東京管区気象台 (1957) 東京都の気候 (東京都気象累年報)

  • 東京管区気象台 編, 1957: 東京都の気候。(財団法人) 気象協会, 565 pp.

明治から第二次世界大戦ごろまでの東京の気象観測値をみる必要が生じたので、大学の図書にはいっているこの本を借り出してきた。表紙にある題名は「東京都の気候」だが、めくると「東京都気象累年報 総目次」がある。気象台という役所は「気象累年報」を出版しようとしたが、それを(定価 2000円で)売ることになった出版者が名まえを変えたのだろうと思う。ただし、東京都の気候の解説は15ページ(地勢、面積、人口をのぞくと12ページ)だけだ。気候とは気象の統計のことだと思う人にはこれでよいのかもしれないが、そうでない人むけには不適切な題名だと思う。

気象庁がその名の組織になったのは1956年7月だが、その前身となった東京気象台は1875年6月から観測を始めており、1887年1月から中央気象台となっている。気象庁とその前身による観測データは、気象庁ウェブサイトの「過去の気象データ検索」http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php や、「過去の気象データ・ダウンロード」http://www.data.jma.go.jp/gmd/risk/obsdl/index.php のページから公開されている。しかし、1961年以後については多くの気象要素の毎日の値があるが、1960年以前は、毎日の値があるのは気温と降水量だけで、そのほかは月ごとの集計値だけだ。まだ、ディジタル化(数字の読みとり)ができておらず、手書きの原簿が、紙からマイクロフィルムをへてディジタル画像データの形になったものがあるだけだそうだ。

ただし、全国一律ではないが、地方別に出版物になっていることがある。東京のばあいはこの本なのだ。ほかにいくつか見ているが、全部でどれだけ出ているか、わたしは知らない。本書の「東京都気候概説」の章の参考文献には、「北海道の気候」(札幌管区気象台)、「東北地方の気候」(仙台管区気象台)、「新潟県気象累年報」(新潟地方気象台)、「長野県気象累年報」(長野測候所)があげられている。東北は仙台管区でまとめたが、東京管区は都道府県別の気象台(またはのちに地方気象台となった測候所)で出すことにしたらしい。(なお文献リストには「東京都気候表」(中央気象台)というものもあげられており、わたしは内容を知らないが、本書よりは簡略な資料集だろうと思う。)

日本の大部分の地方気象台は都道府県がつくって、第二次大戦中の再編成で中央気象台の傘下にはいったのだが、東京気象台は当初から国の機関だった。1945年8月1日に、中央気象台のもとに東京管区気象台が設立された。ただし地点「東京」の観測業務はそのときは中央気象台でつづけられ、1949年11月1日に東京管区気象台に移された。

本書はその東京管区気象台の技術部がまとめたものだ。ただし、本書の出版日付は1957年3月10日、序文の日付は1956年12月なのだが、なぜか、東京管区気象台が気象庁の下にある、あるいは、中央気象台が気象庁になった、という記述がどこにもない。

東京管区気象台長による序文には次のような記述がある(文字づかいをすこしだけ変更して引用している)。
「近年、気象に関する関心は非常に増大して来た。産業、教育、衛生その他の方面に利用する気象資料をうつすために、わざわざ来台する人が増加し、担当係では応接にいとまない有様である。これに応ずるための累年原簿は、使用が重複して、日常の業務に支障を生ずるばかりでなく、使用頻度が多いので損耗がはなはだしく、このまま放置することは許されなくなって来た。よって観測開始後八十年を閲したのを機に、東京都気象累年報を刊行し、広く朝野の要望に応ずることにした。」

本の最初の部分に、解説、観測地点一覧、各気象官署(気象台、測候所)の沿革がある。それからつぎの五編がある。
– 第1編 東京都の気候概説
– 第2編 東京都気象災害年表
– 第3編 東京累年気象表
– 第4編 東京都下測候所累年気象表
– 第5編 東京都観測所気象累年表

第1編「東京都の気候概説」は15ページの簡単なものだ。あまり体系的ではないが、気象台によくあった質問への答えなのかもしれない。
最初の3ページは、東京都の地勢と、区市町村ごとの面積と人口についてのべている。
それから「気候の特長」として、まず、Supan, Köppen, A. A. Miller のそれぞれの気候分類で東京がどの類にふくまれるかをのべ、それから、東京の月平均気温の平年値をほかの北半球温帯の都市のばあいとくらべたグラフを示し、「冬の気温は低く、夏の気温は高くて、寒暖の差が比較的大きい」と述べている。
「気候と気圧配置」は、「東京都の気候 –これは日本の気候と同じであるが– を支配する因子としては、冬季発達する大陸高気圧と夏季優勢になる北太平洋高気圧の二つである。」という文からはじまる。
「気候概要」と「四季の気候」では、「東京」1地点だけでなく、都内(伊豆諸島をふくむ)の複数の地点のグラフや、「都主部」(区部と多摩)の分布地図を示している。気象要素は気温と降水量がおもだが、降雪、霜・結氷、霧・雷、台風による風速、そして気象要素ではない火災もとりあげられている。

第2編「東京都気象災害年表」は、歴史資料によって東京に気象災害および地震災害があった記録を列挙したものだ。解説によると、気象については 田口竜雄著「日本気象資料」、地震については 武者金吉著「日本地震資料」に負うところが多い、とある。気象に関する各表には、「書名」として出典文献がのっている。「東京市史稿」、「東京災害史」、「武江年表」が多く出てくる。近代については「気象要覧」が多い。古い時代についてはたとえば「続日本紀」「吾妻鏡」などがあるが、気象台職員が直接に歴史資料にあたったのではなく「日本気象資料」に示された出典をあげたのだろうと思う。

第3編「東京累年気象表」が本書のいちばん重みのある部分だ。
地点「東京」の1876 (明治9)年1月から1955(昭和30)年までの観測値、その全期間の累年平均値、1921-1950年の平年値が示されている。

気候のための気象統計というと、月平均気温、月降水量をはじめとした、月ごとの統計値が使われることが多い。しかし、本書第3編の「東京」については、毎日の値も、気温、降水量のほかに、気圧、水蒸気圧、相対湿度、雲量、日照時間について記録されているのだ。(さすがにそれよりもこまかい時間分解能の記録は収録されていない。各気象要素の1日の代表値がどの時刻の観測からどのように構成されるかは変遷があり、本書では最初の部分にある「解説」で説明されている。)

地点「東京」の観測は、1875 (明治8) 年6月1日に赤坂 葵町 三番地(現在の虎ノ門2丁目)ではじめられ、1882 (明治15) 年7月1日に麹町区 旧本丸 北桔橋(旧 江戸城 本丸の北の端あたり)に、さらに、1920 (大正9) 年 9月29日に麹町区 元衛町(のち千代田区 竹平町、現在の一ツ橋1丁目)に移転した。【本書よりのち、1964 (昭和39)年[日付未確認]に大手町、2014 (平成26)年12月2日に北の丸公園に移転している。】

なお、気圧の単位は mmHg (解説では「mm/Hg」となっている)で、表の表題につづけて「+700mm」とあるが、表の数値に700をたした値が観測値であるという意味だ。蒸気圧も mmHg でしめされている。いまの hPa (mbも同じ)にあわせるには、水銀の密度と重力加速度の標準値をかけて換算する必要がある。

第4編「東京都下測候所累年気象表」は、大島、新島、三宅島、八丈島、鳥島 測候所それぞれ創立以来の観測値を収録している。ただしこちらは月単位の統計だけだ。収録された観測値のはじまりの年は次のとおり(月を示さないものは年の初めから)。
– 大島 1939 (昭和14)
– 新島 1943 (昭和18) 降水量は1月、気温は3月、気圧は9月から
– 三宅島 1942 (昭和17)
– 八丈島 1907 (明治40)
– 鳥島 1947 (昭和22) 7月から

第5編「東京都観測所気象累年表」は、都内の37の観測所 (気象台・測候所、「省令観測所」、「篤志観測所」) の観測値の月単位の統計を収録している。気温、降水量、快晴日数、曇天日数、積雪の深さの統計がある。観測時刻は1952年までは10時、1953年からは9時である。気温の観測は最高・最低気温をはかっていて、日平均気温は日最高と日最低の平均である。

なお、本書の第3, 4, 5編は編ごとに、さらにそのうち第4編は測候所別の部ごとに、ページ番号がつけられて、角かっこでかこまれた形で各ページ下側に書かれている。本全体のとおしのページ番号は、かっこ なしで各ページ上側にある。各編ごと(第4編は部ごと)にくわしい目次があるのだが、そこに書かれたページ番号は(かっこ なしなのだが)編や部のうちのページ番号である。合本にする計画が急に決まった結果なのだろうと思うが、編や部の目次に通しのページ番号を追加したらもっとよかったと思う。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。「/」のあとにつけたのは各部分の執筆担当者。項目のあとの かっこのない数字は本全体のページ番号、「[ ]」でかこまれた数字は編または部のうちのページ番号。
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Simon L. Lewis & Mark A. Maslin (2018) The Human Planet — How We Created the Anthropocene

  • Simon L. Lewis & Mark A. Maslin, 2018: The Human Planet — How We Created the Anthropocene. Pelican (an imprint of Penguin Books), 465 pp. ISBN 978-0-241-28088-1.

人間(世界の人類全体)の活動が地球(大地)を変化させる要因として重要になった時代を、地質時代区分として(Pleistocene = 更新世、Holocene = 完新世とならぶ) Anthropocene となづけようと主張する人たちがいる。実際に地質時代区分になれば、日本語表現はおそらく「人新世」となるだろう。わたしは別のブログの[2016-02-06の記事]など複数の記事でふれてきた。

この主題に関する本として、どれを読もうかまよっていたら、2018年10月、東京の洋書やさんの店頭(社会学の棚)で、これを見つけた。地球温暖化の入門書(このブログでも紹介した)の著者でもある Maslin さんが著者にはいっているので、近づきやすいと思った。

買って、拾い読みしてみると、地球の歴史の中での人類が出てきた時代の位置づけ、人間がどのように地球を変化させているか、など、Anthropocene についての入門書ならば書いておくべきことだと思うが、わたしはほかのものですでに読んでいることが多かった。それで、自分が読むべき本から はずしてしまっていた。

2019年9月、思いなおして、自分にとって新しい情報を中心に拾い読みした。

地質年代区分は、地質学のうちでも層序学(stratigraphy, 「層位学」とも)という分野の人たちによって決められている。Maslinさんは層序学を学んだ人なので(本書序文によれば、第四紀の海底堆積物の研究で知られたShackletonに学んだそうだ)そのやりかたはわかっている。そして本書では、その決めかたの手順を messy と形容している。あまり合理的でない慣習と考えているようだ。しかし、それだからといってあいてにしないのではなく、現行の約束ごとにしたがって Anthropocene をみとめさせることをめざそうとしている。

みとめさせたいことは、つぎの3つにわけられる(第9章、301ページ)。

  1. 人間活動の影響で、地球の状態に、時代がちがうといえるほどの変化がおきたこと。
  2. その変化が、地球上の多数のところの堆積物に見られること。
  3. 時代画期となる事件が、模式地(GSSP = Global Stratotype Section and Point)となるところの堆積物ではっきり定義できること。

地球の状態の主要な変化は、短時間でおこるとはかぎらないから、時代画期をしめすものは、かならずしも主要な変化自体ではなく、それに関連した特殊な変化であってもよい。それにしても、Anthropoceneのばあいは他の地質時代区分のばあいよりもこまかい時間分解能が要求されるので、この第3項目を定式化するのがなかなかむずかしい。

著者たちは、時代画期の候補を、4つにしぼっている(図8.1、270-271ページ; 図9.1、308ページ)。

そのうち、わたしがいちばんわかりやすいと思うのは、1950-60年代に画期をおくものだ。本書では「The Great Acceleration」という標語でまとめられているように、化石燃料の消費(図7.1)と大気中の二酸化炭素濃度(図7.3)も、化学肥料(図7.2)と沿岸海洋の反応性窒素(図7.4)も、1950年ごろから増加速度が大きくなっている(ただし増加はそれ以前からはじまっているし、グラフの勾配の変化ではあっても不連続ではない)。グラフは見あたらないが、石油化学由来のプラスチック類がひろく見られるようになったのもこのころだ。ただし、時代画期をしめすものとして著者たちが示しているのは、核実験由来の放射性物質のピークだ。例として、ある地域の木の年輪の炭素14濃度のピークが1964年に見られることがあげられている。(木を堆積物にふくめてよいのかが疑問になった。化石になってしまえばよさそうだが。)

ところが、著者たちがいちばんおしているのは、それではない。いわゆる大航海時代(本書の用語では「Globalization 1.0」)だ。コロンブス以来の航海者が、ユーラシア・アフリカと南北アメリカとのあいだで、おおくの種類の動物や植物をはこんだ。そして人びとは、農作物を広い面積にひろめた。それまでちがった種からなっていたユーラシア・アフリカと南北アメリカとの生物相がまざってしまったのだ。そのことは、湖などの堆積物の花粉の組成にも記録されている。もともと植物生態学者である(熱帯雨林の研究の実績がある) Lewis さんがこの変化に注目するのはもっともだと思う。(ただし、地球上でもっと広い面積をしめ、Maslinさんの専門でもあった、海底堆積物の微化石には、この時代の人類の影響は見えないだろうと思うのだが。) そして、変化が将来どのくらいの時間つづくかという問題もある。人間が化石燃料を大量に使う時代はおそらく百年規模で地質時代区分には短すぎると感じられるが、生物の種組成がまざってしまったのは(ひとりでに分離はしないだろうという意味で)不可逆だから、地質時代区分にふさわしい長さになるかもしれない。

「Globalization 1.0」のうちで著者たちが持ち出す時代画期は西暦1610年で、”Orbis Spike” とよばれている。南極のLaw Dome アイスコアからもとめられた大気中二酸化炭素濃度の極小だ。しかし、二酸化炭素濃度は、20年ぐらいのあいだにせいぜい 10 ppm 減っただけで、気候の変化の原因という意味では大きな変化ではない。しかも、図5.3 (183ページ)のグラフにあるもうひとつのコアの二酸化炭素濃度のグラフではこの時期は極小ではなく減少途中になっているので、極小の認定はあまり頑健でないと思う。図5.3には、南アメリカ・中央アメリカの人口の見積もりもあり、これにさきだつ約百年間に約5千万人から1千万人未満にまで減ってしまったのだという。それで農地が森林にもどる過程で大気の二酸化炭素から陸上の有機物に炭素が移ったと考えられている。それがほんとうならば、1610年にいたる約百年間におきたことは、人類の歴史や南北アメリカの陸上植生の歴史にとって重要な事件だとは言えるだろう。それにしても、地球史の時代画期にふさわしいかどうかは疑問だとわたしは思う。

あとのふたつの時代画期の候補は、人間は農業などによって早くから地球環境を変えていたという観点のものだ。

そのうちひとつは、完新世全体(11700年まえから)をAnthropoceneとするものだ。それならば時代名を変えず「完新世」のままでよいということになりそうだが。

もうひとつは、農業の影響による温室効果気体排出を重視する Ruddiman の考え([Ruddiman (2005)の本の読書ノート]参照)によるものだ。化石燃料による排出にくらべればわずかな量なのだが、それが更新世以来の氷期サイクルのペースをくずして地球環境を別の体制にもちこんだと考えるのだ。わたしはこの因果関係説をあたまから否定はしないものの、時代区分の根拠に使うのにはあまりにも不たしかだと思う。また、時代画期の案としてあげられているのは、アイスコアによるメタン濃度の、(西暦1950年から) 5020年前にあった極小なのだが、”Orbis Spike” よりもさらに微妙なもので、多くの人の賛同をあつめることはできないと思う。

著者たちは 1610 年の案への支持をあつめたいらしいのだが、わたしは本書に目をとおした結果、(かりに Anthropocene をきめることを前提とすれば) 1950-60年代に画期をおくのがよいという考えをつよめた。

Anthropoceneをみとめることをふくめた地質年代区分の改訂をするならば、完新世の特別あつかいをやめて更新世にふくめるべきだという意見や、第四紀もやめて更新世とAnthropoceneを新第三紀にふくめるべきだという意見もあるそうだ(図9.3、324-325ページとそのあたりの本文)。これは地質時代区分に(地球を変える力というよりも観察者としての)人間のたちばをどうとりこむかの思想の問題で、研究者間でも合意はえられそうもなく、だれかの不満をおしきってきめるしかないと思う。(Anthropocene以外は変えないことになりそうだとわたしは予想する)。【なお、この図9.3で、日本では Chibanian とする提案が知られるようになった更新世中期が Ionian と きまったかのように書かれているが、その件についてはなんの説明もない。図2.2ではこの時期は Middle (中期)とされている。】

本の最後の部分に、地球温暖化対策に関する議論がある。そのうちで、二酸化炭素回収隔離を大量にやるという政策の是非を論じているところもあるが、わたしはまだしっかり読んでいない。

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鎌田 浩毅 (2019) やりなおし 高校地学

  • 鎌田 浩毅 [ひろき], 2019: やりなおし 高校地学 — 地球と宇宙をまるごと理解する (ちくま新書 1432)。筑摩書房, 290+xv pp. ISBN 978-4-480-07251-1.

2019年9月の新刊。

この著者にはたくさんの著書があり、新書判の地学入門的な本が多い。わたしも大学の地学概論の授業をしているので、この著者の本を紹介したほうがよいと思ったのだが、どれを紹介するかまよっているうちに、これが出た。本書は、高校でいう「地学」(現行および次期の学習指導要領では「地学基礎」と「地学」の2科目になっているが、ここでは両方をあわせて「地学」とよぶ)の範囲をわりあいよくカバーしている。わたしはそういう本がほしいと思っていたので、これを紹介することにした。

本書の特徴として、大学入試センター試験の問題とその答えを使っている。本書をはなれたコメントになるが、すくなくとも地学に関するかぎり、センター試験は、高校で教えるのに適したことの標準をつくる役わりをはたしてきたと思う。

本書は6章からなり、それぞれの章ではつぎのような内容があつかわれている。
第1章: 地球の形成。地球の形と大きさ。地磁気。
第2章: 地球内部の構造。プレートテクトニクス。
第3章: 地球の歴史をよむ方法としての地質学(地層、化石)。岩石(火成岩と変成岩)。
第4章: 日本列島の地質 (付加体であること、火山、地震など)。
第5章: 大気、海洋
第6章: 宇宙、恒星、銀河

第5章では、大気・海洋の熱収支と、大気・海洋それぞれの大循環があつかわれている。これは指導要領(現行・次期とも)でも重視されているところで、わたしも重視すべきだと思う内容だ。

ただ、大気・海洋の章と、同じ本の他の部分とのつながりがうすい。これは、指導要領(現行・次期とも)の弱さをひきついだ結果だと思うが。

【本書第5章で、潮汐はとりあげられている。潮汐は、海洋大循環とのつながりはうすく(つながりがあるといえばあるが、高校レベルで説明できる話題ではないと思う)、うっかり海洋大循環と混同されるとこまるのだが、天文や地球内部とつなげる意味ではよい主題だと思う。】

わたしが「指導要領の弱さ」と思う点だが、まず、川をふくむ陸上の水、陸・海・大気をめぐる水循環が主題になっていない。それがあれば、地質のほうの、水による岩石砕屑物の侵食・運搬・堆積プロセス(これは高校教科書にあるのだが、たまたま本書では省略されている)とつながる。さらにできれば、炭素循環を通じた地球内部と気候との連関もとりあげたい(本書の参考文献にあがっている田近英一さんの本の主題になっている)。そうすると岩石の風化というプロセスもとりあげる必要がある。

さて、大気・海洋の章の論点のうちで、わたしとしては見のがせないところ。この章の最後の節の表題となっている「地球は「ミニ氷河期」に向かっている?」は、疑問として提示するのならばまあよいのだが、本文241ページで「実際には現在の地球は「温暖化」ではなく「ミニ氷河期」に向かっているのです。」と言いきっていることは、その分野の専門家であるわたしから「まちがっている」と評しておきたい。(なお、「ミニ氷河期」は指導要領や高校の教科書にある話題ではない。)

【「…向かう可能性もあります」ならば、わたしは自分の主張としては書かないが、他人による教科書的な本の記述としては みとめてもよいと思う。もし太陽活動が百年ぐらい続く極小状態になれば、それは気温をいくらか下げる効果をもつだろう。太陽活動の観測から、そのようなことが起こる可能性が示唆されるとは言える。しかし、そうなると言いきれる状況ではなく、そうなる確率が高いというのも専門家の共通認識ではないと思う。】

「長尺の目」 をもつべきだという著者の主張(あとがきの最後の節でもくりかえしている) はもっともであり、わたしも主張したいことでもある。

しかし、この「ミニ氷河期に向かう」という主張は、二酸化炭素の増加による温暖化が予想されているのと同じ時間スケールの話で、長尺とはいえない。

「長尺」がさすのが、十万年スケールの話であれば「現在は氷期に向かっている」というのはもっともだ。(ただし、「…のは確実」とまでいうのには賛成しない。「人間活動による二酸化炭素排出がなければ」という条件がつくと思う。)

本書にはないが、新生代のこれまで6千万年の傾向が寒冷化であり、それはさらにつづくだろう、というのももっともだ。

しかし、もっと「長尺」で考えれば、あとがきにあるように、これから数億年間の地球の気候の傾向は、太陽が出すエネルギーがふえることにともなう温暖化だろう。

参考文献リストを見てみると、著者は、丸山茂徳さんが、地球内部に関すること(「プルーム・テクトニクス」など)について信頼できる情報源と思ったついでに、その気候変化の見通しについても信頼してしまったらしい。

もうひとつ、著者はまえがきで「東日本大震災を境に、日本列島は「大地変動の時代」に入ってしまいました。」と言い、あとがきでその主張をくりかえしている。わたしはその主張を評価できる専門知識をもっていないが、他の地球科学者の議論を参考に考えると、21世紀になって20世紀よりも変動がつよまったかどうかは不たしかだと思う。「長尺の目」で見れば、「日本は数百万年間ひきつづき大地変動のある列島です」というべきではないだろうか?

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遠山 啓 (1963) 新数学勉強法

  • 遠山 啓 [ひらく], 1963: 新数学勉強法 — 時代が数学を要求している (ブルーバックス B-7)。講談社, 225 pp. ISBN 4-06-117607-2 [1997年 56刷]。

高校の数学の学習指導要領から「行列(matrix)」がはずれ、「ベクトル」のあつかいも軽くなったので、大学で、工学や物理系だけでなくデータサイエンスでも必要な「線形代数」をごく初歩からおしえなければならなくなった、ということが話題になっていた。学校でおそわらなくても、世のなかに入門書がでまわっていればよいという意見もあった。

わたしは、高校に1973年に入学し、高校2年で(2×2の)行列をならった(かわりに複素平面の演算がなくなった)最初の学年だ。わたしが「行列」の操作ができるようになったのは高校の授業でならってからだが、そのおおまかな概念はだいぶまえから知っていた。中学に入学した1970年ごろに読んだ本があったのだ。

その本の題名はおぼえていた。新書本で、岩波新書ではなかったので、たぶんブルーバックスだと思った(ほかの可能性としては、光文社の「カッパブックス」があった)。著者名はおぼえていなかったが、検索してみると、遠山さんだった。『無限と連続』(岩波新書, 1952年)や『数学入門 上・下』(岩波新書, 1959年)の著者としてはおぼえていたのだが、同じ人の著書だと思わなかった。

2019年8月、この本のことを紹介しようと思ったが、家にあったはずの実物が見あたらない。大学の図書館をいくつかみたら、ブルーバックスをそろえているところにあった。そこにあるうち、ブルーバックスの番号がいちばん小さい、つまり初版年がいちばん早い本だった。ただし印刷は1997年だった。その大学の図書館がブルーバックスをそろえようとしたのがそのころだったらしい。

なかみをみると、ページ数で4分の1ぐらいが総論的な第1部で、のこりが各論的な第2部だ。第2部は3つの章にわかれていて、それぞれの主題は、記号論理学、線形代数(ただし本書の文字づかいは「線型」)、微分積分だ。微分積分はすでに学校でおしえている主題だから、本書の題名の「新」は「数学」ではなく「勉強法」にかかるのだろう。しかし記号論理は学校の数学ではまだおしえていなかったし、線形代数のベクトルはおしえたが行列はおしえていなかったので、多くの読者にとって新しいものだっただろう。

総論の部分は、おおすじではいまのわたしも賛同することが多いのだが、個別にみると、いかにも1960年代の時代の産物と思われることがらもあるし、遠山さんの持論の主張がつよく出たところもある。いまの数学入門者には、この部分は軽く読みながすことをすすめたい。各論のほうは、いまの入門書としても、よいと思う。ただし、いろいろな概念を例示で説明していて、しっかりした定義をのべていないところが多い。実際に勉強するには教科書的な本にすすむ必要があるだろう。(本書の巻末にも読書案内がある。ただし1963年の時点のものだ。)

記号論理の章。
ここであつかう論理は、「真」か「偽」かの値をもつ「命題」の論理だ。

ただし、その準備として「集合論」が出てきて、むしろそちらのほうにページ数をさいている。【この「集合論」ということばは、数学あるいは哲学の専門的なものと感じられるので、のちに学校教育むけには「集合の考えかた」といった表現を使うようになった、と記憶しているが、本書の時点ではこう書かれている。】

話題になっている概念は、集合と要素の関係、「要素である」あるいは「属する」こと。集合と集合の関係、「部分集合である」こと。「共通集合」、「合併集合」、「補集合」などだ。円に近い形の閉じた曲線をくみあわせて曲線でかこまれた領域のかさなりを論じる模式図をつかっている。【これは、1970年代に「ベン図」といわれたが、Vennが使った図はもっと限定された特徴をもったものだという話があって、その用語はつかわれなくなった。本書では図の種類の名まえはつけられていない。】

そして、命題の論理になる。命題の演算について、演算前後の命題の真理値の対応をしめす表をつかっている。【別の本で、これは「真理表」とよばれているが、日本語では「真偽表」のほうがよいだろう、という議論を読んだおぼえがあるが、本書では表の種類の名まえはつけられていない。】

おもな演算は「選言 ∧」と「連言 ∨」だ。話題をすなおにおいかけると、「選言」と「合併集合」、「連言」と「共通集合」とがそれぞれ対応するようだ。しかし本文を読むと、「選言」と「共通集合」、「連言」と「合併集合」の対応でもよいのだと言っている。(中学生のときわたしはその部分を読みとばしていた。)

実例として、自動販売機の操作と結果、鉄道旅行の経路、on/offのスイッチ回路があげられている。また2進法との対応も示されている (A∨B の値は A+B – A×B にあたると説明されている)。

ここで話がとんで「樹形」の話になる。樹形図は、集合のところで、集合が要素を含むかどうかの条件をかぞえつくすために出てきている。住所の階層的分類や、将棋の手をよむ話がある。樹型の枝をかぞえることから、順列・組み合わせの概念が導入される。

線形代数の章。
ベクトルには、空間のなかの方向をもった矢線、という意味もあるが、ここでは、数の組をさす。(要素のならべかたはタテとヨコのどちらでもよく、ばあいによって使いわけている。)

行列 (matrix)は、数がタテ・ヨコにならんだ構造で、ヨコのならびを「行 (row)」、タテのならびを「列 (column)」という。(「飛行船」も「船」であるというような) 意味の拡張で、ベクトルは1行または1列の行列、数は1行1列の行列であると考えてよい。

行列の計算。「等しい」「たし算」「ひき算」は要素ごとに考えてよい。たし算には 交換法則と結合法則がなりたつ。行列のかけ算には、要素を「かけてたす」演算がでてくる。(ベクトルについてこれをやるのが、内積だ。) かけ算がなりたつのには、行・列の個数についての条件がある。行列のかけ算では、交換法則はなりたたない。結合法則、分配法則はなりたつ。

座標。平面上の位置をベクトルであらわす。2つのベクトルから、それを2辺とする平行四辺形の面積(正・負の符号がつく)を計算することができる。ここで「交代数」ということばが出てくるが、じゅうぶん説明されていないと思う。

連立1次方程式を、行列の演算としてとく。2元のばあいは交代数をつかう形でしめされている。3元、4元のばあいは、解を行列式どうしのわりざんで表現している。【この行列式による表現は、線形代数の理論では重要らしいが、連立1次方程式の数値計算方法としては実用的でないことを、わたしは大学上級で数値計算方法の教育を受けて知った。】

そして「逆行列」が導入される。

線型代数でとける応用問題として、肥料の話がある。N, P, Kをちがったわりあいでふくむ肥料をくみあわせて、必要な量の N, P, Kを供給するには、各肥料をどれだけあたえればよいか、というものだ。これは連立1次方程式になる。

連立1次方程式は、逆行列を計算しておけば、行列のかけ算でとける。係数が同じで定数項だけがちがう連立1次方程式がつづいて出てくる状況ではこの考えかたが便利だ。【実際の数値計算では、逆行列よりも「消去法」の中間結果をくりかえし使うほうが演算回数が節約になるのですすめられるのだが。】

微分・積分の章。
章の大部分は、関数の概念と、その代表例としての指数関数・三角関数にあてられていて、微分と積分の説明はかけ足だ。

機械が材料を受け取って製品をつくるように、入力を受け取って出力を出す操作を、functionという。この function の一般的な訳語としては「機能」がよいだろう。

数学用語としては、中国人が「函数」と訳した。意味と音を両方ともにつたえようとしたものだという。そのころ想定された入力と出力は「数」であった。現在では、functionの入力と出力は、命題、集合、function などでもよい。「関数」となったのは、漢字制限の趣旨からだが、「関係して定まる」数という意味もふくませた。「函」は【本書とは別の情報源によれば、「はこ」ではなく「ふくむ」のような意味でつかわれたらしいが】執着するねうちのある字でもないだろう。

そして、関数の例として、まず、多項式(という用語はつかっていないが)で表現できる例をあげる。入力が投げ上げた以後の時間、出力が投げ上げた物体の高さだ。そして、それをグラフ表示する。放物線になる。

グラフは関数を目で見る手段だが、関係をひっくりかえして、図形の性質を研究するのに関数を利用することもある。(デカルトの)解析幾何学だ。

三角関数は、直角三角形ではなく、円運動から導入する。ここで角度を、度単位のものをθ、ラジアン単位のものを[ラジアンという単位はもちださず] αとかいている。それからαをxにかえてしまって cos x, sin x をしめしている。

指数関数の話は、経済成長率や複利の話題からはじめている。xが整数のときに「2のx乗」を支配している法則が、xが分数や小数になってもそのまま成り立つようにしよう、ということで、2xという[実数の]関数が考えられる。さらに一般の axに拡張される。

数値のかけ算は、指数のたし算でおきかえることができる。計算尺はその応用だ。そこでは10xがつかわれている。10xの値を入力、xの値を出力とするのが(常用)対数だ。

微分の概念は、次のような事例をつかって説明されている。

  • 人口密度、紙の上の絵の具の濃さ … (絵の具の量) / (面積)。 面積を細分していく。
  • ノミと人間の「とぶ距離/身長」、アリと人間の「持ち上げる重量/体重」の比較。
  • 物体を落としたときの位置と時間の関係。平均の速度と、瞬間における速度。瞬間の速度にすれば、時間区間の幅 h は出てこなくなり、結果の表現が簡単になる。

積分については、まず体積をとりあげる。デモクリトスが、円錐の体積を、輪切りにして集めるという考えかたで求めたという。ここでは、円錐を、薄い円柱の集まりで近似する。円錐の薄切りは両側で円の大きさがちがうが、その小さいほう、大きいほう、それぞれで考える。分割を細かくしていくと、どちらも同じ数値にちかづく。

別の方法として、微分の逆演算[不定積分という]をしておき、得られた関数に数値を入れることでも、体積の数値がえられる。

次に、グラフの曲線の下の面積をもとめる話。区間を分割し、小部分を長方形で近似して、集計する。ここで、定積分が出てくる。(ちょっと残念なことに、定積分と不定積分との関係は、明確にのべられていない。)

さて、第1部にもどる。わたしの気にかかったことだけを列挙する。

本の副題になっている 「社会が数学を要求している」というのは、大学の数学科の教員として、ちかごろ数学科卒業生の求人が多い、という状況を実感していたらしい。保険会社のアクチュアリーという数学の専門家は昔からいたが、たとえば裁判官も数学を必要とすることがある、という話もある。Operations researchへの期待がのべられているところは、いかにも1960年代だと思う。

アメリカ合衆国の教育では、1957年にソ連が人工衛星Sputnikをあげるまで、算数・数学のあつかいが軽かった。著者はそれはデューイの影響だという(ほんとうだろうか?)。 日本も、第2次大戦後、アメリカのやりかたがはいった。Sputnikの後、「数学教育の現代化」が推進された。

著者は日本で「数学教育の現代化」を推進していた。小学校の算数については「水道方式」をとなえた。「水道方式」ということばとそれで使われる「タイル」という道具は、第1部第2節に(「分析と総合」につづいて)ちょっと出てくる。著者が水道方式の本でしていた主張は第2節(一般性重視)と第3節(当時の数学教育の批判)に出てくる。【わたしは中学生のときこの部分が印象にのこらなかった。水道方式の本(たぶん『算数に強くなる』 国土社, 1961年) を、子どもとしてわかるところだけ拾い読みしていたので、すでに知っている主張だったからだと思う。】

一般性重視の論点の例として、二次方程式のときかたをあげている。千年ほどまえのアルクワリズミは二次方程式を6つに分類してそれぞれときかたを考えたが、いまでは(係数がゼロや負であるという考えかたをするので) 1つの公式でよい。

そして著者は(当時の)数学教育の重点のおきかたを批判する。(現状についてわたしはあまりよく知らないが、上の3つは変わったが、因数分解重視は変わっていないだろうと思う。)

  • 暗算偏重
  • ツルカメ算など … 代数の方程式をたてればすなおにとける。
  • 初等幾何の難問 … 直線や円ばかり。実用性をめざすなら放物線などをやるべき。
  • 因数分解 … 特殊な場合にしかできない。できる場合は解の公式の応用でよい。

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木元 寛明 (2019) 気象と戦術

  • 木元 寛明, 2019: 気象と戦術 — 天候は勝敗を左右し、歴史を変える (サイエンス・アイ新書 SIS-435)。SBクリエイティブ, 191 pp. ISBN 978-4-8156-0110-2.

2019年7月の新刊。新書判で横書き。わたしは8月に店頭で見つけた。気象知識の応用という関心から、どんな話題がとりあげられているか、大まかに読んだ。

気象と戦争についてのさまざまな話題がある。対象の時代は近代(ナポレオンをふくめてそれ以後、日本は第1次世界大戦のあと)にかぎられている。

著者は陸上自衛隊で幹部となり、戦術を教えたこともある人だ。戦術に関与する要因として気象にも関心をもち、本書はその関心によって得た知識をまとめたものだが、気象の現象の種類も、時間スケールも、さまざまなものがまざっている。話題になっている気象と戦争の関係には、「気象に関する知識が不足していたので負けた」というのが多いが、「気象を利用して勝った」「気象を利用できるように技術を開発した」という話題もある。戦争の一方の当事者が、勝つため、負けないために、気象をどう利用するかという観点でとりあげている。戦争が人を殺すことについての倫理的問題や、戦争がどんな大義名分の衝突であったかは、話題の外にしている。(ただし、4-3節の話題のあと、「キスカ撤退作戦は、気象を利用した稀有な作戦で、気象戦史に特筆される成功例です。とはいえ、それはそれとして、「アリューシャン作戦には、いったいどのような意義があったのか?」とあらためて考えざるを得ません。」と言っている。) どの当事者のたちばにたつかは事例ごとにちがう。アメリカ軍のたちばと、日本(大日本帝国)軍のたちばが多いようだが、資料のつごうかもしれない。

雨がどの季節にふりやすいか、など、わたしからみて「気象」というよりも「気候」の知識の問題もある。「はじめに」と1-2節で出てくる、東南アジア、とくにベトナムの雨季・モンスーンの雨の話題はその例といえる。わたしも、「はじめに」で著者が言っているように、ベトナム戦争のときのアメリカの政策決定者はベトナムの地理(気候をふくむ)について無知だった、と感じることがある。しかし、現場に近いところには当時なりの知識のある人がいたはずで、それが戦術決定に採用されるしくみがなかったのだろうと思う。

本書1-2節の、1954年のディエン ビエン フーの戦いでフランス軍が負けた事情のうちの、熱帯モンスーンに関する説明は、不じゅうぶんだと思う。たまたま、わたしは、東南アジアのモンスーンを研究対象とし、インドシナ半島各国の降水量データを見ていたことがある。インドシナ半島の大部分は、「はじめに」に出てくるホーチミン市のように、5月から10月が雨季(南西モンスーン季、単に「モンスーン季」ともいう)だ。ところが、半島の東海岸に近いベトナムの北部・中部には、むしろ北東モンスーン季のほうが雨が多いところもある(本書ではこのことは、ベトナムの話題としては出てこない)。ディエン ビエン フーは、北部だが内陸で、ラオスとの国境に近いところだ。わたしはこの地点の降水量の季節変化の特徴を記憶していなかったが、本書26ページの図3に月降水量の数値がある(観測年が書かれていないのが残念だが、多数年の平均値、いわゆる平年値だろう)。降水量のピークは7-8月にあって、南西モンスーン季に雨が多い類型にふくまれるのだが、4月にも雨量がかなりあって乾季とはいえない。そして本書本文で、フランス軍が負けた要因として、4月に飛行場の冠水と雲のせいで飛行機による輸送が使えなかったことをあげている。これは、この地点と、インドシナ半島の大部分との「乾季・雨季」の特徴のちがいを、ベトミン軍は知っていたが、フランス軍はおさえていなかったということだろうと、わたしは思う(主張できるほどの根拠はないが)。

4-2節の、1941年12月にマレー半島東海岸に上陸した日本軍は、熱帯モンスーンに関する知識を利用したといえるだろう。ここは、北東モンスーン季に雨が多く、また海の波が高くなりやすい。日本軍は、北東モンスーン季の初期の、まだ風がじゅうぶん強くない時期に行動した。イギリス軍が想定しないだろう時期のうち、比較的行動しやすい時期をえらんだのだ。ただし、当時の用語は「熱帯信風季」だったそうだ。「信風」は「貿易風」と同じだ。季節風というよりも、貿易風が強まる季節と認識していたのだろう。

4-2節には、1942年2月に日本軍がシンガポールを占領するとすぐに、水道気象局にあった気象資料を押収した、という話もある。その資料がその後どうなったかは書かれていない。

あとは、順をおって簡単に紹介する。

第1章の主題は雨。1-1節のワーテルローの戦いは、(気候ではなく)戦闘当日の「天気」の問題だ。大雨で地面がぬかるみになり、フランス軍は大砲を思うように動かせなかった。

第2章は「積雪と寒冷」。2-1節のナポレオンのフランス軍のロシア侵攻、2-3節の第2次大戦のドイツ軍のソ連侵攻は、気候への適応ができていなかったので、負けたといえる。ただし寒さと積雪だけではなく、どちらも10月の雨によるぬかるみも侵攻をさまたげた(ナポレオン軍のそれを克服する努力も話題になっているが)。この年の冬が当時の平常にくらべて特別に寒かったかどうかは話題にしていない。(田家 康さんはそちらを話題にして、エルニーニョ現象と関連づけた議論をしている。) 2-2節の「冬戦争」(1939-40年)では、寒冷・積雪によく適応したフィンランド軍のほうが、ソ連軍よりも強かった。

第3章の主題は「見ること」。可視光で見ることは今も重要だが、限界がある。電波をつかうレーダーが発明されたことが、軍事のやりかたの変化にとってはいちばん重要だとわたしは思う。しかし、この章で重視されているのは赤外線による暗視技術だ。赤外線をあてて反射をみるactive型と、対象物が出す熱赤外線をみるpassive型がある。おもな話は、passive型をもつ軍どうしの戦いで、その性能が高いほうが有利だった、ということらしいのだが、提示のしかたがいりくんでいて、わかりにくかった。6-6節の「電子光学システムが利用する波長」の図表と対応をつけながら説明してくれるとよかったと思う。

第4章の主題は「海象」とされているが、海の波のほか、海上の風や霧などの気象をふくんでいる。
4-1節は台風で高い波が生じて軍艦が破壊された話。「三角波」ができた原因に関する半澤正男さんによる説明(の引用)はよくわからないが、(北半球の)台風の南東がわの象限で波が高くなりやすいことは(本書にはじゅうぶんな説明がないが)理屈もあり、その知識は有用だ。
4-3節は霧の話。1943年7月のアリューシャン作戦のうちの、キスカ島からの撤退で、霧を利用した。関連した「key words」記事で、1945年8月18日のシュムシュ島の攻防も霧の中だった。

第5章は気象を兵器として利用すること。そのうち5-1節は、気象に関する知識(気候知識や天気予報)を兵器として利用したことだ。

「key words」記事の表題に「気象、地震、火山をコントロールする?」とあるが、地震、火山の実質的な話はない。

気象に関しては人工降雨の話がある。人工降雨(雲のたねまき)でハリケーンの進路を変えたり弱めようとしたことにふれ、それは中止されたと言っている(しかしその理由を論じておらず、有効だったかどうかよくわからない)。また、本文5-2節のベトナム戦争のところで、アメリカ軍が「ホーチミン・ルートを泥濘化し、人や物資の移動を妨げようとしました。」「そのため…ヨウ化銀などのフレア[本書原文のまま]を散布して雲の種をまき、ラオスおよびカンボジアに人工雨を降らせる作戦を行っています。」と書いている。これも有効だったかどうかの議論がないが、わたしが別に得ている知識によれば、有効かどうかの評価ができなかったらしい。関連して「霰(あられ)のコントロール」が出てくるが、「雹(ひょう)」を制御しようとしたのだと思う。霧については「地上の霧を飛散させるために輸送機から塩を散布しましたが、必ずしも効果があったとはいえないようです。」という話がある。(霧については、Flemingの本に、第2次大戦中のイギリスで飛行場の霧を消すことに成功したが、大量の燃料を消費するので、その後の実用にはならなかった、という話があるが、本書には出てこない。)

5-2節の前半には、1991年の「湾岸戦争」で サダム フセインのイラク軍が油井に放火したことがあげられている。目的は視程を悪くして敵の飛行機による攻撃をしにくくすることであり、煙をふくむ大気を兵器として利用したといえるだろう。世界からは、動植物・健康への影響が憂慮された。

関連して、サダム フセイン政権が、反政府勢力をくるしめるために、バスラ周辺の湿原をひあがらせたり、イラク北部にダムを建設して居住地を氾濫させたりした、という話も出てくる。これは気象の利用とはいいがたいが、「自然を兵器として利用する」とはいえる。ただし、わたしは、これが攻撃だったというのは反政府側の主張であって、政府側の意図は土地開発だっただろう、とも思う(そのような開発がよいかどうかは別の問題だが)。

第6章では、気象が作戦行動の制約になるいろいろな条件をそれぞれのべている。
第6章の、暑さ指数(WBGT)、高温での作業制限時間、第2章にある、寒いときの体感温度(気温と風速による)、積雪量と行動能力の低下との関係、などの表は、軍事にかぎらず有用だと思う。ただし、日常生活の参考にするには、まだ情報不足だと思う。出典は、暑さ指数については、日本生気象学会(2013年)「日常生活における熱中症予防指針 ver. 3」、そのほかは、アメリカ軍 (陸軍、海兵隊)の文書で文書番号が示されているので、それを見ればよいのかもしれない。

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Nesme-Rives [ネム-リブ] & Thuillier [チュイリエ] (2001 / 北井 礼三郎 訳 2019) 太陽活動と気候変動

  • Élisabeth Nesme-Ribes & Gérard Thuillier (序文 Jean-Claude Pecker), 2000: Histoire Solaire et Climatique. Paris: Éditions Belin / Pour la science. ISBN 2-7011-1966-9.
  • エリザベート・ネム=リブ、ジェラール・チュイリエ 著、北井 礼三郎 訳, 2019: 太陽活動と気候変動 — フランス天文学黎明期からの成果に基づいて。恒星社厚生閣, 244 pp. ISBN 978-4-7699-1634-5.

日本語版は2019年4月の新刊。2000年に出たフランス語の本の翻訳だ。

わたしはたまたま、フランス語版も持っている。2001年9月にパリのカルチエラタンで気候(全地球規模のエネルギーと水の循環)の研究集会があったとき、会場のちかくの本屋で買ったのだ。会議の言語は英語だったが、フランス語圏にいるあいだはフランス語を読む元気があった。しかし、そのとき、別の本を優先させてしまい、日本語圏に帰ってからは読む意欲をうしなって「積んどく」になっていたのだった。

2019年7月末、日本語版にざっと目をとおした。

著者たちは、フランスの、太陽を観測する人工衛星の計画「PICARD (ピカール)」にかかわっていた。訳者あとがきによれば、この衛星は2010年にうちあげられ2014年まで観測をつづけた。Nesme-Ribesさんは天文学者で太陽の変動を研究していた。衛星計画では目標を設定する役わりだったのだろう。本書完成前に亡くなっている。Thuillierさんは地球物理学者で、参考文献リストにあるうちで早い時期の論文の表題にはオーロラが出てくるので超高層大気あるいは「太陽地球系」の研究者だったと思われるが、本書を書いたころは衛星で太陽を観測する機器を設計したり観測を実行することを職務としていたようだ。

本書は6つの章がある。

そのうち第1章と第2章は科学史的なものだ。話題の中心は、17世紀にパリ天文台で当時としては非常に精密な観測をしたJean Picard (ジャン・ピカール) (1620-1682)【本書では天文学史上の人物には生没年があげてあるのだが、かんじんのこの人については没年はあるが生年がみあたらず、ほかの情報でおぎなった。】だ。衛星計画の名まえはこの人にちなんでいる。Picardの観測によって、いわゆるマウンダー極小期の太陽のふるまいがわかる。

しかも、Picardは太陽の直径や木星の直径の測定をしている。第4章の話題だが、現代の観測にもとづいて、太陽の直径は太陽活動にともなって変動しているという研究成果があった。そうすると、Picardやその後継者が観測した太陽の直径の変動も、太陽活動と関連しているだろう。そこで太陽の直径の計測は PICARD 衛星計画の主要な課題のひとつとなった。訳者あとがきによれば、その結果は、2010-2014年には黒点数は増加したが太陽直径の変化は見られないという、おそらく著者の期待からははずれたものになったが。

第3章と第4章では、おもに現代の観測と17世紀以来の黒点の観測にもとづいて、太陽はどのような物理的な構造をもち、どのような電磁波や粒子線(太陽風)を出しているか、それはどのように変動しているのかを論述している。(第3章にも変動の話があり、ふたつの章のあいだの話題のわりふりがあまりうまくないように思う。)

第5章は地球の気候とその変動の話題。大部分の話題は、地球物理的な気候システム論と、地質学的な古気候学の、教科書的なものだと思う。地球史や大陸移動の話、氷期サイクルの話、人間活動起源の温室効果ガスの話など、いろいろな時間スケールの話題がまざって出てくる。

そして、太陽の影響の話になる。地球の気候の変動のうちで十年から百年の時間スケールのものに影響するだろうとしている。

まず、約11年周期の「シュワーベ・サイクル」にともなって「太陽定数」の変動があること、それと世界平均気温との相関が見られたこと(Lee 1992, やっと1サイクルのデータがとれた時点の報告だが)、シュワーベ・サイクルの周期の長さ(時間)と北半球平均気温の時系列が似ていること(Friis-Cristiansen & Lassen 1991、対象期間は1860-1985年)をあげている。

次に、17世紀の気候が寒冷だったことの要因として、温室効果ガス、太陽活動、火山活動の重みを評価する研究を紹介し、太陽活動の低下が主要だった、ただし太陽活動にともなう「太陽定数」の変化では説明困難で、気候システム内の増幅作用を考える必要がある、と論じている。(ただし、結論をもたらした参考文献がわからない。著者のオリジナルな研究なのかもしれないが、研究報告としては説明が不じゅうぶんだ。図47によれば、ここで使われている太陽の情報は、Leanほか(1995)が推定した「太陽定数」である。)

「増幅作用」として、まず海洋の熱塩循環をあげるが、これは百年よりも長い時間スケールできくとする。次に、太陽活動にともなう紫外線の変動は大きく、それが、成層圏のオゾンや、海洋表層のプランクトンの光合成生産などを通じて、気候への影響がありうると考えている。さらに、太陽磁場が銀河宇宙線を変調し雲量に影響を与えるというSvensmarkの説を(宇宙線量と海上の雲量の変化が対応するというグラフとともに)紹介している(ただしその説への疑問ものべている)。

それから、気候モデルを簡単に紹介している。その同じ小節の結論を列挙したなかに、「1880~1993年の期間については、黒点数から見積もった太陽活動と二酸化炭素濃度で気温変化の97%が説明できる。このうち3分の2が太陽活動である。」とある。これは、わたしがもっている気候変化の基礎知識とくいちがっている。著者が示した数値は個別の研究の結果にちがいないが、どの研究によるものかよくわからない。わたしの推測としては、「気候モデル」の段落では「物理化学的なモデル」(大気・海洋の大循環モデル)をおもに紹介しているのにもかかわらず、97%という数値の根拠は経験モデル(統計的モデル)だろうと思う。本書執筆時点で標準とされた黒点数の時系列にも図47の「太陽定数」にも19世紀末以後に増加傾向があるから、時系列の類似性で寄与率を決めたのならば、そういう結論がみちびかれそうではある。ただし、確認できていないが、海洋によるエネルギーのためこみを考慮していないだろうと思う。もしそうならば、うまくない研究だ。(なお、わたしは最近 花岡(2019)の本[読書メモ]で知ったのだが、2015年に改訂された太陽黒点数の時系列では18世紀以後に明確な増加傾向は見られなくなっている。そちらにもとづけば太陽の寄与の見積もりもかわると思う。)

第6章は「将来の気候変化」。
地球の軌道要素(ミランコビッチ効果)によって次の氷期が予期できる。太陽活動の数千年スケールの周期性をもし信頼すれば、マウンダー極小期のたぐいの再来による小氷期の再来が予期できる。20世紀の気温上昇については、人為起源の温室効果が有力である。

21世紀の気候、とくに世界平均気温の予測について、「仮説A」として、太陽活動の周期性の延長にもとづくもの(Damon & Jirikowic 1992)、「仮説B」としておもに人為起源の温室効果気体を考えたもの(IPCC, 1995)を示す。また、17世紀から20世紀の気候変化について、温室効果気体と太陽のほかにエアロゾルを考慮した研究(Schelesinger & Ramankutty 1992, Kelly & Wigley [「Wingley」は日本語版の誤植] 1992)の結果も示す。著者の考えは、温室効果気体が重要だという考えと、太陽活動が「太陽定数」の直接の効果よりもなんらかの形で増幅されてきいているという考えのあいだで、ゆれ動いていたようだ。

参考文献の著者のうちには、本書出版以後に地球温暖化懐疑論者としてよく知られた Soon とBaliunas も出てくる。彼らはもともと天体物理学者であり、Baliunas は変光星の研究でNesme-Ribesと共著の仕事もあるので、本書の議論には彼らが影響をおよぼしていた部分もあるのかもしれない。また “Sakurai, K.” は桜井邦朋さんにちがいないが、参照された文献は太陽の変動に関する論文であり、気候との関係に関する意見が参照されたのではなさそうだ。

本書は、17世紀にどんな太陽の観測がされたかについての科学史的知識を得たい人には有用だろうし、太陽に関する自然科学的知識の基本は(わたしは専門的判断はできないが)おそらくよいのだと思う(ただし、上にのべた黒点数の改訂のほか、太陽の電磁流体の対流に関する知識は更新する必要がある)が、太陽が気候におよぼす影響についての自然科学的知識の源としては、20年まえの知識で書かれしかも記述態度がゆれ動いている本書を読むことはすすめられない。(2000年ごろの知見の状況をふりかえるのには役だつかもしれない。別の本で入門をすませておく必要があるが。)

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花岡 庸一郎 (2019) 太陽は地球と人類にどう影響を与えているか

  • 花岡 庸一郎, 2019: 太陽は地球と人類にどう影響を与えているか (光文社新書 1011)。光文社, 253 pp. ISBN 978-4-334-04417-6.

2019年6月の新刊。太陽ではどのような変動がおきているか、その変動は地球環境や人間社会にどのような影響をあたえるか、という話題の入門読みもの。ここで、変動としては、フレアという1日の時間スケールのはげしい現象と、十年から百年の時間スケールでおこる変動を、それぞれ論じている。著者は天文学者で、国立天文台で太陽の観測を担当している。

これだけの内容を1冊につめこんだのはたいしたものだと思う。第4-5章の気候関係の論調も、わたしからみて、わりあいバランスがとれていて読者にすすめられると思う。太陽と気候との因果関係はあまりよくわからないのが現在の学術の状況なので、読んですっきりしないのは当然なのだ。ただし、あとでのべるように、材料のならべかたをもうひとくふうしてほしいところや、むしろ省略したほうがわかりやすいと思われるところもある。

第1章は、太陽の変動の事実。太陽には黒点があり黒点数は約11年周期で変動していること。キャリントンが1859年9月1日に観測したものをはじめ、ときどき太陽面爆発(太陽フレア)があること。太陽フレアにともなって、コロナ質量放出 (高温のプラズマが出てくる)や、高エネルギー粒子 (「太陽宇宙線」)の放出もあり、太陽が出す電波も強くなることなど。

第2章は、太陽の変動のしくみ。太陽には磁場がある。黒点は磁極であり、地球の地磁気の数千倍のつよさをもち、磁場のせいで対流が抑制されて、温度が低いので黒く見える。
ゆっくりした変化で磁場のエネルギーがたまっていく。そして、急速な変化(磁力線のつなぎかえらしい)で磁場のエネルギーが電流に、そして熱にかわって高温のプラズマができる。

第3章は、太陽のフレアが文明化した社会に脅威をもたらすこと。
電離層がこわれ、無線通信が通じない。(人為的妨害と誤認して戦争になりかけたこともある。) GPSの誤差も大きくなる。
地上での磁場の変動も大きい(「磁気あらし」という)。誘導電流は、送電網の破壊による停電をおこすことがある。
高エネルギー粒子(「太陽宇宙線」)がやってくる。人工衛星の機器にも、宇宙飛行士の健康にも危険がある。10kmくらいの高さをとぶ飛行機にのる人の健康にもリスクがある。
被害を減らすため、「宇宙天気予報」の努力がされている。フレアが発生してからプラズマが地球に届くまでの2~3日に警告はできるようになった。フレアの発生予測は課題だがむずかしい。
ときには、「スーパーフレア」(規模の大きいフレア)がおこる。木の年輪の炭素14などから、774~775年、993~994年にあったことがわかってきた。

第4章と第5章の話題は、太陽活動の十年から百年の時間スケールでの変動と、それが地球の気候におよぼす影響について。話題は、最近400年間あるいは千年間の、十年から百年規模の変動がおもなのだが、ちがった時間スケールの話題がときどき はさまるのが、初心者にはわかりにくいかもしれないと思う。グラフが多いので、その時間軸の目盛りに注意して、上記の条件にあうものをひろって読むのがよいかもしれない。

この主題に関する知識の発達をふりかえるならば、Eddy が1976年に出した論文が画期的だった。望遠鏡による観測がある17世紀以後の黒点の記録から、17世紀後半ごろに黒点がほとんど見られない時期があったことは知られていた (それにMaunder極小期となづけたのはEddyだが)。他方、炭素14の発生量を一定と仮定した炭素年代を年輪年代などで較正する仕事から、炭素14の発生量の時系列がつくられていた。炭素14の発生は銀河宇宙線により、太陽磁場の強いときにはそれがさまたげられるという考えから、これは太陽活動の指標となる。Eddyは、黒点、炭素14、その他の指標をつないで、複数の極小期があることを示した。また、当時利用可能だった気候の情報と比較して、これらの太陽活動極小が、小氷期とよばれる寒冷期と関連しており、おそらく寒冷となった原因だろうと考えた。

ここまではよいのだが、188ページの図4-7として(NASA経由で)引用されたEddyの図はわかりにくい。とくに「気温の指標は、ロンドン・パリの冬の厳しさの記録で、40年ずらして表示されている」(キャプション)、「…17世紀の気温低下は、実際にはまだ黒点が多く観測されていた1630年代にピークを迎えているのである。」(本文)というのはわかりにくく、意味を正確に理解しようとしたらEddyが採用した気温の指標を記述した文献にさかのぼって確認する必要がありそうだ。これはとばして、現時点で代表的な気温復元推定の文献にしたがって気候(たとえば北半球平均気温)の時系列をしめしたほうがよかったと思う。

本書でわたしにとって新しかった知見は、黒点数の観測値をまとめているベルギー王立天文台のSILSOが、「黒点数」(とよばれる数量)の算出のしかたを2015年に改訂したことだ(第5章)。旧版データについては、チューリヒ天文台でおこなわれていた20世紀後半の統計処理にかたよりがあったと考えられている。従来、Maunder極小期のあと約300年をつうじた黒点数の増加傾向が見えて、太陽活動の活発化が温暖化をもたらしたという説の根拠とされてきたのだが、改訂版データによれば明確な増加傾向はない。

本書第5章では、まず太陽の「明るさ」つまり全波長の電磁波によるエネルギーの流れの量(いわゆる太陽定数)の変化を見る。1978年以後の観測で、黒点が多いときに「明るい」傾向があるが、これは黒点が多いときには温度の高い白斑も多いからだ。ただし約11年周期の「太陽定数」の変化量は「太陽定数」自体の千分の一程度にすぎない。Maunder極小期の「明るさ」の推定もおこなわれてはいるが不確かさが大きい。【215ページの図5-7は2000年と2005年の論文にもとづいている。まだその根拠を追いかけていないが、もしそれが黒点数をつかっていたのならば、黒点数の見なおしによって、これも見なおしが必要だ。】

ただし太陽が気候に影響をおよぼすしくみはこれだけではない。紫外線やX線の部分が相対変化が大きい。紫外線がまず成層圏の状態(オゾン量や温度)に影響し、地上の気候にも影響する可能性がある(本書では気候への影響のしくみの説を明示してはいない)。

また、太陽活動が銀河宇宙線を変調することが気候に影響する可能性もあるとして、宇宙線が雲凝結核をふやすというSvensmarkの説を紹介しているが、MarshとSvensmarkの2003年の論文では宇宙線と雲量との時系列があっているというために雲量に補正をかけていることも指摘し、この説は「広く支持されているとまではいえない」としている。

気候変動の原因としては、太陽活動のほかに、温室効果ガスと、人為起源および火山起源のエアロゾルがある。IPCCの第5次評価報告書を引用して、「1750年以降に限れば、太陽よりも人為的影響のほうがはるかに大きいとされている」としている。【ただし1750年以降というのはそういう比較をしたからで、時系列的にみれば「人為的影響がはるかに大きい」といえるのは20世紀なかば以降だと思う。】

太陽活動の変動は、太陽の表面付近の層の対流とそれによるダイナモ作用だとわかってきた。その考えにもとづく予測型シミュレーションもはじまっている。まだ同様なモデルによる予測どうしでも活動が強まるか弱まるかが一致しないような状況だが、もう少し研究が進めば予測できるようになるかもしれない。ただし、かならずできるようになるとはまだいえない。

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高橋 正樹 編著 (2019) 火山のしくみ パーフェクトガイド

  • 高橋 正樹 編著, 2019: 火山のしくみ パーフェクトガイド。誠文堂新光社, 175 pp. ISBN 978-4-416-61817-2.

2019年1月の新刊。わたしは2019年4月、地学概論の授業で紹介する本をさがしていて、火山についてはこれがよさそうだと思って買った。(しかし、まだていねいに読んでいない。) 「パーフェクト」は誇大宣伝と感じるが、おもに日本の火山について学ぶのならば、思いつくかぎりの話題のそれぞれに的確な入門解説が用意されていると思う。

B5判のカラー印刷の本で、写真や地図・図解などの図が多い。紙面はちょっと雑誌ふうの感じもするが、記事が整数ページ単位でまとまっているうえに、章・節の番号が見開きごとに大きく書いてあって、辞書的な使いかたをしやすく考えられていると思う。

最初に日本地図に火山の分布がしめされ、火山の遠景写真と関連づけられている。

第1章「火山はどうしてそこにあるのだろう」は短い序論で、日本列島がプレートテクトニクスからみてどんなところであり、そのうちどんなところに火山ができているか。

第2章は「マグマはどのようにしてできるのか」。理屈の理解をたすける室内実験も紹介されている。

第3章は「火山はどのようにして噴火するのか」。ハワイ式、ストロンボリ式、ブルカノ式、プリニー式、水蒸気噴火などの噴火の類型が説明されている。

第4層は「噴出したマグマ」。溶岩、降下火砕物(火山灰など)、火砕流、火山ガスなどがそれぞれどのような物を残すか、どのような災害をもたらすかを、多数の事例で紹介している。

第5章は「火山のかたちはどのようにしてできたのか」。火砕丘、成層火山、カルデラなどを説明する。超巨大カルデラの破局噴火の話もある。

第6章は「火山の地下はどうなっているのか — マグマの通り道とマグマ溜りをさぐる」。

第7章は「噴火はどのように予知するのだろう」。この問いにはまとまった答えがあるわけではなく、複数の試みがそれぞれ紹介されている。

第8章「火山は恵みをもたらす」は、温泉、景観、地熱発電の話題。

第9章は、詳しい標高分布データをつかって地形の特徴を強調して表示する「赤色立体地形図」の考案者である千葉 達朗さんによる、その方法をつかった火山地形の事例紹介。

本文の大部分は編著者の高橋さんが書いている。トピックにそれぞれの話題の専門家を起用している。

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西山 忠男、吉田 茂生 編著 (2019) 新しい地球惑星科学

  • 西山 忠男、吉田 茂生[しげお] 編著, 2019: 新しい地球惑星科学。培風館, 287 pp. ISBN 978-4-563-02522-9.

2019年3月の新刊。大学の地球惑星科学の入門教科書。おおぜいで分担して地球惑星科学を広くカバーしようとしている。熊本大学と九州大学の地球科学・惑星科学の教員が(ほんとうにそうかは確認していないが)総出で分担執筆し、愛媛、広島、岡山、金沢大学の人にも加勢してもらった、という感じだ。

まえがきに背景が書かれている。国際的に、大学でどの学問分野を学んだならば何を知っているべきであるかの標準化がもとめられるようになってきた。日本では、日本学術会議のもとで、専門分野別に「教育課程編成上の参照基準」の策定をしている。そのうち地球惑星科学委員会では2014年9月に「大学教育の分野別質保証のための教育課程編成上の参照基準 地球惑星分野」を策定した (http://www.scj.go.jp/ja/info/kohyo/pdf/kohyo-22-h140930-2.pdf )。本書は、その参照基準を意識した、大学初級の授業のための教科書として考えられたものだ。

前半が「基礎編」、後半が「応用編」とされている。
「基礎編」はたしかに基礎的なことが多いが、気象災害(第14章)など、学問からみれば応用的な話題もある。 むしろ、前半に全部の学生に学んでほしい必修的な題材をまとめ、そのうちには学問としての基礎のほかに社会からの要請が強いので入れた題材もあるのだと思う。(火山の第12章、地震の第13章の内容は理学的ではあるが、それを基礎編にもってきた動機は防災にあると思う。また人類にとっての地球環境・天然資源・持続可能性に関する総論の第15章もある。)

「応用編」に配置された題材にも、基礎的なこともあれば、社会とかかわる地球温暖化(第6章)や鉱物資源・エネルギー資源(第15章)の話題もあるが、「基礎編」の知識を前提としてそのさきにすすむ話題もあるようだ。ここに置かれたものは、なるべくみんな学んでほしいが、選択して学ぶことにしてもよい、という位置づけなのだろうと思う。実際には学生が選択できることはすくなく、教員が自信をもっておしえられる題材をえらぶことになりそうだが、学生からみて、運わるく初級の授業で学ぶ機会がなかった題材についても書かれた入門教材に出会えるのはよいことだと思う。

太陽系の外の宇宙・天文は、高校の「地学」にはふくまれるが、「地球惑星科学」というときにはふくまれないのがふつうだと思うが、本書では基礎編の第2章に「宇宙の始まりと進化」、第3章に「恒星としての太陽とその一生」がはいっている。地球・惑星を論じるうえで必要な背景と考えられているのだろう。ただし高校の地学にくらべれば宇宙・天文の重みは小さい。

(さらに内容を読んだら書きたそうと思いますが、ひとまずここまでにしておきます。)

折り返しのあとに目次をつける。各章の執筆者と所属をそえておく。
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Lee Hannah (2011, 2015) Climate Change Biology

  • Lee Hannah, (2011), 2015: Climate Change Biology (Second Edition). London: Academic Press (an imprint of Elsevier), 455 pp. ISBN 978-0-12-420218-4 (paperback).

2019年7月、人為起源気候変化(地球温暖化)の生物多様性への影響と対策をおもな話題にした Lovejoy & Hannah (2005) の本のなかまのどんなものが出版されているかしらべていて、同じ編者による2019年の本のほかに、編者のひとりによるこの本をみつけた。2011年初版、2015年第2版だ。2020年1月に第3版が出るという予告もみつけたのでまよったのだが、今学期の授業の学生に紹介したいので、すぐ注文した。

この本はあきらかに、アメリカの大学の初級の授業の教科書にすることを想定して書かれている。著者は climate change biology というdisciplineをつくろうとしているらしいが、わたしはそれがなりたつかはうたがわしいと思う。しかし、大学の授業科目としてはなりたちうるだろう。本書は、学生が(高校レベルの物理・化学・生物は前提としていると思うが) 気候変化についても生物についても大学でははじめて学ぶことを想定して提示のしかたをくふうしているようだ。いろいろな論文や解説から(大部分カラーで)図を引用していて、本書の入門的説明だけでそこにしめされたものを正確に理解することはむずかしいと思うが、事例によって専門家の感覚になじむ面ではよいのかもしれない。おもに図の引用もとをあげた巻末の参考文献リストのほかに、各章末に読書案内(further reading)がついているのもよい教育的配慮だと思う。ただし、日本の学生の感覚からすると値段が高すぎる。日本の通信販売で買って、ペーパーバックで1万1千円だった。そして第3版の予定価格は1万4千円以上だそうだ。アメリカの大学ならば、図書館を利用したり先輩からゆずりうけるなどして安くあげる学生もいるだろうが。

まだとおして読んでいないのだが、目次を書きぬいた段階で、章・節の表題から内容を推測したメモを書いておく。

本の構成はLovejoy & Hannah 編の2冊の本それぞれの構成とだいたい対応しているが第5部をふたつにわけたものにあたる。ただし、その2冊の本よりも、気候変化そのものの話題が多い。

第1部は序論で、第1章には本書の主題の説明、第2章には気候変化、とくに地球温暖化のしくみと予測型シミュレーションについての説明がある。

第2部は、人為起源気候変化の影響が生物圏にどのようにあらわれているか。第3章では種[しゅ]ごとの生育地域がずれること、第4章では季節的タイミングがずれること、第5章では生態系の変化をあつかう。

第3部は、地球史的過去の、気候変化の影響が生物圏にあたえた影響について。第6章では陸上、第7章では海洋、第8章では淡水の生態系を論じ、第9章では生物種の絶滅を論じる。

第4部は、近未来の気候変化が生物圏にどのような影響をあたえるか。第10章は実際の生物をつかった実験からわかること。第11章は計算機上に実現されたモデルのこと。第12章は気候変化によっておこりうる生物種絶滅のリスクを推定すること。第13章は「生態系サービス」について。

第5部は、気候変化の可能性をふまえて、野生生物保護はどのようにしたらよいか。第14章は保護地域をどのように設定し運営するか。第15章は保護地域の連続性を確保すること。第16章は絶滅危惧生物種の保護。

第6部は、地球温暖化の対策と生物圏とがどうかかわるか。ただし対策のうち適応策は第5部に出てくるのでここではくわしく論じていないばあいがおおい。第17章は国際政治の場で検討されている地球温暖化対策の概論。第18章は排出削減策(いわゆるジオエンジニアリングにもすこしふれている)と、そのいろいろな方法が生態系・生物多様性におよぼすリスク (再生可能エネルギー利用のための土地利用改変の影響など)。第19章は炭素循環の基本と、二酸化炭素吸収源としての生態系について。第20章は、対策を立案する際には生物圏へのインパクトを含めたリスクアセスメントが必要であること。

文献

  • Thomas E. Lovejoy & Lee Hannah eds., 2005: Climate Change and Biodiversity. New Haven CT USA: Yale University Press. [読書ノート]
  • Thomas E. Lovejoy & Lee Hannah eds., 2019: Biodiversity and Climate Change — Transforming the Biosphere. New Haven CT USA: Yale University Press, 387 pp. ISBN 978-0-300-20611-1 (paperback).[読書メモ]

折りかえしのあとに目次をつける。
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