく、日本で研究職についてから中国に短期的に帰ったときに買ったかもらったものにちがいない。

めくってみると、大気放射(本書の表現では「輻射」)のところなど、農業気象学というよりも気象学の教科書のようだという印象を受けた。章構成は次のようになっている。章の表題と内容のキーワードを日本語にして示す。

  • 第1章 大気 (組成、鉛直構造、大気汚染)
  • 第2章 放射 (太陽放射、地球放射)
  • 第3章 温度 (気温、地温)
  • 第4章 水分 (水蒸気、蒸発、降水、土壌水分)
  • 第5章 気圧と風 (大気循環)
  • 第6章 天気 (気団、前線、天気予報)、災害をもたらす天気 (乾燥、寒波、台風など)
  • 第7章 気候 (気候帯・気候型、気候変化)、農業気候
  • 第8章 農業への気象の応用

このうち最後の第8章の全体と、それまでの各章の最後の節(第7章では最後の2節)は、農業への応用をあつかっている。それ以外の大部分は、気象学や気候学の基礎知識を述べており、理学系の気象学の教科書とあまり変わらない。なお、第4章の土壌水分の話題と、第7章の小気候(作物の草たけくらいの空間規模の話なので日本語ではむしろ「微気候」)の話題は、基礎的なことも、農業への応用の節のほうに書いてある。

執筆者は「主編者」2人をふくむ16人で、主編者は中国農業大学、他の人も大部分は中国各地の農業大学や大学の「農学院」の所属で、農業気象を教える教員らしい。おそらく、農業大学の学生が気象学にふれるのは「農業気象学」という科目が最初になるので、その教科書のうちで気象学の基礎もおしえる必要があると考えたのだろう。

わたしはこれまで、日本語で書かれた農業気象学の教科書を、必要を感じたところを拾い読みしたことはあるが、全体像をつかむ読みかたをしたことがないので、農業気象学の教科書群のうちでの本書の位置を評価することができない。ただ、出版社が国家気象局(気象庁に相当する)と関係が深いところなので、農業気象学のうちでは気象庁の業務に近い話題にかたよっている可能性はあると思う。

気象学の教材として、2002年現在としてみても、最新とはいえない。グラフは1980年代までの共産圏にありがちな手がき製図のスタイルだ。グラフの出典となる参考文献は、共産圏でなく英語圏のものがおもだが、(わたしも学生のときにまなんだ) 1980年前後の教科書類が多い。だからといって、いまの知見からみて明確にまちがっているといえるものはなく、不易の題材を選んでいると思う。

中国語の用語が何をさすかは、漢字からけんとうがつくが、日本語と同じとはかぎらない。気づいたところをあげると、「蒸発」「蒸騰」「蒸散」が区別されている。「蒸騰」が植物の葉から出るものなので日本語でいう「蒸散」、本書の「蒸散」は日本語でいえば蒸発と蒸散をあわせた「蒸発散」にあたるらしい。また、天気のところで「気旋」は英語のcycloneで低気圧、「反気旋」はanticycloneで高気圧にあたる。「鋒」はfrontで前線、「槽」はtroughで気圧の谷である。

内容を読むことはできていないが、目次の書きぬきをしてみた。本書の目次には章のひとつ下の節のレベルまでが書かれているのだが、ここにはもうひとつ下の太字見出しのつけられた小節のレベルまでの目次を、記事の折り返しのあとにつけておく。【残念ながら、わたしがパソコン上での中国語文字の入力ができる態勢をまだととのえていないので、漢字を日本語で使われている字に置きかえて入力している。日本語文字セットに見つからない文字は、暫定的に字形を分解して表現し「[ ]」でくくってある。さらに読みをピンインでそえる場合もある。原文にはわかちがきはないのだが、わたしの判断で空白を入れて語のきれめがわかるようにした。「的」はほぼ日本語の「の」、「与」と「和」は「と」(英語ならば「and」)にあたる。読点は、中国語では「、」を列挙に、コンマをふつうのくぎりに使うので、その区別をのこすように注意した。】

Continue reading

山本 武夫 (1976) 気候の語る日本の歴史

  • 山本 武夫, 1976: 気候の語る日本の歴史 (そしえて文庫 4)。そしえて, 245 pp.

著者自身が、過去に人が書いた記録を材料として、現在にいたる約二千年間の気候の変化・変動を研究したことを、しろうとむけに解説した本だ。

1976年に大学生だったわたしは、この本を新刊で見たと思う。買って持っていたと思っていたのだが、見あたらない。2018年10月、図書館で借りて読んだ。読んだことの大部分は、わたしが記憶していなかったことだった。読んでから忘れたのか、しっかり読まなかったのか、学生のころのわたしの能力では消化できなかったのかは、よくわからないのだが。

同じ著者が1978年に出した『気候と歴史』 (鈴木 秀夫『気候と文明』と合本)については、2014年に読んで[読書メモ]を書いた。

本書によれば、著者は、1911年、山口県に生まれた。大阪大学で物理を学んだ。そして中央気象台に就職したらしい(そのことは明示されていないが、和達清夫さんのもとで研究に従事したと書かれている)。それから山口県の専門学校の教員になった。【担当した教育内容が書かれていないが、学歴から推測すると、工学の基礎としての物理だろう。】その学校が改組されて、山口大学となった。専門学校教員のころに「内地留学」で東京で研究をしたことがある。山口大学では初代学長の松山基範さん(古地磁気の逆転を示した人)の影響を受けた。山口大学を退職したあと、日本学術振興会の流動研究員として、東京大学史料編纂所に滞在したことがある。本書の出版のときは、徳山大学教授だった。

著者が研究成果を出してもほとんど注目されなかったことが多かったのだが、そういうなかでいくつか、別の方法で、あるいは別の地域を研究している人から、結果が似ていることを指摘され、高く評価された場合に、その結果について自信をもってしまったようだ。

  • カナダの E. R. ホープが著者に伝えた、中世のいわゆるヴァイキングの活動。とくに、イングスタットが1961-63年に発見したニューファンドランドの遺跡が炭素14年代によれば10世紀末で、「ヴィンランド」伝説に対応していた。この時期に北大西洋は温暖だったにちがいない。著者が桜の花見の日付そのほかから推定した日本の気温でも、同じ時期が温暖だった(第2章)。 【北大西洋と日本で温暖だったことは確からしい。ただし、本書がそう主張しているわけではないが、世界全体の温暖期とはかぎらないことに注意が必要だと思う。】【なお、第2章の表題になっているのはメキシコのカリフォルニア湾地方の「メイヨー」というところの先住民の伝説で、ここにヴァイキングが来たとは信じがたいのだが、大西洋岸でヴァイキングを迎えた人びとがここまで移住したということならばありうるのかもしれない。】
  • Fairbridgeによる海水準変動曲線。世界のうち地殻変動の少ない海岸地帯の堆積物(例、フロリダの泥炭)から求めたものだ。9-12世紀は「ロットネスト海進」とされる高海面期で、著者が桜などから推定した日本の温暖期に対応していた(第4章)。2-3世紀は「ローマン=フロリダ海退」とされる低海面期で、著者が朝鮮の災害記録などから推定した東アジアの寒冷期に対応していた(第5章)。【当時、Fairbridgeたちはこの海水準変動曲線が世界を代表するものと考えていたようだし、著者は絵図などの情報から日本の海水準も同様だったと論じているが、いまでは代表性はずっと不確かになっていると思う。近ごろ海水準の専門家が書いたものには「ロットネスト海進」を見かけないのだが、専門外の人が書いたものに見かけることがある。本書からの影響だろうか。】
  • 関連して、Brooksがまとめたナイル川の洪水水位が、2-3世紀には時系列グラフの谷になっている。著者は因果関係を、ユーラシア大陸上のジェットストリームが強いと、東アジアの夏が冷涼多雨になるのとともに、インドモンスーンが弱く、したがってナイル川上流(北半球側)の夏の雨が少ない、と推測している。
  • L. M. Libbyによる、屋久杉の木質(おがくず状にして分析)の酸素同位体比。Libbyは冬(1-3月)の気温に対応すると考えていた。著者が桜の花見の日付あるいは冬の降水日数のうちの雪のわりあいから推定した近畿の2-3月ごろの気温と、時系列としての対応がわりあいよかった。数十年のずれがあるが、現代の気温でも同程度の地域差がある(第7章)。【日本の年輪の酸素同位体比については、近ごろは、中塚武さんが、夏の乾湿に対応すると考えている。】

本書のこのような件の記述を、いまのわたしから見ると、根拠があまりたしかでないのに、自分が得た結果に自信過剰になってしまったようだと思うところが、あちこちある。(『気候と歴史』の題材もかさなるのだが、わたしはそちらの本は自信過剰と感じなかった。出版社の編集者の著者に対する要請の態度がちがったのだと思う。)

本書では第3章に書かれているのだが、著者はまず、気象観測のある期間(1885年以来の80年間。開始のおそい場合は70年間のこともある)、10年以上の時間スケールで見た日本の気候変動の特徴を要約した。

10年程度の平均状態が、厳冬・多雪と酷暑・寡雨の時期、暖冬・寡雪と冷夏・多雨の時期のあいだで数十年周期で振動しているように見える。著者は「厳冬・多雪 – 酷暑・寡雨」を「冬のモンスーンの強いときは夏のモンスーンも強い」とまとめている。ただし、モンスーンが強いとは、冬は、北西の季節風によって、日本は寒く、北陸で積雪が多いことであり、夏は、亜熱帯高気圧がはりだし、中部日本では雨が少なく、東北日本では高温になることである。天気図の低気圧の頻度や、富士山の風速もしらべて、著者はこの変動の原因を、偏西風(ジェットストリーム) の強さとそこに生じる「超長波」の谷や峰の位置だとしている。ジェットストリームが弱いと、(冬も夏も)谷は日本の西に寄る。それが著者が「モンスーンが強い」とよぶ状況がおきる条件なのだ。

気温の80年の長期傾向は、夏も冬も上昇で、10年平均状態の振動では説明できない。なお、夏と冬とで位相がずれており、1月は80年間をつうじて上昇だが、7月は1911-50年にピークがある。著者は1月の低気圧頻度、7月の北太平洋高気圧のはりだしを見て、夏冬とも、気圧配置が全体として北にシフトすることが気温上昇に対応していると見ている。これはジェットストリームの平均位置の南北シフトともみられる。

【観測記録をさらに60年ぶんほどのばせるようになり、その新しい時期については上空の観測値もつかえるようになった、今の目でみて、この知見はどのように見なおされるだろうか。わたしはすぐには答えられない。現代の知見の断片としては、エルニーニョ・南方振動がラニーニャの状態にあるとき、日本は厳冬・酷暑になりやすい、ということはあるが。】

著者による過去の気候復元推定としては、次のようなものがある。

  • 日記類の、桜の花見の日付から、京都の2-3月の気温を推定した。対象時期は室町時代と平安時代だ(第1・2章)。
  • 日記の、11-3月の降水日数のうちの雪の日のわりあいから、近畿の冬の気温を推定した。京都盆地のうちでも場所によるちがいがあり、個人差もあるかもしれないので、較正がむずかしく、本書ではひとまず桜の満開の日付による推定を信頼して2-3月の気温に換算している(第7章)。
  • 災害記録。14-16世紀の日本については『日本災異誌』から、飢饉、洪水、霖雨、大風、かんばつ、江戸時代の東北日本については『岩手県災異年表』から、霖雨、洪水、飢饉の件数をかぞえ、夏の気温と雨について推測している。(東北日本に関するかぎり「飢饉」は冷夏によるものだろうと推測して気候の情報として使っている。あとで見るように、西南日本ではそうとはかぎらない。) 1-7世紀の朝鮮については、1145年に編纂されたものだが記載対象の時代の記録にもとづくと推定される『三国史記』から冷夏と夏のかんばつを抽出し、「冷夏件数/(冷夏件数+かんばつ件数)」を「冷涼指数」としている(第4・5章)。
  • 著者のオリジナルではないが、朝鮮のソウルでは雨量が観測されており、その1770年以後の記録を和田雄治が編集・較正しているので、それも使っている(第4章)。

著者は気候と社会変動の関連に議論を進めている(第5章)。

2-3世紀、中国の史書である『三国志』には飢饉と農民反乱の記録はあるが気候への言及はない。(225年の冬に淮河が凍ったという情報はある。) しかし朝鮮の『三国史記』に冷夏の情報がある。著者はおそらく中国の黄河流域も冷夏で飢饉になったと推測している。その状況はおそらく東アジアに共通であり、魏志倭人伝の「倭国大乱」も冷夏の多かった時代だから社会変動が大きかったと推測している。【それに続く邪馬台国の場所に関する議論は、しろうと談義だと思うが、「小氷期」的な気候のもとで「高冷地」が繁栄したとは思えない、という部分は専門家判断といえるだろう。ただし大和盆地を(九州の海岸部に対して相対的にだが)「高冷地」とみなした判断には疑問を感じる。】

日本の江戸時代については、黒正厳『百姓一揆の研究』から農村騒動の回数、関山直太郎『近世日本の人口構造』から東北7国の人口の全国の人口に対する比を示している。日本の農村騒動は、17世紀中ごろから増加傾向があるが、それにくわえて変動があり、天明と天保の飢饉のころに極大となっている(その中間ではやや少ない)。東北日本の人口は、天明と天保の飢饉のあとにそれぞれ落ちこみがある。なお、九州の人口の全国の人口に対する比は、18-19世紀を通して漸増傾向だが、1786-1834年には停滞している。天明・天保期の気候は九州の人びとにもこのましいものでなかったが、東北ほど深刻ではなかった、と著者は論じている。

日本の中世(14-16世紀)のうちで、15世紀は、『日本災異志』によれば、飢饉・洪水・霖雨・大風が多かった。そして、中村吉治『徳政と土一揆』によれば、土一揆も多かった。

【気候と社会との関連について、本書の議論は、先駆的なものだったと思うが、今の目からみて正しいとはかぎらないだろう。】

第6章に出てくるのは、防府を流れる佐波川の埋もれ木の話だ。歴史記録から、1186年ごろに東大寺造営のために切り出されたものと推定された。木越邦彦さん(学習院大学)による炭素14年代もそれにあう。仮に切られたのが1186年だとすると、1180年にあたるところに傷があり、鎌倉と京都で記載された暴風雨が台風だとすると説明可能だ。年輪幅には変動がある。最後の10年間をA、そのまえの11年間をB、さらにまえの12年間をCと時期をわける。木の成長がよいのはBの時期だ。さきの年代の仮定のもとで歴史記録によれば高温で雨が多かった。平家の最盛期にあたる。農業生産にも適した天候だったのだろう。Cの時期は成長が悪く、低温・多雨だった。Aの時期も成長が悪いが、こちらは高温のかんばつがおきていた。【この件は、本書執筆中に進行中の研究だったらしく、ここでの記述は確定した結論ではないようだ。おそらくその後に論文になったと思うが、まだ確認していない。】

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading

福沢 諭吉 (1868) (訓蒙)窮理図解; 桜井 邦朋 (2005) 福沢諭吉の「科学のススメ」

  • 福沢 諭吉, 1868: (訓蒙)窮理図解
  • 福沢 諭吉 著, 中川 眞弥 編, 2002: 福沢諭吉著作集 第2巻 世界国尽、窮理図解。慶應義塾大学出版会, 418+44 pp. ISBN 4-7664-0878-0.
  • 桜井 邦朋, 2005: 福沢諭吉の「科学のススメ」–日本で最初の科学入門書「訓蒙 窮理図解」を読む。祥伝社 (NON SELECT)、224 pp. ISBN 4-306-50085-8.

福沢諭吉が、経済学だけでなく物理をも論じているのを、佐藤(2001)の本で知った。福沢は1882年(明治15年)に、「物理学の要用」という文章(山住 編 1991 の本に収録されている)で「初学を導くにもっぱら物理学をもってして、あたかも諸課の予備となす」、つまり、学問をする人はまず物理学を学ぶべきだと言っている(それから経済学などを学ぶべきだとも言っているのだが)。それよりまえ、1868年(序文中の日付は慶応4年、出版は明治元年)には、「窮理図解」という本を出している。このころはまだ日本語の「物理」ということばは確立しておらず、英語のphysics (むしろ natural philosophy かもしれない)に対応することばとして「窮理」が使われたのだ。英語の本ならば Physics Illustrated というところだろうか。

そのことを知ったとき、わたしは慶応大学の非常勤講師として「地球システム論」という科目を分担していた。慶応の図書館で「窮理図解」をさがしたら、福沢諭吉著作集に収録されたものが見つかった。著作集第2巻には、『訓蒙窮理図解』、『世界国尽』、『童蒙教草』(抄)、『文字之教』が収録されている。著作集編者による解説が http://www.keio-up.co.jp/yukichi/reporthtml/200205htm.htm にある。わたしは『訓蒙窮理図解』にだけ目をとおした。

その各章の題目を見ると、「温気(「熱」のこと)、 空気、水、風、雲雨、雹雪露霜氷、引力、昼夜、四季、日食月食」となっている。現代の大学の物理学科で扱っている内容ではなく、むしろ天文学や気象学、現代の高校の科目でいえば「地学」にふくまれる主題が多い。(理科が「物理、化学、生物、地学」の4分科とされたのは第2次大戦後のことであり、明治時代にこのような主題が「物理」に属するものとされたのは当然ではあるのだが。) そして、まさにわたしが「地球システム論」で教えようと思っていたこと([「気候システム論」教材]参照)とかさなるところが多い。そこでわたしは慶応大学の授業の序論でこれを持ち出すことにしたのだった(教材ページ[なぜ自然科学を学ぶ必要があるのか])。

原書は(わたしは著作集や桜井(2005)に例示としてふくまれた写真を見ただけだが) 木版印刷であり、手紙などにありがちなくずし字ではないが、漢字は行書、かなは活字普及以後の規範とちがう字体が多く、現代人には読みにくい。著作集は活字にしてあるので文字としてはすぐ読めるが、文体や語彙が現代とちがう。(英語ならば、1860年代と現代とは、語彙の部分的なちがいはあるものの、日本語の場合よりもずっと近いだろう。)

本書は表紙では「福沢諭吉 著」となっているが、「凡例」によれば、さまざまな本を翻訳して編集したものだ。(本文をみると全部が翻訳というわけでもなく書きおろしと思われる部分もある。) 「凡例」に列記されている文献は次のものだ。(最初の2つは日本語版Wikipedia「窮理図解」の項(2018-10-30現在)にしたがって原書の情報をおぎなった。) 「窮理書」のほかに「地理書」があるが、おそらく当時の「地理」ということばの意味のひろがりは天文や気象の話題をふくんでいたのだと思う。

  • 英版チャンブル窮理書 1865年 … Chamber’s Educational Course, Natural Philosophy, for Use in Schools, and for Private Instruction, London & Edinburgh.
  • 米版クワッケンボス窮理書 1866年 … G. P. Quackenbos, A Natural Philosophy, New York.
  • 英版チャンブル博物書 1861年
  • 米版スウヰフト窮理初歩[「ヰ」が小文字] 1867年
  • 米版コルネル地理書 1866年
  • 米版ミッチェル地理書 1866年
  • 英版ボン地理書 1862年
  • 右の外 英米雑書数部

第1章の「温気」(「うんき」というふりがながある)はほぼ「熱」のことだ。熱が気体のような物質であるという考え(熱素説)にもとづく表現なのだろう。「温度」ということばは一度出てくる(「あつさ」とふりがながしてある)が、その数量が出てくるところでは「寒暖計の度数」という表現になっている。

わたしは気象や季節を論じるための準備として物理の基礎概念のうちではエネルギーに関するものがいちばんだいじだと思うので、熱の話題を最初にもってきたことには賛同するのだが、残念ながら第1章はさまざまな論点を列挙しただけで話のすじがわかりにくい。したがって、本書を現代の人に科学入門書としてすすめることはできないと思う。もっとも、1860年代といえば、熱力学の第2法則がまさに形成されているころであり、第1法則(エネルギー保存則)が定式化されてからは20年ほどたっていたものの、狭い専門家集団の外にはまだ普及していなかっただろう。本書のわかりにくさは、専門家の認識がゆれていた時代を反映しているのだろう。

第1章で列挙された論点は次のものがある。

  • 「温気」の源。
    • 太陽(「日輪」と表現されている)、地熱。
    • 化学反応(「物の調合」と表現されている)。
    • 摩擦(「物を摺[す]り 物を打て」と表現されている)。
    • 電気(「えれきとる」と表現されている)。
  • 熱伝導。熱いものからつめたいものに伝わる。物質によって(たとえば金属と木では)熱を導く能力がちがう。衣服の材料はそれを考慮して選ばれる。
  • 熱膨張(温度による体積変化)。
  • 熱の出入りが速い物質と遅い物質があること。主として熱容量の話のようだが、黒いものと白いもののちがい(後述)は太陽放射にたいする吸収率の問題。
  • 水銀温度計、「ファレンヘイト」温度目盛り、水の沸点・氷点。

「黒いものは白いものよりも熱を吸いこむことも吐きだすことも速い」と言っている。(別の問題にちがいない「きめのあらいものはこまかいものよりも…」を同じ文のなかにまぜてのべているが、ここでは黒白のほうだけ考えたい。) わたしは、これと同じ主張を、たしか1960年代の小学生のころ学習漫画で読んで、そのときは知識として受け入れたのだが、気象学を教えるようになって、正確でないことに気づいた。福沢がすぐ具体例として「日輪の熱を吸込む」と言っているように、太陽放射を受ける場合ならば、「黒いもののほうがあたたまりやすい」のは正しい。しかし「黒いもののほうがさめやすい」は、すなおな意味では正しくない。ひえる原因が放射でなければ白いか黒いかは関係ないし、放射だとすれば物体自体が出す熱赤外線であり、可視光に対して黒い(吸収率が大きい)ものが赤外線に対する射出率も大きいとはかぎらないのだ。「黒いもの」を赤外線の波長帯までふくめて電磁波をよく吸収するもの(よく射出するものでもある)という意味とするか、または、太陽放射を吸収した結果として温度がちがう状態からはじめてそれからの温度低下量を比較するならば、「黒いものがさめやすい」という表現が「正しい」ということも可能ではあるが、その条件がわかるような注釈が必要だと思う。この件は[別ブログ2018-11-06の記事]にもうすこしくわしく書いた。

第2章の話題は空気。おもに気圧について。水銀気圧計が「晴雨器」として(西洋のことばで「バロメイトル」とも)紹介されている。井戸のポンプ(大気圧を利用するもの)の図解入り説明もある。日本にひろめたい西洋技術の例でもあったのだろう。

第3章 水。やかんの口と本体など、つながった水の水面は同じ高さになっていること(圧力のことも地球の重力のことも明示されていないが)。その原理を酒を器から器に移すときなどに利用できること。山の湧水についても、このしくみで、山の地下にある水たまりの水面の高さから下の湧水は枯れない、と説明している。

第4章 風。風は空気の動き。風がふくおもな原理は、あたたまった空気が上昇し、冷えた空気が下降することであり、あたたまる原因は太陽放射(「日輪の温気」と表現)だとしている。日周変化による海陸風を、江戸や大坂で知られていることと関連づけて説明している。

第5章 雲・雨。水が蒸発して水蒸気(「蒸発気」と表現)となること。水蒸気が凝結して水となること。蒸留装置(「蒸露缶」と表現)。雲ができて雨や雪がふるのも蒸留と同様で、雨水は純度が高い水だ。水を蒸気にするには熱(「温気」と表現)が必要だ。雪がとけて水になるときは「空中の温気を吸い込む」。

第6章 雹・雪・露・霜・氷。「空中の水気」がひやされると水になる。露はこれだ。温度が32°Fよりも低ければ霜となる。氷は水が「温気」を失ってかたまったものである(などなど)。(表題では雹[ひょう]が最初になっているが、本文では雹は、雪の関連で、あられ[霰]の大きいものとされているだけである。)

第7章 引力。まず万物の間で働く引力を説明する。それから、太陽のまわりの地球の運動を、円運動として説明する。「求心力」と「遠心力」があって、つりあっている、という考えかたになっている。それから話題は引力から離れて、恒星と惑星(「遊星」と表現)はどんなものかを説明する。

第8章 昼夜。地動説を前提として、昼夜を地球の自転で説明する。また、世界のうちの地域間で時差があることを紹介する。

第9章 四季。地球の公転で説明する。自転軸が公転軌道の軸に対して傾いていることは、ことばで明示はしていないが、図で示している。なお、太陽が公転軌道の中心からずれていることにもふれているが、それが「寒暑の差別」の主原因ではないことに注意している。

第10章 日食・月食。太陽・地球・月の位置関係を図示している。太陽と月は、見かけの大きさはほぼ同じだが、実際の大きさも地球からの距離も数百倍のちがいがあることに注意している。

ここから桜井(2005)の本について。この本を出したとき、桜井さんは神奈川大学の学長を退任したあとで、早稲田大学理工学総合研究センター客員顧問研究員だった。

桜井(2005)の第3章は、『窮理図解』の本文を、著作集を底本として使い、桜井さんによる現代語訳を右、原文を左にならべた対訳の形で示したものだ。(縦書き本なので順にめくればまず現代語訳に出会う。) 図は原文のページに影印で含めているほか、全部ではないが、模式図のようなものは、かきなおして右ページに含めている。『窮理図解』の序文と凡例は、原文のまま巻末資料として収録し、第3章のはじめに簡単に紹介している。

桜井(2005)の第1章は、福沢諭吉の伝記と、その中での『窮理図解』の位置づけを述べている。参考文献として既存の伝記類を多数参照している。そのうちに永田(2003)の『福沢諭吉の「サイアンス」』をふくんでいる。論調は、福沢を偉人あつかいしているようで、その思想に対する批判は見あたらない。

第2章は桜井さんが、福沢のいくつかの著作や、1868年当時の慶応義塾の日課表などを参照して、福沢が物理を重視していたことと、桜井さん自身が若い人に物理や数学を学んでほしいと思っていることを、切れめなしにのべている。そして、科学の知識を暗記したり信じこむのではなく、疑い、そのうえで論理的に考えていくことが必要だと主張している。【わたしから、このころ以後の桜井さんの他の著作を見ると、特定の論を疑いすぎ、別の論を疑わなさすぎる傾向が生じてしまったと思うのだが….】

第4章は、桜井さんが現代の物理を知っている目で見て、『窮理図解』の記述のうちで修正すべき点を論じている。熱の概念に関する指摘はもっともだ。

しかし、「大気の広がりと真空の存在について」のところでは、桜井さんがかんちがいをしている。大気圧の標準値として使われる、1013 ヘクトパスカルと、水銀柱の高さ 76センチメートルと水銀の1立方センチメートルあたりの重さ13.6グラムとの積の約 1033とが、似ているが、すこしちがう数値になる。桜井さんは、このちがいを誤差と思ったらしく、「地表1平方センチメートルを底辺とした気柱の中の大気量が 1013 グラムであることを示しているのである」と述べている。ここは、大気、水銀柱でそれぞれ静水圧のつりあいがなりたっていると考えて、底での圧力は、その上にある単位面積あたりの物質にかかる重力、つまり単位面積あたりの質量かける重力加速度に等しい、とするべきところだ(わたしの教材ページ[大気の質量と気圧]参照)。1013ヘクトパスカルは、1平方メートルあたり 10.33 トンの質量に、重力加速度 9.8 m/s2がかかったものなのだ。桜井さんが、物理量の次元を確認するか、気象を教えている人と話してみれば、すぐわかったと思うのだが、あわててしまったようで、残念だ。

また、『窮理図解』第6章の雪の結晶の図については、桜井さんは土井 利位(1832年)の『雪華図説』の図のほうが正確だと思い、それを右ページに補足した。しかし土井の図は、忠実なスケッチと思われるものもあるが、図案化されたものもある。わたしは『窮理図解』の図のままのほうがよかったと思う。

文献

  • 福沢 諭吉 著, 山住 正己 編, 1991: 福沢諭吉 教育論集。岩波文庫。
  • 永田 守男, 2003: 福沢諭吉の「サイアンス」。慶應義塾大学出版会。[桜井(2005)の本の参考文献にある。わたしは読んでいない。]
  • 佐藤 文隆, 2001: 科学者の将来。 岩波書店。

折り返しのあとに、桜井(2005)の本のくわしい目次をつける。
Continue reading

渡部 雅浩 (2018) 絵でわかる 地球温暖化

  • 渡部 雅浩, 2018: 絵でわかる 地球温暖化 (An Illustrated Guide to Global Warming)。講談社, 185 pp. ISBN 978-4-06-511946-4.

2018年6月の新刊。わたしは、9月に日本気象学会の『天気』に紹介されているのを見て存在を知り、いくつかの本屋をまわって実物を見つけた。店に出ている部数があまり多くないのかもしれない。

地球温暖化を主題としてはいるが、もっと広い範囲の気候の変化・変動も話題に含めた入門書。第3章では地球史の中の気候の変遷、第6章では年々変動や十年規模の変動もあつかっている。図解((株)アート工房による)がくふうされているが、ページ数のわりに話題の数が多いので、それぞれの話題の説明に不足を感じる読者もいるだろうと思う。文献リストは巻末にあるが、著者が参考にした文献をならべたものである。もう少しくわしく知りたい読者への文献案内があるともっとよいと思った。

第1章で説明された著者の用語では、「気候」は30年程度の平均状態、「気象」は気候のまわりのゆらぎとされている。また、30年程度の平均状態が変わることのうちで、「気候変動」は気候システム内部に原因のあるゆらぎ、「気候変化」は気候システムの外側(大気組成、火山噴火、太陽活動など)の変化によって生じるもの、と区別している。IPCCのclimate changeを「気候変動」とするのは定訳になっていて変えるのはむずかしいが、著者のたちばで科学用語としてすじをとおすならばそれは「気候変化」というべきものごとなのだ。

【ここから、2018-10-26 追加】

1.3-1.4節を読むと、地球温暖化を、「(世界平均、年平均の)「地表気温」(こう表現している)の上昇」として導入しているように見える。しかし、そのまえの1.2節で、「地球温暖化」は、上に紹介したように区別された「気候変化」のうちで、「人間活動によって大気中の二酸化炭素濃度が増えることで生じる」ものだとして導入されているのだ。

2000年代に「地表気温」の上昇がにぶったので「地球温暖化はとまった」という議論が はやった。著者は、地球温暖化のしくみは継続しているという認識のもとに、地表気温の上昇がにぶったしくみを研究した人でもあるのだ。それは本書では第6章のコラム「地球温暖化の「停滞」」で紹介されている。その文中には「温暖化のハイエイタス (global warming hiatus)」という表現もある。地表気温の上昇がにぶった原因については、気候の内部変動、特に、太平洋数十年振動(「PDO」とする人が多いが本書での略称は「IPO」)が温暖化の傾向を打ち消す方向に(たまたま)働いていた、と説明されている。

第2章では、気候システムの考えかたについて、「エネルギー平衡」【熱力学的平衡ではなく、エネルギーの正味の出入りがゼロであること】からはじめて、「温室効果」、フィードバック、「平衡応答と過渡応答」などの概念を示す。フィードバックとしては、熱放射射出による負のフィードバック(「プランクフィードバック」と表現している)、氷-アルベドフィードバック、水蒸気フィードバック、雲のフィードバックをあげている。

第4章のはじめでは、地球温暖化が認識された歴史を1960年代にさかのぼり、1958年から継続された観測で大気中の二酸化炭素濃度がふえていることがわかったこと、そして真鍋淑郎博士の「放射対流平衡」の研究(とくにManabe & Wetherald 1967の論文)で、二酸化炭素濃度がふえれば対流圏の気温が上がる(成層圏の気温は下がる)という見とおしが得られたことを述べている。【こちらのほうが、「地表気温」が上昇しているという事実が認識されるよりも、だいぶまえのことなのだ。】

それから、だいたいIPCCの最近の議論(2013年に出た第5次評価報告書の第1部会の部など) および、日本での研究成果(気象庁の「気候変動監視レポート2016」など)にそって、第4章の続きで20世紀におきたこと、第5章で21世紀におきると予想されていることを述べている。

第3章は「地球史のなかの気候変化」で、46億年の地球史から話をはじめているが、重点は第四紀の氷期サイクルと、そのうち氷期におきた急激な変動(「D-O振動」)にあるようだ。第3章のコラムではAnthropocene (「人新世」としている) という新語にもふれ、これを地質年代名とするかどうか検討されていることも伝えている。

第6章は、著者が(「気候変化」と区別して)「気候変動」とする、ENSO (エルニーニョ-南方振動)などの年々変動や、大西洋数十年変動(AMV)、太平洋数十年変動などの数十年規模変動を、気候システムの内部で(外からの強制がなくても)おこる自然変動として、あつかっている。ただし、AMVが太陽放射をさえぎるエーロゾルによって強制されているという説にも、未解決の問題としてふれている。また、著者の分類では「気象」にふくまれる、数十日の時間規模でおこる現象として、北極振動、(「PNAパターン」などの)テレコネクション、Madden-Julian振動などにもふれている。

第7章は、地球温暖化と「異常気象」あるいは「極端気象現象」との関係の話。温暖化が進むと、「異常な」(これまでの出現頻度が低い) 高温や大雨の確率がふえるという見とおしがある。(そこから逆に、実際に起こった異常天候の事件の原因に温暖化がどれだけ寄与しているかという研究(event attribution)もなされていることが、コラムで紹介されている。)

第8章は、人間社会にとっての地球温暖化の重要性についての著者の考え。著者は、温暖化のリスクを理解して政策に反映させることを期待しているのだが、「温暖化は脅威だ」というセンセーショナルな議論には賛同しない。温暖化問題の時間スケールを忘れないことが重要だという。(次の世代への責任という意味で、放射性廃棄物や国の債務と似たところがある、とも言っている。)

折り返しのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading

長谷川 直子 編 (2018) 今こそ学ぼう 地理の基本

  • 長谷川 直子 編, 2018: 今こそ学ぼう 地理の基本。山川出版社, 169 pp. ISBN 978-4-634-59201-8.

2018年8月の新刊。

高校の学習指導要領が2018年3月に改訂され、2022年度から「地理総合」が必修になる予定だ。指導要領の「地理総合」のところを、わたしが案の段階で読んでわかったことは、[別ブログ2018-02-15の記事]に書いた。知識を教えるというよりも、地図や地理情報を使って問題解決ができる能力を育てたいのだという趣旨はわかる。「国際理解」や「防災」などの目的に役だてたいということもわかる。しかし、操作できるようになってほしい地理学的概念について、学習指導要領に出てくることばは「地理的環境」など、あまりに一般的なものしかない。たてまえとしては、中学の社会科で地理の基礎概念は習っているので高校ではそれを組み合わせればいいはずだ、ということかもしれないが(本書第1章の議論のありうる解釈のひとつではあると思うが)、現実には基礎知識を教える必要があるだろう。それは現場ごとに考えればよいという考えも、教科書執筆者にまかせればよいという考えもあるかもしれないが、わたしは、ある程度の共通認識をめざした議論があるべきだと思う。

「地理総合」に関する本はこれまでなかったが、碓井 編 (2018)の本が出たそうだ。出版社ウェブサイトで目次を見たかぎりでは、教える態度に重点があって、問題解決の実例はあるのかもしれないが、基礎知識の内容には重点がおかれていないようだ。

それで、本書に期待した。本書の議論は必ずしも高校教育に限定したものではないが、「地理総合」を意識していることはたしかだ。

全部で6章のうち、第1章は地理教育を専門とする大学教員の井田 仁康[よしやす]さん、第6章は予備校教師の宮路 秀作さんが、地理の教育・学習はどんなことをめざすのかを論じている。

第4章・第5章は、手段としての地図と地理情報についての基礎知識と使いはじめるための手がかりを、もと高校教諭で現在は日本地図センターの田代 博さん、国土地理院の宇根 寛[ひろし]さん、NPO伊能社中の田村 賢哉さんが分担執筆している。地図や地理情報を提供する側からのプロダクト紹介がおもになっていると思う。使う側の観点がもっとほしいと思ったが、単なる経験談ではつまらないし、広く参考になる内容にするためにはかなりてまをかける必要がありその時間をとれる人は得がたいだろう。これから継続的に経験交流の場をもつべきなのかもしれない。

地理の内容にかかわるところは、自然環境に関する第2章と、自然環境と人間生活とのかかわりに関する第3章だ。いずれも、気候と水文(湖沼)を専門としてきた長谷川さんと、地形・地質を専門としてきた目代[もくだい] 邦康さんが、各章の序論だけ共同、あとは分担執筆で書いている。ここに人文地理を専門とする人がはいっていないのが、よくも悪くもこの本の特徴なのだと思う。

第2章のうち第10節「気候変動と地形」が、ほぼ地形の観点だけになり、気候の寒暖の変化と、氷と海水とあいだの質量分配の変化との関連が、しっかり説明せずに当然の前提のようにされているのは、ちょっと残念に思った。

気候の部分(11-19節)のうち2番めの第12節以後の節の内容は、地球の放射収支から始まり、緯度帯間や海陸間の熱的コントラストとそれによっておこる大気の循環を論じている。地理というよりも理科の地学の気象の内容と感じる人が多いと思う。しかし、わたしは、[別ブログ2018-02-17の記事]にも書いたように、気候の基本の題材構成はこれでよいと思う。

ただし、気候の最初の第11節に気候区分を持ってきて、世界地図でケッペンの気候区分を示しながら、それぞれの区分の意味を説明していないのは残念に思った。わたしは、ケッペンの気候区分を出すならば、A-Eの大分類だけにして、それはしっかり説明するのがよかったと思う([別ブログ2018-05-31の記事]参照)。それよりもむしろ、ここでは世界の植生の型(生態学でいう バイオーム biome)の分布を示し、それが大まかには気候によって制約されていることを説明したうえで、第12節以後の緯度帯や海陸分布に伴う寒暖・乾湿の特徴が出てきたところで、それによって植生が制約されていることも説明するのがよいと思う。

大気の大循環については、第15節にハドレーが1735年に論じたことの模式図(ハドレー自身の図ではないが)、第19節にフェレル循環と極循環も含む模式図があるのだが、図にある要素の説明が本文には必ずしもない(第15節の本文と第19節の図が対応するところもあるのだが対応がわかりにくい)。地理の授業で参照される地図帳の図が授業で説明されない項目も含むのは当然のことなのだが、本書の図の場合は、本文で説明する項目にしぼったうえで、もっとくわしく知りたい人のためには参考文献を紹介したほうがよかったと思う。なお第19節の図中「赤道低帯」とあるのは「赤道低圧帯」だ。

第3章の自然環境と人間生活の関係は、おもに地形や気候や水文環境、そしてそれがもたらす自然災害が、人の住む集落の分布や建物の形、また農林水産業に影響(制約)を与えている、という話になっている。尾形・長谷川(2018)の「ご当地グルメ」の話も出てくるが、一般化すれば、特産物の成立には、一方で、その産地の地形や気候などの条件がそれの生産に適していること、他方で、広域にその産物に対する需要があって輸送手段があること、という、複数の空間スケールでの地理的条件がある、ということになるのだろう。化石燃料を含む地下資源のこと、そして持続可能性という課題について(一般論だけだが)ふれた節もある。これは「自然環境と人間生活の関係」について何を教えるかについての、自然環境の専門家側からの提起なので、人間生活の専門家はどう応じるだろうか。

文献

  • 尾形 希莉子, 長谷川 直子, 2018: (地理女子が教える) ご当地グルメの地理学。ベレ出版。
  • 碓井 照子 編, 2018: 「地理総合」ではじまる地理教育 — 持続可能な社会づくりをめざして。古今書院。[わたしはまだ読んでいない。]

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading

保坂 直紀 (2015) 謎解き 津波と波浪の物理

  • 保坂 直紀, 2015: 謎解き 津波と波浪の物理 — 波長と水深のふしぎな関係 (ブルーバックス B1924)。講談社, 222 pp. ISBN 978-4-06-257924-7.

2015年7月に出た本。わたしは出てすぐに買って、なにが話題かだけは見たのだが、とおして読むのは2018年8月になってしまった。

同じシリーズで2003年に出た謎解き・海洋と大気の物理 [読書ノート]の著者による、海洋の物理ではあるのだがその本には書ききれなかった話題についての解説書だ。

あとがきによれば、著者は新聞記者として2011年の津波を報道したときに、津波の科学について本を書きたいと思ったが、新聞社にいるあいだはその時間をとれなかった。2013年に新聞社を退職し、東京大学の海洋アライアンスで仕事をしながら本書を書いた。(2018年 現在はそこも離れている。)

本書は、水面にできる波について、風によっておこされる波と、地震によっておこされる津波の両方にわたって、解説している。

本書の図には、著者がつくった動画がある。まえがきにあるURLではなく、http://bluebacks.kodansha.co.jp/books/9784062579247/appendix/にある。

本書は大きく4章にわかれている。第1章では、風による波と津波がどんなものか概説している。第2章の前半では、音波なども含めた波動現象に共通のとらえかたを紹介している。後半では、水面の波がどのようなしくみで波となっているか、そして、その理屈を考えるために使われる単純化を紹介している。第3章の前半では、水面の波を、波長と水深との関係によって大きく分類する。後半では、そのうちの「深水波」という類として、風による波の特徴を説明する。第4章では、もうひとつの「長波」という類として、津波の特徴を説明する。ただし、第4章の終わりのあたりでは、海岸に近づくと、風による波も津波も特徴が変化することについて述べている。

話題の順序は、著者が予備知識をもたない読者を想定してくふうしたのだと思うが、ここでは、わたしが重要だと思う論点を、わたしにとってわかりやすい順序にならべかえて紹介する。

波動現象をあつかう場合は、波がいろいろな波長の成分からなっているとき、波のふるまいはそれぞれの成分が独立して動く結果のたしざんで表現できると考えることがおおい。本書の大部分の議論ではこれを仮定しており、この仮定がなりたたない状況が出てくるところはそのことを注意している。波の振幅が微小ならばこの かさねあわせの仮定が使えるが、振幅が大きくなるとはずれてくるのだ。

また、水面の波をあつかう際には、摩擦がない、また、水がちぢまない(密度が変わらない)という仮定をおく。

水面の波の復元力としては、重力と表面張力がある。波長が cm程度 (ある理論によれば 1.7 cm)よりも短い場合には表面張力が主、長い場合には重力が主となる。表面張力を復元力とする波は波長が短いほど速く伝わるので、「ほぼ止まっている波」は見られない。本書であつかう波のほとんどは重力を復元力とする波だ。

波動現象では、波は伝わっていくが、媒質の各部分は「その場で」行ったり来たりするだけだ。媒質の各部分の運動が波のつたわるのと同じ方向の場合が「縦波」で、それと直交する方向の場合が「横波」だ。音波は縦波だ。水面の波は単純な縦波でも横波でもなく、水の各部分は、波の進行方向と、それに直交する鉛直方向との面内で円あるいは楕円の運動をする。

波長が水深にくらべてじゅうぶん短い(2倍以下の)場合が「深水波」で、水面の波は海底を「感じない」とみなせる。波長が水深にくらべてじゅうぶん長い(25倍以上の)場合が「長波」で、水の各部分の動きは、深さによらず、進行方向の前後の往復運動となる。中間が「浅水波」だ。このうちでは浅水波の方程式がいちばん一般的だが、ときにくい。【わたしは、浅水波の式のまま数値計算をすることを学んだ。本書第2章の終わりでいう「天気予報が採用している戦略」だ。その反面、深水波や長波については初歩を学んだだけで、本書で述べられている特徴を理解しないうちに離れてしまっていた。】

風による波は、風がふいているところでつくられつつある「風波」[かぜなみ、かざなみ、ふうは]と、そこからひろがっていく「うねり」とがある。

そのうちでは波長が長い うねり でも、波長は100 mのけたなので、沿岸以外では深水波とみてよい。深水波の速さ(波の峰や谷がそれぞれ伝わる速さ、専門用語では「位相速度」)は、波長によってちがい、波長が長いほうが速い。そこで、複数の波長の成分からなる波の群れの形は伝わるにつれて変わっていく。この性質を「分散性がある」という。波の群れの振幅が大きい部分が伝わっていく速さ(「群速度」)は、位相速度とちがう。深水波の場合は、群速度は位相速度の半分だ。

海岸に近づくと、水深が浅いので、うねりは深水波でなくなり、次に述べる長波と同様に、水深が浅いほど遅く伝わる。したがって、波は屈折する。まっすぐな海岸で波が正面から押し寄せてくるのも、岬の突端で波高が高くなりやすいのも、その結果だ。

また、微小振幅が成り立たなくなり、波にともなって水が正味で移動するので、それの帰りである「離岸流」という流れが生じる。海水浴場での事故の原因になりやすい現象だ。

なお、天気予報でいう「波の高さ」は、専門用語では「有義波高」といい、一定時間【たとえば20分間】にくる波の高さの統計をとって、上位3分の1の平均をさしている。これは波の観測に慣れている人の感覚にあわせたものだ。波全部の平均値よりは大きいが、最高値よりは小さいことに注意しよう。

津波は、地震にともなって海底が急に変形し、それにともなって海面が押し上げられることによって起こる。変形の空間スケールは 100 km程度で、水深よりも大きい。それによって起こる波は、長波となる。水は海面から海底までいっせいに前後に動く。長波の速さは、水深と重力加速度の積の平方根であり、波長によらない (分散性がない)。

海岸に近づくと、水深がしだいに浅くなるので、ひとまず長波と微小振幅の仮定のもとで考えると、波長が短くなり、振幅が大きくなる。津波の波高は外洋よりも沿岸で高くなるのだ。そして、波高が水深に対して無視できず、微小振幅でなくなる。その結果、波の形は、前面が切りたったものになる。

津波が海岸に達したときに起きる現象として、湾の固有振動との共振、「エッジ波」、「ソリトン」なども紹介されている。

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading

Mark Denny (2017 / 保坂 直紀 訳 2018) 気象と気候のとらえ方 [Making Sense of Weather and Climate]

  • Mark Denny, 2017: Making Sense of Weather and Climate: The Science Behind the Forecasts. Columbia University Press.
  • Mark Denny 著, 保坂 直紀 訳, 2018: 気象と気候のとらえ方 — きまぐれな大気の物理を読み解く。丸善出版, 322 pp. ISBN 978-4-621-30320-7. [わたしはこの版を読んだ。]

日本語版は2018年7月の新刊。英語版は前の年に出ていたのだが、わたしは気づかなかった。

訳者まえがきにあるように、気象の入門書はたくさんあるが、数式を使って気象の物理に踏みこむものと、理屈をとばして結論的な知識だけを列挙したものが多い。本書はその中間で、数式は使わないが、読者が気象のしくみを理解できることをめざした本だ。(ただし、物理・化学の基礎から説明するほどの紙面はないから、とくに第8章のはじめのほうではいくつかの基礎的なことがらを「証明なしに納得してほしい」として持ちこんでいる。このような理屈の飛躍を意識しているところが本書の著者の特徴なのだと思う。)

気象と気候にわたる本は気象の話からはじめることが多いと思うが、本書は気候、ただし地球全体をひとまとめに見た巨視的な気候からはじめている。日本の高校の現行および次期の「地学基礎」の話題のたてかたに近いと思う。わたしの気候システム論(大学の科目名ではなく自分でつけた表現)の話題とも近い。わたしの授業で教科書としようと思うといろいろ不満が出てくるのだが、学生にあらかじめこの本を読んでもらってわたしが質問に答えたり補足したりするという形の授業は可能かもしれない。北アメリカの読者向けにかかれた本だから、日本で授業するならば日本の季節ごとの天気の特徴を補足する必要はある。

全部で10章からなる。

第4章までが巨視的な気候の話だ。

第1章は光や赤外線を含む電磁波の放射によるエネルギー伝達の基礎。第2章でそれを地球に適用する。太陽から地球に届く放射エネルギーは、緯度・季節・一日のうちの時刻によって変わる。そしてそれを吸収するか反射するかの割合は地表面と雲の状態によって変わる。ここで、太陽から地球に届く放射の量が万年の時間スケールで変化する、いわゆるミランコビッチ・サイクルの話が簡単にはいる。水循環の話も簡単にはいる。それから第2章の残りで海洋の循環、第3章で大気の放射散乱・吸収・射出(の現状)と大気の大循環を概観する。大循環ではハドレー循環のほかにフェレル循環と極循環にもふれているが、温帯の循環の特徴の説明はむしろジェット気流に注目したものになっている。

第4章では、まず、温室効果のしくみを空間0次元のエネルギー収支モデルを使っていくらか定量的に論じる。また、雪氷アルベドフィードバックがあるために気候が多重平衡や履歴現象をもちうることを南北1次元モデルを使って論じる。火山噴火の影響の話もあるが、短い文章のうちに地球史上のむかしのことや最近のことを行き来している。そして、気候モデル(天気の数値予報モデルもほぼ同じ)と、それによる過去の気候の再現や、未来の気候の予測型シミュレーションの話がある。(気候モデルの中のプロセスの説明がほとんどないのは、気象の話がまだだから、やむをえないだろう。)

第5章は、気象の観測データが、どのように観測、通信、保存されているかという話だ。観測のうちわけは、観測機器がどこに置かれるかで、地上、海、上空、人工衛星と分けている。たとえば、地上におかれたレーダーから電波を出して上空の雨粒の情報を得るのは「地上」のグループにはいっている。気象データは気候の目的にも使われるが、その場合に要求される観測データの品質は天気予報の場合とはちがってくるという件にも少しだがふれている。

第6章は統計の話と(応用数学用語としての)「カオス」の話。これをいっしょにしたのは、天気予報について、決定論的な予測には限界があるが、確率的な予測ならばもうすこしさきに進める、という話につながるからだ。

第7章は雲と降水(雨や雪)の話。放射収支に対する雲の役割からはじまり、雲粒ができること(ここの説明は簡単すぎると思うが)、雲の分類、霧、降水、激しい雷雨の話が続く。

第8章は「天気のしくみ」。大気にはどんな力がはたらいているか。気温の鉛直分布が対流に対して安定か不安定か。ただし対流には水の凝結がおこる場合とおこらない場合がある。渦については「角運動量の保存」をおさえたうえで、竜巻と台風を見ていく。それから温帯低気圧の話になるのだが、温帯低気圧という概念を説明しないでその内部構造である前線の話になってしまう。

第9章は「極端な気象」。災害をもたらす原因になりそうな気象現象をとりあげる。高温(熱波)、干ばつ、低温(寒波)、洪水、暴風雨、強風。そして、地球温暖化のせいで極端現象がふえているかどうかの「アトリビューション」という考えかたに簡単にふれている。

第10章はおもに、いまどきの天気予報がどのような技術をつかっておこなわれているか、どんな表現がくふうされているか、という話。そのあと最後に、気象や気候を改変する技術の話。気象改変としては人工降雨を紹介し、それは「いずれ降ってくる雨のタイミングをすこし早めているにすぎない」という批判にもふれている。気候改変の話は簡単だが、長期的影響が見通せないという心配をも伝えている。

訳語は、訳者が海洋物理学を専攻した人なので当然ながら、よく選ばれている。

ただし、第4章、84ページの「背面放射」は奇妙な気がした。英語のback radiationの訳にちがいないのだが、このbackは背面というよりも、地表からの上向き放射に対する「帰り」だと思う。ただし日本語の定訳は思いあたらない。「下向き放射」か「大気放射」のような表現をしていると思う。

ボックス8.3、194-195ページと本文196ページの「シヌーク」は、「フェーン」と同じ現象のアメリカでの呼びかたとされているので、(これでいけないわけではないが)本書の翻訳方針ならば「フェーン」にしたほうがよいと思った。巻末の用語集には「フェーン」のほうの項目がたてられている。

これは技術の件だが、ボックス10.1、254ページの「天気予報相互表示システム」は変だ。参考文献のRuth (2002)の表題になっているInteractive Forecast Preparation ならば、「対話型天気予報材料作成(システム)」といったところだと思う。(ただし、この「対話」は人間と機械の相互作用。)

参考文献は、専門の論文からしろうと向けの解説までさまざまだ。本書の文献リストは英語版のままだが、ここにわたしが気づいた範囲で日本語版のある本の情報をあげておく。(ただし、わたしの判断として、Dyerの本、Hansenの本は初学者にはお勧めしない。)

また、わたしが英語の本を読んだ読書メモをあげておく。

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading

Benjamin Lieberman & Elizabeth Gordon (2018) Climate Change in Human History

  • Benjamin Lieberman & Elizabeth Gordon, 2018: Climate Change in Human History — Prehistory to the Present. London: Bloomsbury Academic, 236 pp. ISBN 978-1-4725-9850-9 (paperback).

2018年の新刊。わたしは、2018年3月、東京の洋書やさんの店頭で見つけた。気候と人間社会の歴史とのかかわりについて総合的に述べていると思われたので、買って読むことにした。8月になっても全部読めたわけではないが、自分にとって必要なところは読めたと思うので、わかったことを書き出しておく。

著者はいずれもアメリカ合衆国の Fitchburg State Universityという大学の教員で、本書の内容はその大学の climate change in human history という学際的科目で扱ったものだそうだ。Fitchburg State UniversityはMassachusetts州にあって、もとは教員養成学校(初期の名まえはNormal Schoolでまさに「師範学校」)で、いまは総合大学になっていて大学院もあるがおもにundergraduate教育をしている大学らしい。Liebermanさんは歴史の教授で、研究対象のキーワードは、ジェノサイド、民族浄化などで、本書以外に気候にかかわる著作はみあたらないが、気候変動もおおぜいの人が死んだり移住したりする原因になるものだから問題関心はつながっているのだろう。Gordonさんは地学・地理の教授で、海底堆積物の化学成分や同位体を分析して生物地球化学サイクルや環境変遷を論じた論文がある。

本書は8章からなっているが、第5章の小氷期の話まで(便宜上「前半」と呼ぶ)は、気候が人間社会に影響を与えてきたことを論じている。ところが第6章からは、人間社会が、化石燃料を燃やすことによって、気候に影響を与えてきたことのほうが話題の中心になっている。

本書前半の話題では、まず、歴史上のできごとについて、原因をひとつだけあげることができることはめったにない、とことわる。そのうえで、複合した原因の構成要素として気候の変動・変化が働いているにちがいない場合がある。とくに、ききん[飢饉]はたいてい農作物の不作によっておこり、それはたいてい かんばつ、洪水、低温などの年々の climate (日本語では「天候」のほうが適切だが)によるところがある。ただし天候だけで決まるわけではない。農作物の不作はおきてしまったとしても、備蓄や他地域からの搬入で飢餓がふせげることがある。社会は政治や経済によって、天候に対する resilience を高めているのだ。この resilience が、本書でくりかえされる観点となっている。

第1章は人類の進化の話題。
ヒトの祖先は、チンパンジーやゴリラと同様、熱帯の森林にすみ、おもに果実をたべていただろう。しかし、4-3百万年まえごろあらわれたアウストラロピテクス属、さらに2百万年まえごろあらわれたHomo erectusは、疎林は草原にすみ、雑食となった。H. erectusは長時間歩き、道具(石器)を使って狩りをした。この進化の背景には、東アフリカ大地溝帯の地形変化にともなう地域的乾燥化があっただろう。

Homo sapiensは30-20万年まえごろ出現し、8-5万年まえごろアフリカを出た。その活動は氷期サイクルの気候変動の影響を受けてきた。ユーラシアの高緯度まで広がったのは温暖期だっただろう。ヒトは衣服を着ることによって寒い気候に適応した。(衣服はのこっていないが、縫い針などがある。) 氷期には活動可能なところはせまくなったが、海面が低いので海峡を越える機会になった。

第2章は農業の始まり。
氷期が終わって、完新世の、わりあい温暖で安定した気候の時代がやってきた。
しかし、12900-11600年まえに、Younger Dryasとよばれる寒冷期があった。西アジアでのLevant地域での農業開始は、この気候変化への適応だったという説と、もうすこしあとだという説の両論併記になっている。

農業の起源は、Levantのほかに、中国、メキシコ、西アフリカ、ニューギニアにある。中国の稲作の始まりは9千年まえという説ともうすこしあとという説を紹介している。

第3章は古代文明の盛衰。
古代文明は、いずれも半乾燥地帯で川の水による灌漑で農業ができるところに成立している。だから、(その地域または川の上流で)雨の少ない年が続くと、複雑な社会を維持するのが困難になり、人間集団は生き残ったかもしれないが、都市などの構造物が放棄されることが起こった。

地質学的証拠によれば、4200年まえ(時間の原点が西暦1950年なので、紀元前2250年にあたるそうだ)ごろから、地中海の東側から西アジアにかけての広域で乾燥化がみられる。エジプト古王国の終わり(紀元前2160年とされる)はこれと関係がありそうだ。年代がきちんとあっていないが、4000年まえごろには、インダス文明が衰退し、メソポタミアや中国でも地域的な文化の衰退があった。

青銅器時代から鉄器時代にうつりかわる紀元前1200-850年ごろにも、地中海・Levant地域は乾燥した。エジプト新王国の終わり(紀元前1070年)などいくつかの文明の衰退がこれと関係がありそうだ。ただしこの時代の勢力変化には、鉄を利用できる集団が強かったという人間的要因のほうが大きく働いているだろう。【なお、気候変化の原因に関係しうることで、ヨーロッパの泥炭によればこの時期は太陽放射が弱かったという話もあるのだが、出典の論文(Swindles et al. 2007 Holocene)にさかのぼらないとよくわからない。】

紀元前400年から紀元後200年のユーラシア温帯は、わりあい温暖で安定した気候だった。地中海沿岸ではローマ帝国、中国(黄河流域)では漢帝国が栄えた。
【本書では「わりあい温暖で安定した気候」をさして climate optimumという表現もしている。わたしは、まず「安定していた」つまり極端な天候の出現頻度がすくなかったことがよかったのだと思う。また、平均の気候状態としては、地中海や黄河流域の農業生産に関するかぎり、のぞましいのは「湿潤」であって(洪水も困るので、雨が多いほどよいというわけではないが)、「温暖」だからよかったとするのはアルプス以北が中心地となった18世紀以来の学問がもつ(東日本の人も共有しがちな)先入観だろうと思う。】
【62ページのHan Chinaの節の最初の文で「Qin (秦)」とするべきところを「Sui (隋)」としてしまっているが、これは瞬間的なうっかりだろう。】

ローマ帝国は、水のmanagementと、食料の分配によって、天候変動に対してresilientになっていた。しかし、拡張したことによって vulnerable になった。

中央アジアから、Hun人が4世紀後半から5世紀にヨーロッパに移動し、ゲルマン人の移動を誘発し、西ローマ帝国の滅亡の原因の一部になった。また、Avar人が7世紀に東ローマ帝国と争った。中央アジアでは、360, 460, 550年ごろ、何十年もつづく かんばつ があった【その根拠が中国北中部の木の年輪となっていて、それで「中央アジア」の議論ができるのか疑問なのだが、出典の著者がE. R. Cookだからその論文を追いかければ理屈が確認できるだろう】。牧畜民の本拠地が乾燥したので外に脱出したのだと考えられる。乾燥の原因としてENSOのLa Niña状態が続いたことが示唆される。【これもCookの議論らしい。しかし、ここにかぎらず本書は、天候の年々変動も数十年規模変動もみなEl NiñoとLa Niñaとみなしてしまう傾向があるようだ。わたしは、西太平洋・インド洋の変動に注目して考える必要もありそうだと思う。】

火山噴火が536年にあった。当時の人による dust veilの記述がある。年輪から寒冷だったとわかる。火山噴火は540, 547年にもあり、しばらく寒冷期が続いた。

第4章は中世(西暦500-1300年ごろを便宜上こう呼んでいる)の気候と文明。
H. H. Lambが1965年に、1000-1200年ごろをさして”Medieval Warm Epoch” という表現を使った。それ以後、”Medieval Warm Period” という表現がよく使われる。ただし、温暖期がいつかは統一されていない。北アメリカ、ヨーロッパ、アジアでは 830-1100年ごろ、南アメリカやオーストラリアでは 1160-1370年ごろ温暖という報告もある(Ahmed et al. 2013 Nature Geoscience)。熱帯太平洋では寒冷だった証拠がある。そこで、用語としては “Medieval Climate Anomaly” (Stine 1994 Nature)が使われるようになってきた。この時期は乾湿の偏差が見られる地域もある。乾燥は、アメリカ合衆国西部、メキシコ北部、南ヨーロッパ、赤道アフリカ、「中東」など、湿潤は、北ヨーロッパ、南アフリカ東部などで、アジアは乾湿さまざまだ(Seager et al. 2007 Quat. Sci. Rev.)。

外部要因としては、太陽放射はわりあい強く、火山噴火はわりあいすくなかった。(この2つは、わりあい温暖な気候になりそうな条件だ。) ENSOはLa Niña のほうに、NAOは正(西風が強い)にかたよっていたらしい。

グリーンランドの気候は、グリーンランド西部の湖の堆積物にもとづいて、850-1100年ごろは温暖、その後に寒冷化(80年で4℃下がった)と復元推定されている。これが正しければ、いわゆるVikingの植民が可能になった条件や持続不可能になった条件は気候で説明できそうだ。しかし、グリーンランド西部の氷河の広がりがMCA期にも「小氷期」と同程度だったことからは、それほど温暖でなかったことが示唆され、問題が残っている。また、Thule人は、Vikingよりもおくれて、北アメリカからグリーンランドにやってきた。その子孫と考えられるInuitは今も住んでいる。

ヨーロッパは温暖だった。この部分はメモを省略する。

地中海東部・西アジア・中央アジアでは、10-11世紀は、寒冷で乾燥していた。トルコ系牧畜民が勢力をひろげたが、これは牧畜民の本拠の中央アジアでの寒冷・乾燥がきっかけだったと考えられる。この寒冷・乾燥は、La Niña と NAO正符号でおきそうなこととあっている。ナイル川では、洪水がすくなく、950-1072年にはかんばつが多く、1024-25年と1065-72年にエジプトでききんがおきた。

中国では、唐が繁栄し衰退した。その多重要因のひとつとしての気候を石筍によって見ると、中国の夏のモンスーンは190-530年に強く、それから850年まで弱まり、940年まで弱い状態が続いた。このモンスーンの弱い状態と唐のおとろえとが対応するようだ。【モンスーンと言っているが実質はその場の乾湿を見ているのだと思う。本書はモンスーンとしてとらえたうえで、モンスーンが弱い原因を、ITCZ [熱帯収束帯]の南へのシフトだと言っている。もし平常年にはITCZが中国までくると考えているとしたら、気候学からみてその認識はまちがっている。熱帯モンスーンと中国の雨とが相関をもって変動することならばありそうだが、アジアの夏のモンスーンに関するかぎり、ITCZという用語を使ったとらえかたは、1970年代ごろの気候学の文献にはよくあったが、今はすたれている。適切な説明を見つけるには、現役の気候研究者といっしょに内容に立ち入って検討する必要がありそうだ。】

960年に宋(北宋)が成立し、人口は北宋時代に3倍になり1千万人に達した。この期間、(モンスーンの)降水が確実にあって、米が生産できたのだ。

モンゴル人の拡張については、モンゴルの気候を年輪で見ている。1200年よりもまえには何度も長つづきするかんばつがあったが、1200年以後は温暖で、とくに1211-1225年は雨が多かった。湿潤・温暖だったので、馬がよく育ち、モンゴル人は軍事的に強かったのだと考えられる。【これまでの牧畜民の拡大のところでは、本拠地の生産力が落ちたので脱出したと考えたが、ここでは本拠地の生産力が高まったので拡大できたと考えている。それぞれもっともらしくはあるが、理屈を使いわける条件を考えておく必要がありそうだ。】

東南アジアでは、950-1250年ごろ、夏のモンスーンが強く、農業生産力が高く、カンボジアのクメール(アンコール)、ミャンマーのパガン、ベトナムの大越などの国が繁栄した。

南北アメリカでは、ヨーロッパでいう中世は、乾湿の変動の大きい時期だった。

マヤの古典期文明は、200年ごろから複数の都市国家をつくったが、900年ごろに複雑な社会を維持できなくなった。(農村社会としては生き残った。) ベネズエラのCariaco Basinの堆積物をみると、ITCZの季節的シフトによる乾湿の変化がわかる。陸起源のチタン濃度の変化から、とくに760, 810, 860, 910年ごろに陸が乾燥していたことがわかる。マヤ古典期文明は乾燥にたえられなかったのだろう。【この地域ならばITCZという概念による説明は妥当だと思う。】

北アメリカの西部・中部には、かつて人が複雑な社会を形成していたがすてられた遺跡がある。すてられた年代は、12世紀ごろ、14世紀ごろなどがあり、一斉ではない。原因はよくわからないが、たぶん、かんばつも関係していただろう。

南アメリカでは、ペルーの海岸とアンデス山地で、交互に文明がさかえた。人の移住もあったようだ。
[海岸] 紀元前800年-紀元後650年ごろ湿潤。Nazca文明が栄える。
[高地] 650-1100年ごろ湿潤。Tiwanaku帝国が500-900年に栄える。Wariは1100年ごろまで続く。
[海岸] 1150-1450年ごろ湿潤。Chimu が1100-1400年代に栄える。
[高地] 温暖。Incaが栄える。
【インカのところはこの章の対象時期からはずれるので簡単にだけ述べたのだと思うが、a period of warmingと書かれている。以前からの話の続きならば、高地で湿潤だから栄えた、ということだとわかりやすいのだが、この時期には温度のほうが重要なのだろうか? 高地なので温度が農業の制約条件ということはありうるが、要確認と思った。】

第5章は「小氷期」。
【この章のメモはもう少し整理・省略しようと思っている。】
「小氷期」は、かつてはヨーロッパの氷河が前進した時期として17世紀後半から18世紀をさしていたこともあったが、今では北半球規模の寒冷期として、1300-1850年ごろをさしている。一様な寒冷期ではない。寒冷ピークはヨーロッパでは17世紀、アメリカの一部では19世紀にある。温度低下は 1-2℃だ。【この数値がどこの温度かのべていないが、比較対象として「最終氷期最盛期は現在とくらべて10℃低い」と言っているのも同じ地域のことなのだろう。】

外部要因として、まず太陽活動は、黒点数の極小期が次のようにあった。
1460-1550 Sporer Minimum
1645-1715 Maunder Minimum
1790-1830 Dalton Minimum
火山活動は、13世紀(1257-58年など)と1450年ごろに、複数の噴火が続いた。
大気中二酸化炭素濃度は、南極Law Domeのコアによれば、(1200年の284ppmから) 1610年には272ppmにさがった。温度がさがったことと海面の溶解度で説明できるよりも大きな変化だ。人口が減ったことにともなう森林の回復という説もある。
気候システム内の変動としては、(MCAと逆に) ENSOはEl Niño 寄り、NAOは負が多めだ。なお、深層循環が遅くなったかもしれない。

ヨーロッパ。大きく見ると14世紀から寒冷期なのだが、それよりまえ、1257-58年の熱帯の火山噴火のあとのイングランドの不作・ききんも含めるべきかもしれない。
1315-1322年にはヨーロッパ広域のききんがあった。(1315年 長雨・冷夏、1316年 大雨、1317/18年 寒い冬。)
1347-1353年には黒死病が流行した。
1430年代には強い低温がおきた。
小氷期には氷河が前進した。たとえば、スイスのValaisのSaas谷のAllain氷河は1589年に氷ダムをつくり、1633年に決壊した。
小氷期のあいだに、ノルウェーでは40%、イングランド、ドイツでも多数の農場が放棄された。農村の放棄の原因について、気候と(黒死病によるものを含む)人口減少とをわけるのはむずかしい。

東南アジア。13世紀、14世紀、15世紀それぞれ、かんばつがあった。「ITCZが数百マイル南にシフトし、東南アジアの夏のモンスーンが弱かった。」【このITCZに関する認識は古いもので不適切だと思う。】クメール、パガン、大越国がそれぞれ苦しんだ。
1340-1380年にはとくに雨が少なく、かんばつが頻繁にあった。(出典はVictor Lieberman & Brendan Buckley 2012 Modern Asian Studies誌の論文。このVictor Liebermanという人は東南アジアの歴史に関する論文が多数ある。本書の第一著者の親族かと思うが、その記述はない。)

東アフリカ。そのうち西部では乾燥、もっと東では湿潤と、複雑だ。
ウガンダ西部では、15-16世紀に雨が比較的多く、集落が発達した。1700年ごろには高地が乾燥して、集落が疎になった。

サヘル。300-1000年にはmillet農耕可能域が北にひろがった。その後せばまった。サヘルの民とサハラの民との関係の変化にも、雨の変化が要因となっているだろう。

南部アフリカ。Mapungubwe国(ボツワナとジンバブエの境あたり)が10世紀にあらわれ、MCAにさかえた。14世紀はじめにこの都市は捨てられ、複雑な社会は北の大ジンバブエ国に移った。かんばつが要因らしい。baobabの木のデータがある。

ここから、「17世紀の危機」の話。
ヨーロッパでは、1500-1550年は小氷期のうちでは温暖で人口がふえたが、1550-1700年には寒冷化したうえに気候の変動が大きく、ききんがおきやすかった。たとえば1690年代 スコットランドでは不作で、人口が(移住をふくめてだが) 15%減った。
16世紀末から17世紀にはペストが何度も流行した。寒冷と不作で、人の栄養不足と都市への集中がおき、病気にかかりやすくなったと考えられる。(ペストは、18世紀には頻度が減り、19世紀には見られなくなった。)
人口はとくに中央ヨーロッパで減った。イングランドとオランダでは減らなかった。
社会のresilienceは、富、行政、輸送によってちがっていた。オランダやイングランドでは、食料の輸送がうまくいき、早くからresilientになったと考えられる。

オスマン トルコ帝国 (南東ヨーロッパ~西アジア)では、15世紀おわり-16世紀おわりには、人口がふえ、土地行政もうまくいっていた。16世紀おわり-17世紀には、地中海地域に、かんばつが多発した。とくに、1590年代、かんばつと寒い冬、ききん、都市での疫病があり、アナトリアの人口は1640年代まで減った。17世紀おわり-18世紀はじめ、また寒冷となり乾燥した。オスマン帝国の人口は1850年にやっと1590年のレベルに回復した。

インドでは17世紀にははげしいかんばつが複数回あった。1630-32のかんばつはShah Jahanが対応できた。

中国は15-16世紀に、人口がふえた。とくに南部への移住・開発によって、農業生産がふえた。国内交易もさかんになった。しかし、16世紀末から17世紀には乾燥化・寒冷化が進み、食料生産が減った。1640年代に明がほろびたのは、食料不足、辺境の防衛困難、民衆の不満などを通じて、気候要因がかかわっていると考えられる。

北アメリカの東部では、17世紀には冬に極端に寒いことが頻繁にあり、ヨーロッパからの植民者の生き残りは困難だった。

ここまで、「17世紀の危機」の話。

小氷期に寒冷であったところでは寒冷な気候への適応も進んだ。
ヨーロッパでは、家の改良 (ガラス窓など)、厚着、コート、帽子などが普及した。毛皮の需要が高まり、近くでの供給が乏しくなって、ロシアや北アメリカ植民地から供給されるようになった。先住民社会に破壊的影響が生じた。
家庭の暖房が、いろりのようなものから、壁の暖炉へ、さらに、閉じた形のストーブへと変わった。薪が不足し、イギリスでは石炭を燃料として使うようになった。(なお中国では北宋時代から使っていた。)

火山噴火としては、1783-84年のアイスランドのLakiと、1815年のインドネシアのTamboraが、エーロゾルによって、世界の多くの地域に寒冷化などの気候影響をもたらした。

本書でとりあげられたMCAから小氷期にかけての主要な気候変化を、わたしなりにおおざっぱにまとめてみると、こうなると思う。

  • アルプス以北のヨーロッパ・北大西洋・北アメリカ東岸ではMCAに温暖(・乾燥)、小氷期に寒冷(・湿潤)。
  • 東南アジアではMCAに湿潤、小氷期に乾燥。
  • 地中海・西アジアと中国では、およそ、MCAに(温暖・)湿潤、小氷期に(寒冷・)乾燥。どちらかといえば乾湿のほうが主のように思われる。
  • 南アメリカでは乾湿がシーソー型に交代。中央アメリカ・北アメリカ内陸でも乾湿がステップ状に変化。時期はMCA・小氷期とは必ずしも同期しない。

第6章のおもな話題は、人間社会が化石燃料を使うように変わってきた、その結果、人間社会が気候に大きく影響を与える時代がきた、という話。「石炭・石油文明論」といえるかもしれない。(わたしはそちらにも関心はあるのだが、今のところよく読んでいない。)

ただ、「Nineteenth-century droughts」の節は、気候が人間社会に与える影響をあつかっている。19世紀後半、北アメリカ、中国、朝鮮、インド、ブラジル、エジプト、南部アフリカでたびたびかんばつがあった。ENSOに関連しておこった。雨が少ないので不作になるのは当然としても、ヨーロッパ社会はだいぶresilientになったのに、インドや中国や東南アジアでは餓死者がおおぜい出るようなききんになったのは、政治の問題があった。インドでは、イギリスの植民地行政が、ききんの救済に消極的で、現地で食料不足にもかかわらずインドの穀物を輸出したこともあった。中国の清朝はききん対策をしていたが、この時代には行政能力が弱って、備蓄は最盛期の半分に減っていた。フィリピンでは1900年、スペインに代わって支配したアメリカ軍が反乱をおさえようとして rice stores [店? 倉庫?]をこわしてしまった。ブラジルでは政府が国内難民の動きを止めようとした。

第7章は地球温暖化の影響の話。すでにおこっている影響の話と、将来の予想の話との区別がわかりにくいと思った。適応の必要性、水資源に関する紛争のおそれ、気候変化による損失は貧しい者に偏りがちなこと、などが指摘されている。

第8章も地球温暖化関係の話題で、「温暖化はうそだ」という議論とそれへの反論、温暖化の予測型シミュレーションとその不確かさ、気候に関する国際的約束、排出削減策の技術面と制度面、意図的気候改変(「ジオエンジニアリング」、気候工学)の提案とそれへの批判など。

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading

田近 英一 (2011) 大気の進化46億年 O2とCO2

  • 田近 英一, 2011: 大気の進化46億年 O2とCO2 — 酸素と二酸化炭素の不思議な関係 (知りたいサイエンス 102)。技術評論社, 231 pp. ISBN 978-4-7741-4794-0.

2011年9月に出た本で、わたしは2012年1月に買って、ときどき参照しているのだが、読書メモをまだ書いていなかった。

田近さんは、地球ができた初期から(ただし海洋と大気ができてから)の気候の歴史、とくに氷のひろがりと大気中の二酸化炭素量の変遷を研究してきた。その話題については『地球環境46億年の大変動史』 (田近 2009 b)などの著作がある。そのうちとくに地球が赤道付近まで氷で覆われてしまった「全球凍結」あるいは「snowball earth」と呼ばれる事態があったこと、そして地球はどのようにしてその事態から抜け出したと考えられているかは、『進化する地球惑星システム』(東京大学 地球惑星システム科学講座, 2004年)の田近さん執筆の第5章や、『凍った地球』(田近 2009 a)に書かれている。

本書は、その話題と、地球大気中の酸素(O2)の変遷の話が組み合わさる。酸素分子は他の惑星大気にはほとんどなく、地球大気にあるのは光合成をする生物が酸素を出しているからにちがいない。そこで、酸素の話は生物の進化の話と切り離せない。本書は、大気の話題に関連するという切り口で、生物の進化の歴史をふくむ。新しい研究成果を紹介し、従来の定説をうちけしているところもある。ただし、本書執筆からいままでにも学問の進展によって認識が変化したところもあると思って読む必要があると思う。

以下、わたしの読みかたによる要点のぬき書き。
本書は6つの章からなっている。

第1章 「地球大気の不思議 — 酸素と二酸化炭素、その起源」
惑星大気に酸素があったとしても、酸素は岩石圏の鉄や硫黄などと化合して大気から失われてしまう。地球大気中に酸素があるのは、酸素が、光合成をする生物によって、つくられつづけているからだ。

二酸化炭素は、いまの量でも、地球の温度をきめるうえで重要な働きをしているのだが、金星や火星で大気の主成分となっているのにくらべると、だいぶ少ない。

惑星どうしの比較や、大気の変遷を考えるうえでは、大気だけでなく、海水やそれにとけているもの、岩塩として存在する塩素、石灰岩などの炭酸塩として存在する炭素などをまとめて「揮発性物質」として考えたほうがよい。

太陽系のもとになった原始太陽系円盤には、水素・ヘリウムを主成分とする気体もあったはずだが、太陽からの距離にして地球あたりでは、気体は地球形成までに失われた。地球の原始大気は、固体として集積したものからの脱ガスでできたものだ。ただし、アルゴンの同位体などの情報から、脱ガスの大部分は地球の初期におこり、小部分だけが長期的に継続していることがわかった。

第2章 「二酸化炭素からみた気候変動史」
気候の状態(平均地表温度で代表させる)は、太陽から届く放射、地球がそれを反射する割合(アルベド)、それに、地球放射を吸収・射出する温室効果気体の量によって決まる。アルベドを変える主役は雪氷、温室効果を変える主役は二酸化炭素だ。

温室効果がないと、いまの太陽放射量でも、地球は氷に覆われているはずだ。さらに、太陽物理の理論から、地球形成初期の太陽放射はいまよりも少なかったと考えられている。しかし地球には液体の海があった。それは温室効果で説明可能だ。たとえば、二酸化炭素が多かったということはありそうだ。ただし、その後、二酸化炭素は減ってきたのだが、ちょうど海が存在できるように調節されているのか?

二酸化炭素は火山ガスとして地球内部から出てくる。大気と海洋をあわせた系(おもに海洋)での二酸化炭素の平均滞留時間は50万年だ(現存量と、火山ガスが出てくるrateとのわりざん)。大気海洋系から二酸化炭素が失われるしくみは、化学風化、うまり炭酸をふくむ水が鉱物をとかすことだ。とけたイオンが海底で炭酸塩鉱物として沈殿すると、炭素の半分は二酸化炭素として大気にもどるが、半分は堆積物へ行く。風化は温度が高いほど速く進む。このことが、温度と大気中の二酸化炭素濃度に、負のフィードバックをもたらしている。

地球の歴史の証拠を調べると、億年、百万年、万年のいずれの時間スケールでも、二酸化炭素濃度と温度は正の相関がある。二酸化炭素から温度へは温室効果がある。温度から二酸化炭素への因果関係もありそうだが、そのなかみは個別に検討しないとわからない。【なお、本書では「氷河期」ということばが時間スケールを限定しないで使われていて、多くの場合は億年スケールの氷河時代のことをさしているようだ。わたしは「氷河時代」としておきたい。】

第3章 「酸素からみた生命進化史」
無生物の光化学反応だけで酸素ができるとすると、大気中の濃度は現在の千億分の1以下だ。いまのような高い酸素濃度を維持するには、大量供給が必要だ。実際には大量供給とともに大量消費もあって動的にほぼ一定の濃度を維持している。

生物の光合成には、酸素を発生するものと発生しないものがある。大部分の光合成細菌は、光化学系 I と II の一方のシステムだけをもち、酸素を発生しない。両方のシステムをもち、酸素を発生するのは、シアノバクテリアが最初と考えられている。
シアノバクテリアがいつからあらわれたかはまだよくわからない。比較的有力な説は、バイオマーカーとされる有機物 2-メチルホパンによって、27億年まえまたは24.5億年まえ。(35億年まえの証拠とされたものはまちがいであり、ストロマトライトはあてにならない。)

大気中に酸素があらわれた証拠は、赤色土層や縞状鉄鉱床などがある。(ただし縞状鉄鉱床は酸素濃度が高くなくてもできるしくみもありうる。)
24.5億年まえに酸素濃度が現在の10万分の1をこえたと考えられている。硫黄同位体の質量に依存しない分別は紫外線によっておこるのだが、そのシグナルが見られなくなった。
22.2-20.6億年まえに大量の酸素が大気中に放出された。炭素同位体の(質量に依存する)分別からわかる。大気・海洋から軽い炭素同位体が選択的に有機物に移り、環境に重い同位体が多くなった。

酸素がふえるまえの地球上の生物の主役は嫌気性(酸素がない環境に適応した)の古細菌および真正細菌だった。酸素がふえたことによって、主役が好気性(酸素がある環境に適応した)生物に入れかわった。真核生物のほとんどは好気性だ。(例外的に無酸素条件でも生存可能なものがいる。) 真核生物がもつミトコンドリアは、好気性細菌を細胞内共生させたものだと考えられている。真核生物は酸素をつかって、細胞膜を補強するステロールもつくる。また有害な活性酸素を分解する酵素をもつ。

約6億年まえ、酸素濃度は現在と近いレベルになり、多細胞動物が出現した。両者の間には必然的な関係がありそうだ。酸素呼吸でエネルギーを得られるようになった、体を支えるコラーゲンを合成できるようになった、などの要因が考えられる。

5.8億年まえにはエディアカラ生物群が出現した。
5.42億年まえ(カンブリア紀のはじめ)から殻や骨格などのかたい組織をもつ動物が出現した。「カンブリア爆発」といわれる。
カンブリア紀中期、バージェス動物群が出現したころ、酸素濃度は高く、気候は温暖だったが、炭素同位体比をみると、炭素循環ははげしく変動していたらしい。

第4章 「全球凍結と酸素濃度上昇の謎」
氷河性堆積物が当時の赤道付近にも分布する。これを説明するのに、カーシュビンク(Kirshvink)は “snowball earth” (全球凍結) 仮説を出した。
今では、全球凍結は、22.2億年まえ、7億年まえ、6.5億年まえの3回あったと考えられている。

全球凍結が終わったのは、二酸化炭素による温室効果が強まったからだと考えられる。二酸化炭素は、全球凍結中も火山活動によって供給されるが、化学風化による消費は進まないので、大気中にたまるのだ。

22億年まえの全球凍結のあとに真核生物が出現し、6.5億年まえの全球凍結のあとに多細胞動物が出現した。全球凍結と生物進化とは関係がありそうだ。全球凍結のあいだに生物(とくに光合成生物)が生きのびられる場所は、たぶん温泉のようなところに限られており、凍結解消後に生存可能な世界がひろがったことも重要だろう。それにくわえて、酸素濃度も重要だろう。

22億年まえの全球凍結のあと、南アフリカのカラハリのマンガン鉱床ができた。カナダのヒューロニアン累層群でも、カラハリほど濃集していないが、層が厚いので、同じくらいの量のマンガンが堆積している。これは大気中酸素濃度が高いことを示唆する。

カーシュビンクは次のような因果関係を考えている。
シアノバクテリアの出現 → 酸素発生 → 大気中のメタンの酸化 → 寒冷化 → 全球凍結。
全球融解 → 深層のリンが湧昇(マンガンも湧昇) → 富栄養化 → シアノバクテリア増殖 → 酸素濃度高い (マンガンが酸化・沈殿)。

炭素循環はどう変化しただろうか。炭酸塩岩が形成された時期はかぎられている。しかし、炭酸塩岩でない砂岩にも、有機物の炭素はある。ただし0.01%程度だ。その炭素同位体比を分析すると、2段階の低下が見られた。化学組成をあわせてみると、軽い炭素の供給とともに、大陸の風化がおきた。超温暖化とみられる。軽い炭素の供給と温暖化の両方をおこしうる原因の有力候補は、メタンハイドレートの崩壊だ。

なお、7億年まえの全球凍結が終わったあと、ひさしぶりに縞状鉄鉱床が形成された。海洋表層で、深層から湧昇した鉄(2価)イオンと大気からの酸素が出会ったのだ。

地球上で、われわれ人類にいたるような生物の進化がおきたのは、地球の環境がおだやかに維持されたからではなく、全球凍結をふくむ激変のおかげなのかもしれない。

第5章 「酸素と二酸化炭素の変動史」
酸素と二酸化炭素は関連して変動している。しかし、二酸化炭素の変動は主として、火山活動・化学風化・炭酸カルシウムの沈殿による。酸素の変動も、炭素だけでなく硫黄の循環の影響も受ける。深海底では、有機物が硫酸イオンによって酸化分解される。その結果、黄鉄鉱ができる。このとき酸素は大気中にのこる。黄鉄鉱が風化するとき酸素が消費される。

3億年まえ(石炭紀後期)、二酸化炭素濃度が低下し、酸素濃度が上昇した。これは、大森林が形成され、その植物体が湿地帯に埋没して石炭になったからだと考えられる(ただし、あとの節も参照)。

古生代以来の地球史のうちには、オルドビス紀/シルル紀、デボン紀後期、ペルム紀/三畳紀、三畳紀/ジュラ紀、白亜紀/古第三紀の5回の大量絶滅があった。

オルドビス紀末の大量絶滅を考える。オルドビス紀のあいだに生物が多様化した。二酸化炭素濃度は現在の20倍と推定される。温暖だったにちがいない。それが突然崩壊する。寒冷化か? 酸素濃度低下か?

植物の上陸が可能になったのは酸素濃度が上昇して成層圏オゾン層が形成されたからだという説(バークナー、マーシャル 1965年)は正しくないらしい。Kasting (1987年)によれば、紫外線をさえぎるには20億年まえの酸素濃度でじゅうぶんだ。

最初に上陸したのはバクテリアや菌類、そして、藻類と菌類の共生した地衣類、ついでコケ植物などが続いた。動物は、シルル紀から節足動物、デボン紀から脊椎動物が上陸した。ただし、脊椎動物については、約4億年まえのデボン紀に原始的な両生類が見られるが、約3.5億年まえの石炭紀初期までのあいだに空白がある。大気中の酸素濃度が低下して、動物の最初の陸上進出は失敗、あらためて進出したと考えられる(ウォードとバーナーの説)。

陸上の土壌は、岩石が細かくくだかれた粒子だ。植物の根や微生物が、土壌を安定化させている。土壌が安定化すると、化学風化作用の効率が高まるので、大気中の二酸化炭素が減る。石炭紀後期の寒冷化には、有機物の埋没にくわえて、この原因が働いたと考えられている。【土壌が物理的に侵食されにくくなることが、化学的風化をつよめ、結果として岩石圏の物質の動きを速めるというのは、直観的にわかりにくいのだが、そういうものなのだろう。】

石炭紀ごろには昆虫が巨大化している。昆虫のからだの大きさの限界は、酸素を拡散でとりこむことによって制約されており、酸素濃度が高ければ大きくなれたのだ。

ペルム紀/三畳紀(古生代/中生代)境界の生物大絶滅は史上最大のものだった。原因はまだ確定していない。ウォードとバーナーは酸素濃度低下を主張した。陸上の生物の絶滅については、Kumpが、海の硫酸還元菌がつくる硫化水素が大気にもれだしたという説を出している。

中生代、とくにジュラ紀には、酸素濃度が低くなった。ただし、ジュラ紀にも森林火災はあったので、大気中の濃度は13~15%以上あったはずだ。
鳥類の呼吸器は、気嚢というシステムをもつ。哺乳類の肺とちがって、空気の流れが一方向になり、呼気と吸気がまざらない。これは低い酸素濃度に適応している。恐竜のうち鳥類に近い系統の「獣脚類」にも、気嚢をもっていたものがいた。

ジュラ紀後期から白亜紀前期は、あまり温暖ではなかった。
酸素濃度は、白亜紀なかばから上昇した。

白亜紀なかば(1億年まえごろ)は超温暖だった。赤道と極の温度差が小さく、北極海の表層水温も、海洋深層水温も、いまとくらべると非常に高かった。二酸化炭素濃度が高かった。二酸化炭素を供給する火成活動が活発だったからだ。新しいプレートの形成が活発でプレート運動が速かったのにくわえて、おそらくマントル深部からのスーパープルームによって、大規模な溶岩台地(海台)が形成された。

白亜紀には被子植物がひろがった。それは土壌の風化効率を高め、大気中二酸化炭素濃度を低下させ、新生代の寒冷化の原因になったと考えられる。

第6章 「地球の運命と第2の地球」
地球は将来どうなるか。
太陽の放射がふえてゆく。二酸化炭素濃度の低下にはかぎりがあるので、いまから15億年後から海が失われはじめ(「湿潤温室状態」)、10億年かけて海が消滅する。
そのまえに、二酸化炭素濃度の低下で、10億年後ごろに、光合成が不可能になる。
なお、地球の場合は何十億年もあとになるが、惑星内部の冷却によって、火山活動が停止し、二酸化炭素が出てこなくなることによる、生命の存在可能な状態の終わりかたもある。

太陽系外で、生命がすむことが可能な場所(habitable zone)はどこにあるか。ひとまず、それは液体の水が存在する条件と同じだと考える。
【本書よりもあとに出たものだが、阿部 豊 (2015) 『生命の星の条件を探る』】の本が、この議論をくわしくしている。】

Habitable zoneの高温側限界は、暴走温室で海がなくなることだ。
低温側限界としては、二酸化炭素の雲ができると太陽放射を反射するので低温になってしまうという考えがあった。しかし二酸化炭素の雲には温室効果もあって、そちらが大きいらしい。そうすると、火星は habitable zone 内になりそうだ。

生命の存在条件は、habitable zone内にあるだけではじゅうぶんではない。炭素循環によって大気中の二酸化炭素がたもたれていることが必要だ。
地球では陸があるから陸での風化反応で二酸化炭素が固体地球に吸収されるが、海だけの惑星ではどうなるか? 海底での風化反応があればじゅうぶんだろうか? 【ここの議論は「よくわかっていない」というものになっている。】
地球ではプレートテクトニクスがあるから火成活動で二酸化炭素が連続的に供給されているが、ホットスポット型の火成活動では、間欠的になってしまうだろう。【ここの本書の論調はプレートテクトニクスが必要というものになっている。】

文献

  • 阿部 豊, 2015: 生命の星の条件を探る。文藝春秋。[読書メモ]
  • 田近 英一, 2009 a: 凍った地球 — スノーボールアースと生命進化 (新潮選書)。 新潮社。[読書ノート]
  • 田近 英一, 2009 b: 地球環境46億年の大変動史 (DOJIN選書)。 化学同人。[読書ノート]
  • 東京大学 地球惑星システム科学講座 編, 2004: 進化する地球惑星システム。東京大学出版会。[読書メモ]

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading

多田 隆治 (2013) 気候変動を理学する

  • 多田 隆治, 2013: 気候変動を理学する — 古気候学が変える地球環境観。みすず書房, 287+xi pp. ISBN 978-4-622-07748-7.

2013年の新刊。出版社からお贈りいただいてすぐ読んだのだが、読書ノートを書くのを忘れていた。2018年7月、地学概論の授業で紹介したくなって読みかえした。

著者は、地球科学の地質学のうちの堆積学を学び、海底堆積物にもとづいて、おもに地球史のうちでは最近の第四紀の海洋・気候の変動を研究してきた。本書の特徴もその話題にあると思うが、地球物理、とくに田近英一さんの数理モデルによる気候システムの議論も含めて、気候と生物地球化学サイクルの変動を論じている。

本書は2012年におこなわれた5回の「サイエンスカフェ」にもとづいている。サイエンスカフェといってもいろいろあるが、本書の場合は講義に近い。ただし、講義にしては頻繁に質問がはいり、それに答えながら多田さんが話を進めている。それだからおもしろく読めるところもある。他方、論旨がわかりにくいこともあるかもしれない。著者もそれを心配したようで、本の終わりのほうの「サイエンスカフェを終えて」と題した部分で、それぞれの回の要点を説明しなおしている。この読書メモでこの下でする内容紹介も、だいたいその要約にしたがっている。

本書のもうひとつの特徴は、黒と明るい青の二色刷りにして、さらにその濃淡をつかって図を表現しているところだ。一色刷りよりも見やすいし、フルカラーよりもむしろ何を示したいかがわかりやすいと思う。フルカラーの図もあるが本のまんなかの6ページにまとめられている。

ここから、おもに「サイエンスカフェを終えて」にそった内容紹介。

2010年の秋ごろ、著者の高校のクラスメートでもある日立環境財団の神山和也さんからの提案で「サイエンスカフェ」をやることになった。
その趣旨は、地球温暖化などについて言われていることの真偽を判断するための基礎概念を説明することだった。

世の中の地球温暖化に関する議論に、著者は次のような問題点を感じていた。
1. 温暖化否定論者が、一方的な主張を伝えている。他方、温暖化がすでに進行しているという主張の説明は、難解だ。
2. マスコミの取り上げかたが、肯定論・否定論のバランスを重視するものになりがちだ。また、とくに日本では、マスコミ自身が言説を吟味・評価する能力をもっていない。
3. 地球環境に関する教育はあるが、科学的側面からとらえる基礎教育が不足している。

そこで、著者は、「気候を維持する本質的な過程や気候変動を引き起こす主要なメカニズム、それらを説明する理論」を理解してもらおうとした。【本にしたときの題名の「理学」に「する」をつけたのは新造語だと思うが、その趣旨は、メカニズムや理論を考える活動をいっしょにやってみよう、ということらしい。】

第1回「地球の気候はどのように制御されてきたか」。
地球表面の温度は次の3つの要因で決まっている。
1. 太陽の明るさ
2. 反射 (アルベド)
3. 温室効果 (みかけの射出率が1よりも小さい)
地球は過去に全球凍結の状態になりそこから脱出したと推測されるようになった。これは、「気候ジャンプ」のもっとも劇的な例といえる。気候システムには複数の安定状態があって、その間をジャンプするのだ。ただし、行きと帰りの道筋は必ずしも同じでない(「ヒステリシス」とよばれる状況)。

第2回「地球は回り、気候は変わる」。
気候変動のメカニズムを、氷期-間氷期サイクルを例として論じる。
地球の歴史のうちでは新しい第四紀のあいだに、大陸氷床が拡大・縮小をくりかえしたことがわかってきた。そして、その原因として有力になってきたのが、地球の公転と自転の軌道要素の変化にともなう、地球に到達する太陽放射エネルギーの変化だ。地球全体・年合計で受け取るエネルギーの総量がほとんど変わらない状況でも、その緯度・季節分布の変化があれば、地球の気候システムを構成する部分が、それを選択的に増幅することがある。氷の変化と同調して二酸化炭素濃度も変化している。二酸化酸素は、全球大気でほぼ一様にまざることによって、北半球の気候変化の信号を南半球に伝えている。

第3回「CO2濃度はどのように制御されてきたのか」
氷期-間氷期サイクルにともなって大気中の二酸化炭素濃度が変化した。二酸化炭素から気候への影響はたしかにあり、氷期と間氷期の温度差5℃前後のほとんどを説明できるともいわれる。他方、気候から二酸化炭素濃度への影響もあるにちがいない。それは大気と海洋との二酸化炭素のやりとりによっているはずだ。そのしくみとして「生物ポンプ」「アルカリポンプ」「溶解ポンプ」があげられる。生物ポンプとは、海洋の表層で光合成をする生物によって有機物がつくられ、それが(生物の死骸などの形で)海底まで沈むことによって炭素を下に運ぶことだ。それぞれの「ポンプ」の働きが気候によって変化する。

第4回「急激な気候変動とそのメカニズム」
グリーンランド氷床コアや北大西洋の堆積物を見ると、氷期のうちに急激な気候変動が見られる。それは Dansgaard-Oeschger cycle (DOC)と Heinrich eventsといわれる。DOCは温暖と寒冷の2つの状態のあいだのジャンプのようで、状態の継続は千年程度、移行は十年程度でおこる。DOCの温度変化は南北半球で逆なので、全球平均気温の変化としては大きくない。DOCにともなうCO2濃度変化は、Heinrich eventもともなう場合は見られるが、そのほかは明確でない。この現象をおこすしくみには、氷床と海洋(とくに大西洋深層)がかかわっている。氷床は自励振動をおこす。海洋深層循環は複数の安定状態があり、ヒステリシスをもつ。

第5回「太陽活動と気候変動」
太陽放射の変化についてわかっていることは、億年の時間スケールでは太陽の核融合反応の進行にともなって放射量が増加することと、最近数十年の観測によれば黒点数変動にともなって放射量が変動するが、その量は放射量自体の 0.1% 程度にすぎないということだ。
ただし、太陽活動が気候に影響をおよぼすしくみは、全波長合計の放射エネルギー量の変化によるものばかりではない。紫外線の波長帯の放射量は 4% 程度変動している。それによって成層圏のオゾンが変化し、成層圏の温度も変化して、間接的に対流圏の気候にも影響がありうる。
このほかに、太陽磁場 – 銀河宇宙線 – 雲 という因果連鎖を提唱する人もいるが、この説の検証には時間がかかりそうだ。
気候変動は、必ずしも地球全体が一様に暖かくなる・寒くなるという形でなく、分布パターンの変化や、変動の振幅や周期の変化もある。(したがって地球温暖化が進む中でも大雪や寒波はおこりうる。)

「サイエンスカフェを終えて」の最後部分に述べられた、地球環境問題に関する著者の論点。

  • 二酸化炭素排出をつづけると、もしかすると、気候システムの(または生態系の)状態の急激なジャンプが起こるかもしれないという心配がある。
  • 真の意味の「持続可能な社会」がなりたつ気候の条件は、CO2排出が、自然あるいは人為的な固定とつりあっており、しかも、大気中のCO2濃度や気候の状態が、人類社会にとって許容範囲であることだろう。
  • 温暖化にくわえて、海洋酸性化と、沿岸湧昇域などの無酸素化の心配もある。
  • 地球規模の環境問題に、より迅速に、より包括的に対応していくことがのぞまれる。
  • さまざまな知識や経験をもった意識ある人びとが、問題の概要を科学的、俯瞰的、包括的に理解し、しがらみのない立場から独自の意志と視点に基づいて議論し、判断を下すことが必要だ。そのために、気候変動や地球温暖化の基本過程や原理について、専門家以外の人びとも広く理解していることが望まれる。

ここから、わたし(増田)が気にかかったこと。初版に対するコメントなので、不満だったところはその後の版で改訂されているかもしれない。

2-12図にわたしが1993年の著作物([わたしのHTML版])で使った表現([その図の部分])を使ってくださったのはうれしい。(出版された図からトレースされたのだと思う。出版準備段階で問い合わせてくだされば数値データで提供することができ、トレースのてまをはぶくとともに、もう少し精密にできたのだが。) ミランコビッチが注目した高緯度の夏の日射量変化は、低緯度の夏に見える南北逆位相の約2万年周期(10万年周期で振幅変調されている)と、高緯度の冬にも小さいながら見える南北同位相の約4万年周期のたし算ととらえるとわかりやすい。(なお、図の時間軸をわたしは横(左から右へ)にとったのだが、本書では下から上になっているところが、地層の情報を見慣れた人の感覚があらわれていておもしろい。)

ただしその次のところ、79ページ「1890年ごろ」、80ページ「20世紀に入ったころ」は変だと思う。ミランコビッチの日射量に関する最初の著作は1920年にフランス語で出たもので、わたしは直接読んでいないが、それは今の気候での日射量の緯度・季節分布の話で、まだ氷期の話ではなかったはずだ。「1930年に書きあげた」ものはケッペン編の「Handbuch der Klimatologie」の第1巻として出版され、福井 英一郎(1938)「気候学[読書メモ]でも多くのページ数をさいて紹介されているので、「注目された」と言えると思う。「支持する人はほとんどいなくなってしまった」のは1950年代だと思う。

それから第5回の254ページあたりから(およびまとめの282ページ)のオゾンの件。オゾンは確かに温室効果気体ではあるが、大気のエネルギー収支にとって最も重要な紫外線を吸収する効果は温室効果とは別と考えるべきで、255, 256ページの「オゾンによる温室効果」という表現は不適切だと思う。対流圏にあるオゾンは、人の健康に害のある大気汚染物質であるとともに、地上気温の上昇に寄与する温室効果気体であると言えるが、成層圏にあるオゾンの量が地上気温におよぼす影響は単純でないので、本書の議論の範囲ではオゾンの温室効果にはふれないほうがよいと思った。

折り返しのあとにくわしい目次をつける。
Continue reading