• 河野 宣之[かわの のぶゆき]、日置 幸介[へき こうすけ], 2017: 動く地球の測りかた — 宇宙測地技術が明らかにした動的地球像。東海大学出版部, 124 pp. ISBN 978-4-486-02128-5.

2017年12月の新刊。出版されたとき、わたしは次の年度の地学概論の授業をひきうける約束をしたばかりで、その参考にしようと思って買った。しかし、地学の広い範囲をふくむ概論的な本をさきに読むことにしたので、本書はあとまわしにしてしまい、2019年12月に目をとおした。

いまでは、大陸が相互に移動したことはわかっている。それはおもに、なん億年もまえにできた地層や岩石をしらべることによって知られた。では、たとえば去年と今年でハワイから日本の本州までの距離が なんcm 変わったかの測定はできているのだろうか? 40年まえにはできなかったが、いまではできている。「測地」の技術が発達して、できるようになったのだ。本書はそれがどんな技術かを解説した本だ。【わたしのメモは、技術の話題にしぼり、プレートの動きの実態の話題は省略している。】

第1章では、プレートテクトニクスがどんなものか、ごく簡単に導入している。

第2章では、本書の主題である宇宙測地技術がつかわれるようになるまえの、地球上の場所のあいだの距離をきめる方法を簡単に紹介する。地上の観測点間を光で見とおすのが基本だ。かつては角度をはかる三角測量だったが、最近は光の往復時間から距離を出す三辺測量がふつうになった。残念ながら、変動する大気の影響をうけるので、プレート運動による距離の変化を知るのにじゅうぶんな精度をだすことができない。

第3章では、1980年代からつかわれるようになったSLR (satellite laser ranging、衛星レーザ測距)と VLBI (very long baseline interferometry、超長基線電波干渉法) という技術を紹介する。第4章ではこのふたつの方法でわかったプレートの動きについてのべる。著者たちは、このころ郵政省 電波研究所 (いまでは情報通信研究機構になっている) につとめ、このふたつの方法にかかわってきた人たちだ。

SLRは、地上局からレーザー光を出し、人工衛星で反射させて、地上局で受信して、光の往復の時間を測定することによって、地上局と衛星との距離を知り、これを複数の地上局についてくみあわせることによって地上局間の位置関係を知る方法だ。

VLBIは、非常に遠い天体からの電波(地球にとっては平面波とみなせる)を、地球上でとおくにある複数の地上局の電波望遠鏡で受信して、その位相差から、天体にむかう方向の軸上での地上局の座標の差をもとめ、それを多数くみあわせることによって地上局間の位置関係を知る方法だ。

1990年ごろから、GPS (Global Positioning System)が使えるようになった。いまではGPSはアメリカ合衆国が運用するシステムの固有名とされ、そのほか(日本が運用する準天頂衛星「みちびき」も一例)をふくむ一般名としてはGNSS (Global Navigation Satellite System、全地球航法衛星測位システム)というようになった。第5章ではGNSSによる測地の技術、第6章ではそれによってわかったプレートの動きについて解説している。

地上局で、4つのGNSS衛星からの信号を同時に受信すれば、4次元時空での地上局の位置を知ることができる。測地のばあいは、搬送波の位相の情報をつかうので、カーナビのようにディジタル信号だけをつかうものにくらべれば高級な受信設備が必要だが、発信装置が必要なSLRや大きな電波望遠鏡が必要なVLBIにくらべれば、ずっと安く、地上局間の位置関係を知ることができるようになった。この状態からふりかえって、著者たちは1980年代を「大艦巨砲」の時代だったと言っている。

海水中は電磁波で情報をつたえることができないので、海上の船またはブイの位置をGNSSできめたうえで、そこと海底とのあいだは音波をつかう。

第7章は座標系と地球回転の話題。位置をしめす座標系としては、(たくさんの)天体を基準とするものと、地球を基準とするものが考えられる。VLBIの電波源の位置は天体基準座標系、地上局の位置は地球基準座標系できまっていて、その相互関係は、地球の自転とともにかわっていく。なお、地球の自転角速度にはいくらかの変動がある。(たとえば年周変化として自転周期に1ミリ秒程度ののびちぢみがある。これは、風速の季節変化にともなう大気と固体地球とのあいだの角運動量のやりとりによる。) また、自転軸が固体地球に固定した軸に対して移動する「極運動」もある。

第8章は、将来にむけた展望を簡単に列挙している。

• GNSS利用技術はこれまでGPSだけを利用するものだったが、複数のGNSSシステムを利用する技術が開発されている。
• 海底の位置を精度よくきめることはむずかしい。うまい方法がみつかるとうれしい。
• 地殻変動を知る技術としては SAR (合成開口レーダー)もある。これによれば2つの時点の間の変位を、高い空間分解能で知ることができる。しかし絶対位置はわからない。また時間分解能は高くない。
• VLBIとSLRは、地殻変動の計測の主役ではなくなったが、地球基準座標系の精度を高くたもつための重要性はいまもあり、国際共同事業がつづけられている。VLBIは自転角速度を知るために、SLRは固体地球に対する地球の重心の位置を知るために必要だ。なおVLBIには遠方の天体の研究という本来の目的もある。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• 武田 喬男 [たかお], 2005: 雨の科学 — 雲をつかむ話 (気象ブックス)。成山堂書店。
• 武田 喬男, (2005) 2019: 雨の科学 (講談社学術文庫 2553)。講談社, 237 pp. ISBN 978-4-06-515651-3.

2004年に亡くなった著者の遺稿が2005年に出版されていたものが、しばらく版元品切れだったようだが、2019年5月に文庫本になった。この機会に、学生に紹介する本にふくめようと思って読んだ。

著者は、名古屋大学の水圏科学研究所(のち 大気水圏科学研究所)(現在は宇宙地球環境研究所および環境学研究科のそれぞれ部分になっている)の教授をながくつとめた人だ。本書の原稿は、白血病で入院した病院で書かれた。文庫本には、著者の教えを受けた 藤吉 康志さんによる、著者の経歴などを紹介する解説がつけられている。

気象学のうちで雨に関する話題の入門書は、数十年前に書かれたものはあるが、しばらくとぼしかった。そのあいだに、レーダーおよび人工衛星による観測技術と計算機によるシミュレーションの技術が発達し、雲・降水の理解がだいぶすすんだ。本書はそれを反映した、2003年(原稿が書かれた年)に最新だった知識による入門書だ。その後も観測やシミュレーションは発達しているので、個別の話題は最新ではなくなったが、この分野の学術知識のおおすじはかわっていない。

本書は大きく3部にわかれている。

• 第1部は、雲の中のこまかい話で、水蒸気が凝結して雲粒となり、それが雨粒となって降ってくるまでのしくみについて。気象学の専門家は cloud microphysics (雲-微物理)とよぶ分野だ。
• 第2部は、はげしい雨をもたらす雲がどのように発達し維持されているか。専門用語では cloud dynamics (雲-力学)といわれる分野だ。
• 第3部は、雨のふりかたは、世界の地域によってどのようにちがうか、どのように年々変動するか、長期的にはどのように変化していくか、などの話題。本書の表題どおり雨の気候学 (climatology of rainfall)でよいだろう。ただし気象学の観点から書かれており、地理学の観点からみた雨の気候学とは かさなりはあるが重点がちがうかもしれない。

ひとりの研究者としての著者の業績の特徴は第2部の話題にあるといえるが、大学院生を指導してした仕事や国際共同研究への参画もふくめれば、著者の仕事はこの3つの分野にほぼ同じ重みがあったといえるだろう。

第1部「地球に降る雨のミクロな特徴」。

• 雨粒は球とみなしたときの直径として0.1 mmから3 mmぐらいの大きさだ。それよりも大きいものは分裂してしまう。
• 水蒸気が凝結して雲粒になる。それが衝突・併合して雨粒になる。あるいは、固体の氷である雲粒が成長して雪の結晶になり、それが融解して雨となって ふる。
• 雲粒ができるとき、核(本書の表現は「雲粒核」、ほかの本では「雲-凝結核」とされることが多い)となる吸湿性の微粒子が必要だ。現実には雲粒核が存在しないことはあまりないが、その多い少ないによって雲粒の粒径分布がちがい、雨になりやすさがちがう。
• 水滴が氷になるときにも、核(「氷晶核」)となる粒子が必要だ。多くのばあい鉱物粒子が氷晶核になる。
• 氷の結晶自体も氷晶核になりうる。雲の下のほうに過冷却の水滴があり、上のほうから氷晶が供給されると、雨が効率よくつくられる。

このあたりまでは、雲-微物理の分野の確立した科学的知見と言ってよさそうだ。
この部の最後の章「雨の降り方は人間活動によって変わる」のところは結論がわかりにくい。わかりにくいのは文章の書きかたがまずいのではなく、因果関係に関する科学的知見がまだ確立していない件が多いのだ。

• 人工降雨とよばれる技術は、すでにある雲に氷晶核をあたえて、はやく雨にして落とそうとするもので、雲をつくるものではない。また、技術の効果があったのかなかったのかの判定が困難だし、もしかすると人間生活に悪い影響をあたえるかもしれない。
• 都市の降水には人間活動の影響があるという状況証拠がある。大気汚染によって生じた雲粒核のうちわけの変化、都市の熱源や凹凸による上昇流の変化などの因果関係が推測されている。

第2部「雲の組織化」。ここも第1部と同様に、はじめのほうにわりあい確立した知見、あとのほうに専門家でもまだすっきり述べられないこと(研究途上の課題)をのべたようだ。

• はげしい雨をもたらすのは、雲のうちでも鉛直にのびる「積雲」、そのうちでも対流圏のいちばん上までのびる「積乱雲」だ。積乱雲は、強い上昇気流のあるところにできるのだが、その中では降水粒子(雨や雪)といっしょに下降する気流も生じる。1つの積乱雲の寿命はふつう1時間ぐらいだ。
• 何時間も持続する積乱雲がつくられることがある。そのしくみは、上昇・下降流からなるセルが複数あって世代交代しながら雲を維持する「多重セル型」と、巨大なセルが持続する「スーパーセル型」がある。
• 複数の積乱雲が線状の構造をつくることがある。線状の降水帯を構成する積乱雲の移動方向が帯にそっていると、同じ場所で降水が持続し、「集中豪雨」の災害になりやすい。
• 複数の積乱雲が群をつくり、それがさらに cloud cluster とよばれる構造をつくっていることがよくある。
• 雨のふりかたは地形の影響をうける。山の風上で強制的に上昇流が生じるので雲がつくられやすいという単純なしくみもあるが、もっと複雑なことがおきている。

第3部「雨の気候学」。

• 雨のふりかたは熱帯と温帯でだいぶちがう。雨量の最大記録の出る場所は、雨量の集計期間によってちがった気候帯にある。
• 緯度30度付近では、亜熱帯高気圧におおわれて雨がすくないところが多いのだが、日本付近は、北太平洋(亜熱帯)高気圧の西側にあるので、わりあい対流がおこりやすく、雨が多くなりうる。
• 降水量や雲量には年々変動がある。日本付近では2年あるいは3年の周期性らしいものがみられることがある。雲量や降水量の変動には世界の遠くはなれたところとの相関がみられ、テレコネクションといわれる。テレコネクションには、エルニーニョ現象にともなうものや、夏のフィリピン東海上と日本付近との逆相関などがある。
• 地球温暖化にともなって、世界の総降水量はふえると予想されるが、それよりも重要と思われるのは、はげしい豪雨がおこる頻度がふえる可能性が高いことである。

第15章は最後にあるが本書のここまでの内容の結論ではない。「水惑星の水問題」という題で、世界の人間社会にとっての水資源に関する議論をしている。2003年にひらかれた「世界水フォーラム」に関連して書かれた文章らしい。この部分に書かれた知見は、水資源の専門家の書いたものからひろったにちがいないが、その出典は書かれていない。たぶんまちがってはいないと思うが、読者が議論の典拠として使うことはおすすめできない。水資源に関する知見を得たいのならば、水資源の専門家の著作を直接読むべきだ。第15章には、著者が自分の研究分野の社会的意義をどのように考えていたかがつたわってくるというねうちがある。しかし、専門的知見への入門書としての本書のねうちは第14章までにある。

折りかえしのあとに文庫版のくわしい目次をつける。
Continue reading →

• 古川 武彦, 2019: 天気予報はどのようにつくられるのか。ベレ出版, 246 pp. ISBN 978-4-86064-597-7.

2019年11月の新刊。題名のとおりの入門的解説書だ。著者は1959年から1999年まで気象庁につとめ、その後は天気予報や気象庁に関する多くの解説書を書いてきた人だ。本書の内容は、古川・室井(2012)の本と近いが、もうすこし初歩むけだ。日本の状況に即して書いているので、世界のどの国でも気象庁にあたる機関がやっていることと、日本の気象庁独特の業務との区別は明確でない。

気象庁の業務であっても、地震や火山に関する話題はふくまれていない。ただし津波は、波浪や高潮とあわせてふくまれている。

章の長さがまちまちだ。節の見出しがだいたい1～2ページごとについているのだが、章の下の節の階層が1段階、2段階、3段階の章がある。

いちばん長いのは観測についてのべた第2章だ。本全体の半分ちかくの長さをしめる。実際、天気予報を理解するうえではそれがどんな観測にもとづいているかを知ることが重要だから、これでよいのだと思う。

それから、予報を出すための基礎技術である「数値予報」(物理法則にもとづく数値シミュレーション)についての章、その結果を具体的な天気予報の形に変換する仕事の章がある。また、数値予報の初期値敏感性への対策である「アンサンブル予報」にもひとつの章がたてられている。地球温暖化の予測(とよばれている仕事)についても章がたてられ、天気予報とのちがいがのべられている。最後の章は、天気予報についての日本の法制度の紹介だ。

わたしはまだ内容をこまかく確認していないが、個別事実については最近の状況を反映していると思う。しかし概念がちょっと旧世代のもののところもあるようだ。

具体的に気になったのは、第3章(数値予報)で、結果を得るための手順を大きく「観測」「解析」「予報」の3段階にわけたうちの「解析」のところだ。「解析」のうちわけは「電文処理(デコード)」(decode)、「品質管理」、「客観解析」とされている。(このうちデコードというのは、観測値の情報を通信用の書式から数値予報用の数値情報に変換することだ。) 本文の「客観解析」の話につづいて「データ同化」ということばも出てくるのだが、それは「利用可能なすべての観測データを予測モデルにふさわしい初期条件として調整する作業」をさすとされている。すなおに読むと、客観解析のステップのつぎにデータ同化のステップがあるかのようにも読めるが、それは実際とちがう。「データ同化」は「客観解析」の同意語だとするならばすじはとおり、著者の意図もたぶんこちらのほうだと思う。わたしは、「データ同化」はここでいう「客観解析」と次の小節の主題である「予報」とを交互にくりかえすものだ、とするのが(実際のデータ同化のうちの特定の類型の説明になるが)よいと思うが、データ同化の中にも予報ステップがあり、データ同化をはなれて進行する予報ステップもあることを、読者にわかってもらう必要がある。本書第3章のような短い記述で「データ同化」がわかるところまでいかないのはやむをえないのかもしれない。(なお、古川・室井 2012の本ではデータ同化をふくむ数値予報の部分は室井さんが担当している。)

文献

• 古川 武彦、室井 ちあし, 2012: 現代天気予報学。朝倉書店。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• 藤原 治、斎藤 眞 編著, 2018: トコトンやさしい 地質の本 (R&Tブックス 今日からモノ知りシリーズ)。日刊工業新聞社, 158 pp. ISBN 978-4-526-07806-4.

2018年2月の新刊。わたしは、地学概論の授業の参考に、2018年11月に買ったのだが、目をとおすのが2019年11月になってしまった。

編著者は、表紙や奥づけにあげられている2人のほか、荒井 晃作、吾妻 崇、井川 怜欧[れお]、実松[さねまつ] 健造、鈴木 淳[あつし]、高橋 雅紀[まさき]、吉川 俊之のみなさんで、いずれも 産業技術総合研究所(産総研)の地質調査総合センター(地調)の職員であり、藤原さんはその地質標本館長をしている。本書は、地学のうちの地質学の入門書ともいえるが、地調の業務紹介という趣旨もあるようだ。話題の範囲は1冊にもりこむのにはひろすぎるほどだが、地調の業務もそれだけ幅広いのだ。

そのうちでとくに「地質図」に重点がおかれていると思う。第3章の主題であるほか、第6章でも重視されている。地質図は地図上に岩石の種類の分布を表示したもので、従来は紙に印刷されていたが、ちかごろはディジタル版がつかわれるようになってきた。地質図をつくっている組織はいろいろあるけれども、日本全国の地質図をつくることを業務としているのは地調なので、本書がそこに重点をおくのはもっともだ。

図解が多い(榊原 唯幸さんによる)。本のつくりは、見開き2ページでひとつの話、8つぐらいの話でひとつの章という形になっている。章のまとまりや話のならべかたは、かならずしも体系的ではない。話の題名には副題がついているが、副題は題名への補足だったり、言いかえだったり、やや一般的な概念だったりとまちまちだ。

第1章は地質に関する知識全体への入門的解説。

第2章は化石について。

第3章は地質図について。ウェブ上の「地質図Navi」「20万分の1シームレス地質図」も紹介されている。

第4章は自然災害について。火山の話題はおもにこの章にある。地震に関連するものとして活断層、地盤液状化、津波の話題があるが、地震動と地盤の関係は第6章、広域で見て地震がどんなところで発生するかは第8章に出てくる。地震学的な話はすくない。

第5章は鉱物資源について。金属鉱床のほか、希土類、陶土、石材などの話もある。

第6章は鉱物資源のほかの(人間社会にとっての)資源について。地下水の話はここにある(地下水を研究している人はいろいろな機関に分散しているが、そのうちで地調も重要なのだ)。地熱発電の話がちょっとある。

第7章は地形とその基礎となる地質について。章のはじめのほうに観光資源ともなる景観の話題、あとのほうに日本列島の地質構造の主要ないくつかの要素(フォッサマグナ、中央構造線)の話題がふくまれている。

第8章は海洋の地質について(そのほかの章の話題の大部分は日本の陸上)。海底を調査する方法、海底地形、地磁気、海底堆積物、サンゴ礁などの話題がある。地磁気から地球の歴史、海底地形から大陸棚の国際法的問題、サンゴ礁から気候変化の問題にもつながる。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• Matthias Heymann, Gabriele Gramelsberger & Martin Mahony, eds., 2017: Cultures of Prediction in Atmospheric and Climate Science: Epistemic and Cultural Shifts in Computer-based Modelling and Simulation (Routledge Environmental Humanities series) (earthscan). Abingdon, Oxon UK: Routledge, 256 pp. ISBN 978-1-138-22298-4 (hardback), 978-1-313-40628-2 (paperback).

2017年に出た本。わたしは2018年11月に日本の洋書屋の店頭で見つけた。気候(とくに地球温暖化)にかかわる科学・技術のありかた、とくに、そこで数値モデルによるシミュレーションでえられた知見が重視されていることに関心があるわたしは、ぜひ読むべきだと思った。しかし、なかなか読みすすめなかった。2019年11月、メモをとらずに読んでから、記憶にのこったところを、ところどころ立ちもどってメモを書いている。

本書は、2010年に開かれた会議ではじまった、環境科学・科学史・社会学・哲学などの人たちの共同研究の成果だ。いわゆる文科系の共同研究成果本でありがちのように、メンバー各自の問題設定による論考をたばねた論文集だ。総論の章は編者3人が共著で書いており、その内では密接な意見交換があったのだろう。

総論が提起する問題は現代社会全般にわたる重いものだと思う。しかし納得のいかないところも多く、読みすすめにくかったのだ。しかし各論の話題はだいたい天気予報と地球温暖化にかぎられており、わたしにとって、個別事実としては新しく知ったこともあったが、話題の類型としては知っていることが多かった(実世界での解決が困難という意味で重い問題はここにもあるが)。

以下、【 … 】はわたしの感想や連想したこと、そのほかで、とくにことわらないところは、本書に書いてあったことをわたしのことばで表現しなおしたものだ。ただし、ていねいに読まなかった部分もあるので、読みまちがえている可能性もある。

総論
1章. Introdution (Heymann, Gramelsberger & Mahony)
2章. Key characteristics of cultures of prediction (Heymann, Gramelsberger & Mahony)

本書の主題の “cultures of prediction” ということばは、単数形 “culture of prediction” で、Fine (2007)の気象庁の現場の職員の働きかたについてのethnography的な研究に出てきた。(なお、同類の研究による本として Daipha (2015)のものがある。) 気象庁には、「予報すること」を中心とした文化があるのだ。本書の著者たちは、地球温暖化への対応にも culture of predictionがあると見て、cultures [複数] of prediction を主題としたのだ。

【地球温暖化を人が認識したのは、観測事実としてでなく、理論的みとおしとしてだから、その話題で予測型のシミュレーションが重視されるのは当然なのだが、それにしても、地球温暖化に関するちかごろの議論では、予測型のシミュレーションにもとづく知見が重視されすぎているような気もする。本書の編者たちはもうすこし強くそのように感じ、予測型の発想の位置づけを相対化しようとしている。しかし、予測型のほかのどんな発想をもっと重視するべきかを明確に論じてはいないようだ。第5章のLambの歴史をさかのぼる態度、第3章の理論重視の態度、第6章のheuristicな態度などに好意的なようには感じられるのだが。】

編者たちによる第1・2章では、cultures of prediction を、気象・気候関係だけでなく、現代(20世紀なかば以後)の世界の多くの部分で支配的になった思想とみる。共産主義国はもちろん、資本主義国でも、オランダ(1945年)のCentral Planning Bureauなど、経済計画をもつ政策がとられた。また、「成長の限界」の本(1972年)も、「World 3」モデルによる予測型シミュレーションを主役にしたものだった。

著者は、cultures of prediction に、世界を制御(control)しようとする発想もふくめているようだ。わたしからみると、対象を制御しようとするばあいも ある種類の予測が必要となるが、制御不可能な対象に関する予測とはかなり異質なものになると思う。(共産主義国の経済計画は制御しようとした例であり、天気予報は、人工降雨などの気象介入の関連を例外として、制御不可能な対象の予測の例だと思う。) 本書総論の議論は、そこが分離されていないような気がする。もっとも、現実に、影響をあたえることはできるが完全に制御はできない対象が多いので、両者をきちんときりわけることはできないこともたしかだ。地球温暖化のばあいは、太陽光の反射をつよめるような介入(第10章の話題)は(技術的には可能でも政治的判断で)議論の外にされてきたが、排出削減によって温暖化をちいさくくいとめることは可能と考えられてきたので、純粋な意味での予測ではなく、政策を想定したprojectionがおこなわれてきた。

また、「成長の限界」のWorld 3モデルは、第6章の用語でいえば、predictive なものと思われることが多いが、わたしから見るとその意義は、heuristic である。定量的なシミュレーションであっても、世界が、(ある想定のもとでは)資源不足または環境汚染で破局にいたる、という定性的な結果が重要であって、西暦何年にどうなるという予測としてみればはずれるのは当然だ。他方、いわゆる地球温暖化予測(climate projection)は、predictiveだ。(もっとも、地球温暖化関連の気候・経済統合評価モデルは、「成長の限界」のモデルとにたものだが、predictiveな問題にこたえようとしているようではある。それはとてもむずかしいことだと思うのだが。)

総論の文献

• P. Daipha, 2015: Master of Uncertainty: Weather Forecasters and the Quest for Ground Truth. University of Chicago Press.
• G. A. Fine, 2007: Authors of the Storm. Meteorologists and the Culture of Prediction. University of Chicago Press.

第1部 “Junctions: Science and politics of prediction”.
気象・気候の予測型シミュレーションについての科学史的な話題。

3章. Calculating the weather: Emerging cultures of prediction in late nineteenth- and early twentieth-century Europe (Gramelsberger)

数値天気予報の基礎には、まず、複数の地点の同時刻の気象観測を地図上に表示して「天気図」をかくことによって「総観規模」(synoptic)の現象が認識されたことが重要だ。

そのつぎに、物理(流体力学と熱力学)を基礎として気象を説明しようとする学問があった。

数値天気予報関係の科学史では、そのうちノルウェーのVilhelm BjerknesとイギリスのRichardson、スウェーデン出身でアメリカで仕事をしたRossbyばかりが重視される傾向がある。

しかし本章では、19世紀後半から20世紀前半のドイツやオーストリアの多数の科学者の仕事があったことが指摘される。(Bjerknesもドイツで学んだのだ。) (なお、19世紀のアメリカ人のFerrelの仕事は孤高のもので、ドイツで評価された。) そのうちには、HelmholtzやHertzなど基礎物理の業績のほうが知られる人や、Julius von Hannなど気象データの統計による気候学のほうで知られる人もいる。まだ数値計算技術が発達していなかったせいもあって、彼らの仕事は、物理法則をあらわす式を、微分方程式としてとける形に単純化してその解を論じるものがおおかった。(当時つかわれた “rational mechanics” という表現はそういう態度をさすようだ)。

【わたしからみると、ExnerやMargulesなどの名まえは教材の本文中で見たことがあるが、著作を直接読んだことはない。おそらく、1950年ごろに日本で気象学を学んだ人のうちには、ドイツ語圏で書かれた教科書を(日本語、英語のものとあわせて)読んだ人がいて、わたしが1970年代に読んだ教材はそういう人たちが書いたものなのだ。主として1950年ごろ以後のアメリカ、イギリス、スカンディナヴィアの著者の議論にしたがうが、それ以前のドイツ語圏でも議論されていた話題についてはその名まえも出していた。わたしの世代になると、直接読んでいないドイツ語圏の学者の名まえは出さないことがふえた。(ただしErtelは、potential vorticityという概念に関して、よく言及される。)】

4章. Which design for a weather predictor? Speculating on the future of electronic forecasting in post-war America (Christoph Rosol)

気象の予測型シミュレーションは、第2次大戦直後のアメリカ合衆国ではじめられた。

テレビ撮像管や電子顕微鏡をつくっていたRCA社の副会長 Zworykin が1945年9月に、USAの科学技術研究開発政策をとりしきっていたVannever Bushに、気象・気候の予測に関する研究を提案した。その方法は、電子装置によるアナログ技術を想定していたようだ。Zworykinはその応用として気象・気候の制御、たとえばハリケーンの発生を止めることに期待していた。

Bushは、彼自身の研究経験から、気象の問題に出てくる非線形の計算はアナログ計算機ではむずかしく、新しい種類の技術が必要だと考えた。なおBushは気象・気候制御には関心をしめさなかった。

von Neumannは、科学技術計算について汎用の、電子技術によるディジタル計算機を開発しようとしていた。そして、(爆弾による衝撃波はすでにあつかおうとしていたが、そのほかの)流体力学の課題をやりたかった。天気予報はそこにうまくはまった。von Neumannは、Zworykinへの返事では将来の応用としての気象・気候の制御に賛同しているが、それを本気で追求しようとしていたかはわからない。

気象庁(Weather Bureau)も計算能力を求めていたが、その動機は、あらたに使えるようになった上空の気象観測をふくむ大量の観測データを統計的に処理することによって予報の精度をあげたいというものだった。しかし、von Neumannの提案をうけて、流体力学にもとづく数値予報の研究に参加することになった。

5章. A new climate: Hubert H. Lamb and boundary work at the UK Meteorological Office (Janet Martin-Nielsen)

1950年ごろまで、30年平均値で表現される気候は変化しないとみなしてよいと考えられていた。【これはイギリスの状況。Weartの本で、アメリカの状況もそのように記述されている。ほんとうだろうか? その時代も氷河時代や古代文明などの研究者は気候の変化を論じていた。天気予報業務を担当する官庁にとっては、という条件つきの記述なのかもしれない。】

1950年代、気候の変化に関する知識への需要が高まった。イギリス気象学会が評論文の懸賞をやったこともあった。気象庁 (Met. Office) につとめていた H. H. Lambは、その機会に、過去の気象観測データをほりおこし、長期の統計による気候の研究をはじめた。当初は気象庁はその研究を積極的に支援した。

ところが、1965年、雲物理の研究者であった Masonが長官になると、その方針は、数値天気予報重視は当然だったが、気候についても、数値モデルによるシミュレーションが重視され(その成果はすぐには出なかったのだが)、Lambの課題の予算や人員はへらされていった。

1971年、Lambは理解者のいるEast Anglia大学に移り、Climatic Research Unitをはじめた。

著者は、歴史をさかのぼる気候研究や、気候と人間社会の関係を考える学際的研究は、当時の気象庁のculture of predictionからはみだしたので排除された、というふうにとらえる。【著者がいまのCRUを、またそれと気象庁のHadley Centreとの協力関係をどうとらえているかは、のべられていない。】

6章. From heuristic to predictive: Making climate models into political instruments (Matthias Heymann and Nils Randlev Hundebøl)

気候モデルの使いかたとして、将来の気候変化を予測しようとするpredictiveな態度もある。しかし、気候シミュレーション研究の初期の1960年代におこなわれたシミュレーションは、予測ではなく、気候システムに関する理解・洞察の材料を得ようとするもので、本章の著者は heuristic な態度と呼んでいる。

1970年ごろ、地球環境問題が国際政治の課題としてとりあげられはじめた。1970年に報告書が出たSCEP、1971年に報告書が出たSMICなどのアセスメント研究があった。(さきがけとして、1965年にUSAの環境問題に関する大統領諮問委員会(PSAC)があり、その部会で二酸化炭素による地球温暖化もとりあげられた。) SCEPには、NCARのWilliam Kelloggが参加し、将来の気温の予測型の(かりの数値による)グラフをみせ、そこに根拠のある数値を入れていくようなpredictiveな研究を推進しようとした。

Edward Lorenzは予測可能性に悲観的な議論をした。気象予測は初期値の影響が重要な問題だが、気候のシミュレーションは境界条件の影響がおもになる。ところが、境界条件をあたえられたシステムは、intransitive [自発変化可能 というべきか?]であるかもしれず、そうだとすると境界条件がわかってもシステムの状態がさだまらない。

1978年(出版1979年)にGlobal Atmospheric Research Programの会議で、気候モデルによる予測能力についての議論があった。Hasselmannが悲観的見解をのべた。【ただし、ここでの引用とこの報告書を1985年ごろに見たおぼろげな記憶にもとづくわたしの認識によれば、ここでは大気だけの(海洋の熱容量は考えるかもしれないが運動を考えない)モデルの性能がしめされたのに対して、Hasselmannは時定数の大きい海洋の重要性をのべたのであり、その研究所は海洋大循環モデルの開発にむかったのだ。大気海洋結合の気候モデルでの予測可能性についての悲観論ではなかったと思う。その約10年後に、大気海洋結合モデルによる、本章の用語でいえば heuristic な実験の結果、Lorenz のいう intransitivity にかかわりそうな事態がみつかったので、その時点で議論すれば、予測可能性について悲観的になったかもしれないが。】

1970年代当時若手だったStephen ScheiderとJames Hansenが、それなりに現実的なシナリオによるpredictiveな研究にいどんだ。【わたしの知るかぎり、Schneiderは実際にpredictiveなシミュレーションをしたのではなく、一方でheuristicなシミュレーションをやり、他方ではKelloggとともに気候変化の生物圏や社会への影響を論じたのだが。】

7章. How to develop climate models? The “gamble” of improving climate model parameterizations (Hélène Guillemot)

この章は、科学史の研究者が、気候モデルの研究所(フランスCNRSに属するLMD)の研究者たちを観察調査した成果だ。

気候モデル(ここではそのうちの大気大循環モデル)は、空間規模の大きい現象は流体力学と熱力学にもとづく直接計算をするが、規模の小さい現象は経験式にもとづく計算(parameterizationという)をする。ここではとくに、積雲のparameterizationを話題にする。

気候モデル研究者のうちには、parameterizationに期待せず、直接計算の格子間隔をこまかくすることに期待する人びともいる。

LMDの研究者は、parameterizationに期待し、それを開発していた。それには、直接計算の高分解能化にくらべて、計算機資源が節約できること、対象についての洞察がふかまると期待されること、などの長所もある。ただし、実際にとりくんだ parameterizationの方式が失敗におわるかもしれないという意味で、賭けのようなところがある。

それは、CNRSの雇用や評価のしくみが、10年ぐらい(めだった成果が出なくても)同じ課題の研究を続けられることによって可能になっている。他の組織ではできないかもしれない。

第2部 “Challenges and debates: Negotiating and using simulation knowledge”
気候についての予測型の科学的知見と社会とのかかわりかた。

8章. The (re)emergence of regional climate: Mobile models, regional visions and the government of climate change (Mahoney)

領域気候モデル(regional climate models (RCM)、世界全体ではなくその地理的部分をあつかう気候モデル)の話。

RCMは1980年代に開発された。USAではNCARで、イタリア出身のGiorgiが中心になってPenn State Univ. で開発されたメソスケール気象モデルをNCARの全球気候モデルから境界条件をもらう形で動かすことを始めた。その課題は地球温暖化ではなく、核廃物処分場予定地の地下水位が将来も低いままだろうかというアセスメントだった。

1995年ごろから、気候変化(地球温暖化)に関する政策形成への応用が考えられるようになった。2002年にイギリスではHadley Centreの全球気候モデルとRCMをくみあわせた一国規模の気候projectionの結果のデータセットを政策決定に提供するようになった。

GiorgiはイタリアにあるInternational Centre for Theoretical Physicsにうつり、「RegCM」モデルを公開した。それは世界のあちこちの研究者に使われた。イギリス気象庁は「PRECIS」モデルを協力関係のある外国機関に提供するようになった。たとえば、インドでは、Puneにある熱帯気象研究所(IITM)がPRECISを、そのほかの研究者がRegCMを使っている。ただし、インドで、PRECISやRegCMは、気候変化に対する国の行動計画をたてるのには使われているが、地方ごとの政策決定に活用する動きはまだないようだ。

9章. Bellwether, exceptionalism, and other tropes: Political coproduciton of Arctic climate modeling (Nina Wormbs, Ralf Döscher, Annika A. E. Nilsson and Sverker Sörlin)

北極圏は、シミュレーション研究から温暖化が強くあらわれると予想されていたが、現実の知見はとぼしかった。それはおもに、冷戦中、この地域での人の活動は軍事優先となっていたからだ。

冷戦のおわりと同時に、地球温暖化への関心がたかまった。また、温暖化が進むと、北極海の航行や、地下資源開発がしやすくなると期待され、さまざまな政治的・経済的おもわくが生じた。

それで、北極圏の気候研究に関する国際協力体制が、沿岸国だけによるものともっと多数の国が参加するものをふくむ複雑な形でできてきた。

現地住民の気候への適応という目的も、おくればせながら、重視されるようになってきた。

10章. From predictive to instructive: Using models for geoengineering (Johann Feichter and Markus Quante)

地球温暖化対策としての意図的な気候への介入はgeoengineering あるいは「気候工学」として知られるようになった。地球温暖化対策にかぎらなければ、気候への介入あるいは気候制御の発想は古くからある。climate engineeringという表現はH. H. Lambが1971年に使っている。geoengineeringという表現はMarchettiが1977年に(地球温暖化対策として)使っている。

気候工学には大きくわけて、太陽光反射強化(「太陽放射管理」、SRM)と(大気からの)二酸化炭素除去 (CDR)がある。

SRMの方法としては成層圏のエーロゾルをふやすという提案がある。Budykoが1974年にのべている【それが温室効果ではなく人工熱による温暖化に対抗するものとして提案されたことには本書はふれていない】。

CDRの方法として、本書では、海洋への鉄散布を重視している。

SRMのうち成層圏エーロゾル注入については、火山噴火が自然の実験と考えられるが、意図的な野外実験は批判が強くまだ実施されていない。全球気候モデルによるシミュレーション研究は活発におこなわれている。ただし、そこではエーロゾル発生源付近の小規模プロセスは大胆な仮定でおきかえられている。(この章の著者たちの専門はエーロゾルと大気化学なので、このあたりにきびしい。)

CDRのうち海洋鉄散布については、小規模な野外実験 (および学術的なものでない乱暴な散布) が実行されたが、シミュレーション研究はあまり活発でない。生物地球化学サイクルのモデルが、物理的気候システムのモデルにくらべて、まだじゅうぶん発達していないからだ。

11章. Validating models in the face of uncertainty: Geotechnical engineering and dike vulnerability in the Netherlands (Matthijs Rouw)

この章の「地球工学」は気候への介入ではなく、土木工学あるいはその分科である土質工学をさす。具体的な課題は、海岸の堤防によって洪水をふせぐことである。これは気候変化への適応策としても重要なので、本書の話題にふくまれたのだ。

英語で model というと、物体による模型と、計算機中の数値モデルの両方をさす。堤防の工学には、この両方がつかわれている。ただし、数値モデルが発達した現在、縮小模型は意義がとぼしくなった。堤防の一部分に相当する土の構造物による実験は、たとえば、堤防破壊をもたらしうる素過程である piping (空隙がパイプ状になって水をとおすこと)を評価するために使われる。

洪水の予測には大きな不確かさがある。

最近、オランダでの洪水対策は、data-intensiveなほうに進んでいる。民間企業と公共機関が協力して、現場にセンサーを入れたり衛星観測を利用したりして大量のデータを収集し、過去の経験をふまえたシミュレーションをし、それをてがかりにリアルタイムに使える(計算量のすくない)モデルを構成し、新しい観測値を入れて予測計算をおこない意思決定を支援する。【日本でも同様な構想はあり、河川については、国土交通省主導で実用にむかうところもあるようだが、海岸についてはまだ実用には遠いと思う。】

12章. Tracing uncertainty management through four IPCC Assessment Reports and beyond (Catharina Landström)

将来に関する知見には不確かさがともなう。risk, indeterminacy, ignorance, uncertaintyを区別する議論もある。

ShackleyとWynneの1996年の論文では、”uncertainty management” という概念が導入された。科学的知見をつたえるうえで、不確かさについてのなんらかの制御をするのだ。

この章は、科学的知見をつたえるものとしてのIPCCが、不確かさの情報をどのように提供してきたかを論じている。(受けとった側がどう使うかは論じていない。)

IPCCの第1次(1990)・第2次(1995)の報告書では、知見の不確かさは、注意事項としてのべられていた。

第3次(2001)報告書の準備段階で、1999年、Moss と Schneiderによる、不確かさに関するguidance報告書が出た。この用語体系が第3次では部分的に、第4次(2007)では全面的に使われた。

第3次報告書では、気候モデルの評価が重視された。モデルの(過去の現実に対応する条件をあたえた実験の)結果と現実とのちがいが小さいモデルがよいとされた。第4次報告書では、ほぼ同じ条件で多数の気候モデルを動かして得られるmulti-model ensembleによる不確かさの評価が重視された。【このあたり、IPCCの態度というよりも、多くの気候モデルの研究者が参加したCMIPという研究プロジェクトの態度であり、IPCCとしては現在の科学的知見の代表としてそれを採用するしかなかった、ということかと思う。しかしIPCC報告書のその部分の著者にCMIPにも関与している人がはいっているから、同一視してもまずまずよいのかもしれない。】

不確かさの表示には確率分布の見積もりが要求されることがある。しだいに、頻度論よりもベイズ流のアプローチが使われがちになっている。

不確かさの数量化の専門家もふえ、その専門学術雑誌も出されるようになった。その専門家たちが経験してきた研究対象の分野はさまざまである。(この部分、著者は、研究者から直接情報をとるべきだと考えながら、予察として、ウェブページに公開された情報にもとづいて述べている。)

13章. The future face of the Earth: The visual semantics of the future in the climate change imagery of the IPCC (Brigit Schneider)

予測型の知見を一般の人につたえるうえでは、図像が重要だ。それには具体的な絵によるものもあるが、将来についての絵は、想像にもとづく例示にかぎられるだろう。

予測型の知見をつたえる主要な図像は、数量をあらわすグラフと分布地図だ。この章では、IPCC報告書にふくまれた図を見ていく。報告書本文は見ない。【わたしからみると、図が何を示しているかの説明を切りはなして図だけを論評するのは、さけてほしいことだ。しかし、現実に、図だけが転載されてつたえられることは多いので、社会への効果を考えるうえでは、その場合に何がつたわるかを検討する必要もあるだろう。】

IPCC報告書の主要な結論を示す図として、予測型シミュレーション(projection)の世界平均地表温度のグラフがある。第5次報告書(2013年)のその図では、RCP 8.5とRCP 2.6シナリオによるシミュレーション結果を、それぞれ、赤と青の、気候モデルのちがいに由来する幅をもった帯でしめした。著者はここで、中間のシナリオを省略して単純化したことと、赤を高温とともに危険を感じさせるシナリオに、青を低温とともに安全を感じさせるシナリオに使っていることを、意図的だと考えている。

(ここで著者は、projection ということばを、懐中電灯の光をあててその光の広がる円錐の内側を見る(外側は見えない) というイメージでとらえている。将来なりゆきには「驚き」もありうるのだが、それを見せない意図がはいっている、というのだ。わたしは projection は「見とおし」と訳すものの、むしろ、将来に向けてものを投げることを複数回こころみる、という感覚でとらえており、著者のイメージとちがうのだが。)

また、温度を分布地図であらわす場合も、温暖化がすすんだ気候は、危険が感じられる赤のひろがりであらわされている。【わたしは、研究論文の図でこうなったのは、数量の大小を色であらわすとき、対象となる数量の範囲のちがいがわかりやすいように色をきめたのと、たまたま大きい数値を赤でしめすことが多いからだと思う。それに、温度自体よりも過去のある時点を基準とした偏差を示すことがおおいので、世界じゅうが赤くなってしまうのだ。しかし、一般向けのデモンストレーションでは赤を意図的に使ったかもしれない。わたしの印象として、静止画ではそれでよいと思うのだが、約百年間の温度を動画にした場合、世界がだんだん赤くなっていくのは、感覚へのうったえかたが強くなりすぎて、知見の伝達としては まずい、とわたしは感じる。この章の著者も、理由はちがうかもしれないが、そう感じているように読める。】【もし、低温が危険をもたらすとしたら、どんな色づかいをするだろうか? しばらく考えてみて、危険な低温には黒っぽい色をあてるのが、数量表現と直観のくいちがいがすくないという意味でよさそうだと思った。】

対策の選択の考えかたをしめす図は、予測型の知見をしめす図とは別の態度でつくられている。【ただし、ここであげられている図の例は、模式図であって、数量のグラフではない。事情のちがう点がおおすぎて、さきほどのグラフと比較して議論するのには無理があると思う。】

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。「/」のあとに執筆者名をおぎなった。
Continue reading →

• 国立天文台 編, 2019: 理科年表 2020 — 令和2年、第93冊 — Chronological Scientific Tables 2020. 丸善出版, 1162 pp. ISBN 978-4-621-30425-9.

毎年11月下旬に、次の年をしめした1冊が出版される。すくなくとも天体の見かけの動きに関する暦は、次の年の毎日についての予測値がのっているので、さきづけはうそではない。しかし発行年との区別は必要だ。

地学概論をおしえるわたしにとっては商売道具なので、すぐに買うことにしている。このブログにはこれまでに [2012年の冊]の読書メモで、わたしがどの記事に注目しているかを書き、それから[2015年の冊]、[2016年の冊]、[2017年の冊]、[2018年の冊]、[2019年の冊]でそれぞれ変化したところについて書いてきた。

今回の序文は、継続された事業としての『理科年表』の意義を論じているが、(これまで見てきた数年ぶんの序文とちがって)今回どこが改訂されたかにはふれていない。目次を前年の冊と見くらべてみた (書きぬいて照合するところまではしていないので、見おとしもあるかもしれない)。毎年かえるべきところはかわっているが、そのほかは、目次で見られるかぎりの変化はとてもすくない。

もちろん、SI単位のキログラムやケルビンなどの定義が、2018年の秋の国際度量衡総会(CGPM)で変更されて、2019年の冊にはまにあわなかったから、今度の冊の「物理・化学」の部の「単位」の章(としておこう)には重要な改訂がある。物理量の単位についておしえる人で、単位そのものの専門書を読まない人は、かならず見ておくべき資料だ。そして、「物理量や単位の記号、および物理量の値の表記法」という、文章のなかに数量をふくめるばあいの物理科学分野の業界標準のような規範についての解説がくわわった。『理科年表』を論文などを書くうえでの参考書としてつかうたちばからの改良なのだろう。また、「SI基本4単位の定義改定」という鳥井 寿夫さんの署名入りの解説があるが、これは物理・化学の部の最後のほうに置かれており、今回の1冊かぎりのトピックというあつかいなのだろう。これは将来も読まれる価値がある解説だと思うが、旧年度の『理科年表』にあるだけでは読まれる機会がへってしまうから、1年後には別のなんらかの形で公開してほしいと思う。

それから、(目次ではわからないのだが、たまたま内容を見て気づいたこととして)、「地学」の部の「火山」の章の「日本のおもな火山」の表が見開きになって、それぞれの火山について、緯度、経度、おもな活動期、火山の概要・補足事項という列がくわわっている。火山の専門文献までは手をひろげたくない地学概論担当者としては、ありがたい改訂だ。他の地学関係の項目も、地点の緯度・経度がわかるような形にしてほしいと思う(紙面にかぎりがあるので取捨選択の問題になるとは思うが)。

そのほか、目次の比較で気づいたことを列挙する。

「暦」の部。

• 「太陽の自転軸」という項目がくわわっている。
• 前年にはあった「日面経過」という項目がなくなっているが、これは2019年には水星が太陽のこちらがわを通過する事件があったが、2020年には事件がないということなのだろう。
• トピックとして「時には昔の話を」と「令和元年・令和2年の祝日と休日について」という記事がある。

「天文」の部。

• 「北西太平洋ロランCチェーン」という項目がなくなった。地上の位置決めについてはGNSSが普及して地上の電波局によるシステムが使われなくなったのだ。
• 目次では「最近打ち上げられた世界のおもな天文観測衛星・太陽系探査機」という項目がふえているが、前年の冊にもそういう表はあり、目次の項目にないだけだった。「最近」なので対象は入れかわっている。
• 部のおわりのトピックが3つ。前年とはちがう話題だ。

「気象」の部。目次に見られる変化はなかった。

「物理/化学」の部。

• 「単位」の章についてはさきにのべた。
• 「光と電磁波」の章で、「特性X線および吸収端の波長」が「特性X線の波長」と「吸収端のエネルギー」になった。
• 「構造化学・分子分光学的性質」の章で、記事の題名にふくまれた用語の変更が複数ある。おそらく内容がかわったのではなく用語をえらびなおしたのだろう。
• 「熱化学」の章で、融解エンタルピー、蒸発エンタルピー、燃焼エンタルピーが、前年は同じ項目のうちにふくまれていたのが、別々になった。
• トピックは、「SI基本単位の定義改定」のほかに、「時代とともに変わる元素周期表」がある。こちらはニュースではなく科学史的な話題だ。

「地学」の部。「電離圏」の章の目次項目がいろいろふえているが、すでに図の表題としてはふくまれていたものを記事題目あつかいした、というだけのことらしい。

「生物」の部。生物分類表は1年おきで今回は動物のばんだ。トピックとして「健康寿命と老化」がある。

「環境」の部。

• 「気候変動・地球温暖化」の章に「地球温暖化による生物の活動への影響」がくわわった。
• 部の最後、「プラスチックごみと環境」という原澤 英夫さんの署名記事がくわわっている。この冊かぎりのトピックなのか、今後もつづけていくつもりなのかは、よくわからない。わたしから提案するとすれば、いまはなぜか「化学物質・放射線」の章にふくまれている「国レベルの物質収支」からはじまるリサイクルや廃棄物に関する記事を「物質循環」の章に移して、プラスチックごみの件もそこにふくめるのがよいと思う。

• 佐々木 貴教, 2017: 「惑星」の話 — 「惑星形成論」への招待 (I/O Books)。工学社, 143 pp. ISBN 978-4-7775-2019-0.

2019年11月、地学概論の惑星に関するところの教材を更新しようと思って、新刊書を複数リストアップしたうちに、これがあった。出版社は(むかし)パソコン雑誌を出していたところだ。店頭で実物をみると、紙面のつくりかたは、この出版社ではいつものように しろうとくさいが、著者は専門家で、内容は大学の教材のように書かれているようだ。地学概論の教材の参考にしたり学生にすすめたりするのにはよさそうだと思った。

著者は地球物理のコースで学び、(読書案内で『生命の星の条件を探る』[読書メモ]を出しているところでわかるのだが) 阿部豊さんの指導をうけた人で、現在は宇宙物理のコースの教員になっている。

本の題名からはじまって、かぎかっこを多くつかいすぎている。好意的にとれば、学術用語として、日常用語の感覚から類推せずに読んでほしいということなのだろう。用語の定義が明示されているとはかぎらず、文章の理屈の中から語の意味がわかってくることが多いが。

第1章は「現在の太陽系の姿」。役者の紹介のような感じ。太陽系を構成するものには、太陽、惑星、衛星、小天体(小惑星、太陽系外縁天体)がある。太陽は重要なのだがその説明は本書では(別の本を紹介するかたちで)省略している。惑星を、地球型惑星(水星、金星、地球、火星)、巨大ガス惑星(木星、土星)、巨大氷惑星(天王星、海王星)にわけている。衛星については、地球の月、木星のガリレオ4衛星、土星のタイタンとエンケラドスについて説明している。

第2章「太陽系形成論」。本の副題からもわかるように本書の重点だ。われわれの太陽系は、どのようにしてできてきたのか。林 忠四郎ほかによる「京都モデル」にしたがって説明する。まず「原始太陽系円盤」ができた。そのなかで、「ダスト」(dust、塵)から「微惑星」、「原始惑星」そしてそれぞれの惑星や衛星などへの成長がおきた。事実の証拠は、隕石や月・惑星探査などからえられているが、まばらなので、研究者のしごとは、理論の構築がおもで、証拠とつきあわせて説明できなければ理論を考えなおす、ということになる。わたしの印象として、1980年代に研究者からきいたことと基本はかわらないが、話がだいぶ具体的になった(衛星の形成など)。地球型惑星とガス惑星・氷惑星とのちがいは、微惑星の段階で、H2Oの氷が固体でのこったか揮発してしまったかによる。ガス惑星と氷惑星のちがいについては、木星ができたときにはまだ原始太陽系円盤のガスがあったが、天王星ができたときには散逸してしまっていた、と説明されている。

第3章「系外惑星の観測」と「汎惑星形成理論」。太陽系の外の恒星が惑星をともなっている数千の例が知られるようになった。惑星が直接観測されたわけではなく、恒星からの光の波長の振動型の変化がドップラー効果と判断されて視線方向の速度がもとめられたり、明るさの変化が恒星が惑星によってさえぎられたと判断されたりする。多様な惑星系の形成を説明する理論がつくられはじめた。われわれの太陽系を説明するようにつくられた太陽系形成論ではできないと考えられてきたことが、別の惑星系では実現していることがあるので、太陽系形成論にもみなおしが必要になっている。

第4章 「生命を宿す惑星の作り方」。地球の生物は、液体の水がある環境を必要とする。それとちがった物質による生命もありうるかもしれないが、その確実なしくみは知られていないので、ここでの議論は、液体の水の存在条件に集中する。それには、水の量と、温度条件がある。温度条件には下限(氷ばかりにならない)と上限(水蒸気ばかりにならない)がある。それはおおまかには太陽にあたる恒星の出す放射の強さと、恒星からの距離によるのだが、本書ではもうすこしていねいに、下限は(地球大気にある成分を前提とすれば)二酸化炭素が気体でなくなる条件、上限は暴走温室状態の条件できまるだろうとしている。水の量の条件は、地球が全質量の1万分の2の水をもつのは適度なのだが、こうなったのが偶然なのか、汎惑星形成理論のうちである条件をみたすと必然的なのかは、まだ研究者にとっても未解決の課題だそうだ。

各章のとびらに文学作品からの引用がある。第1章のばあいは『源氏物語』の冒頭だが、その意図はよくわからない。(単に、ものがたりがはじまる、ということなのだろうか?)

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →

• 北条氏研究会 編, 2018: (地形と歴史から探る) 城塞都市 鎌倉 (歴史新書)。洋泉社, 191 pp. ISBN 978-4-8003-1419-2.

2018年2月に出た本。わたしは2018年の秋に、鎌倉に行く用事ができたので鎌倉についてもうすこし知っておこうと思って(東京の)本屋を見まわしたときに見つけた。しかしそのときは読む時間がとれず、2019年11月にまた鎌倉に行った機会に読んだ。

洋泉社は新書本やムックをたくさん出しているが、そのうちには、残念ながら、雑なできのものもあった。とくに著者名が「なになに研究会」の形のものはあやしかったので、本書を見たときも警戒した。しかし「北条氏研究会」は1978年にできて北条氏の「発給文書」を輪読してきた会だそうであり、執筆者名も明示され、それぞれ大学(非常勤)講師・高校教諭・自治体史編集委員など専門性のありそうな職の人であり、参考文献リストもある。専門外のわたしにわかるかぎりではよさそうな本だと判断した。

メモをとらずに読み、気にかかったことについて立ちもどりながら書きだしておく。

奈良時代には「鎌倉郡」があった。郡役所あとが、いまの御成小学校で見つかっている。

古代から、鎌倉には、ふたつの東西の道がとおっていた。山の内から朝比奈さらには六浦にむかう山側の道と、由比が浜から名越にむかう海側の道だ。しかし両者のあいだは湿地で人がおおぜい住めるところではなかった。砂丘で高潮や津波からまもられていたので、その中の水域は港湾機能をもった。

源 頼朝の幕府は、六浦にむかう道の北側の大倉(いまの西御門あたり)に立地した。またその西に八幡宮を移転した。それから、低地を改造した。まず、小町大路をつくるとともに滑川の流路を固定した。それから若宮大路をつくった。これが ま南ではなくその30度西にむかっていることを、側溝を排水路をかねたものとしてつくったからだろうと本書の著者は考えている。

執権 北条 泰時の代になって、四代将軍 藤原(九条)頼経の「御所」が若宮大路につくられた。このころから若宮大路周辺が都市化してきたと考えられる。北条氏(の本家にあたる「得宗」)の屋敷は大倉と新都市域のあいだの小町にあった。また、北条氏の五つ以上の分家(というのは本書の表現でなくわたしの雑な表現だが)がそれぞれ鎌倉の入り口の近くに配置された。

(わたしは人物に関する話題をあまり追わないが、ひとつだけ。源 頼家の娘の竹御所は、年下の将軍 頼経と結婚し、子どもが生まれるはずだったところで母子ともに亡くなってしまった(1234年)。「歴史のもしも」にすぎないが、この母子のいずれかでも生き残っていくらかの実権をもったら、鎌倉幕府は北条氏の政権とちがう性格のものになりえたか… などと考えてしまった。)

鎌倉は「城塞都市」であると、かつてはよく言われたようだが、本書「はじめに」によれば「最近の学会では、鎌倉は城塞都市ではないという主張が多いようである。」 しかし本書は城塞都市であるというたちばで論じる。ただし頼朝が本拠とした当初の鎌倉の領域はせまく、「要害の地」と認識はされていなかっただろうとする。

鎌倉(泰時のころ以後のひろがり)は人工的につくった城塞ではないが、地形によって、人が出入りできる道がかぎられているので、城塞の性格をもっていた。この出入口(どれを数にいれるかは一定しないが「鎌倉七口」といわれる)は運輸と防衛の両面を考えて整備された。結局、鎌倉幕府は新田 義貞を中心とする勢力に負けたが、攻める側が苦戦する城塞ではあっただろう。ただし、城塞の中はもちろん近辺をふくめても食料生産能力は低く、武蔵などからの食料供給が必要だった。長期の籠城ができるような城塞都市ではなかったのだ。

本書はカラーの口絵に「カシミール3D」による地形段彩図や航空写真をつかっており、白黒印刷の本文中にも地図がいくつもあるのだが、地形、当時の建物や道路、現在の建物や鉄道・道路などを区別しながら相互の関係がわかるような図をつくるのは(本書はかなりくふうしていると思うのだが)なおむずかしいと感じる。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。「著者略歴」のところに書かれていた執筆分担を「/」につづく形でおぎなった。
Continue reading →

• 筆保 弘徳 [ふでやす ひろのり](編著)、山崎 哲[あきら](編著)、堀田 大介、釜江 陽一、大橋 唯太[ゆきたか]、中村 哲[てつ]、吉田 龍二、下瀬 健一、安成 哲平, 2019: (ニュース・天気予報がよくわかる) 気象キーワード事典。ベレ出版, 270 pp. ISBN 978-4-86064-591-5.

2019年10月の新刊。筆保さんが中心となって、40代・30代の研究者の分担執筆で、気象・気候の話題を、しろうとだがその話題に関心のある人に向けて語る本、というところまでは、すでに4冊出ている『… について わかっていること いないこと』の形の題名の本(このブログにそのうち3つの読書メモを書いた。4つめの『台風について…』も紹介したいと思っている。) と同様だ。しかし、これまでの4冊が、執筆者それぞれが研究者として気にかけている課題を語るものだったのに対して、本書は(「column」の部分だけは同様だが) テレビや新聞などでとりあげられる気象・気候の話題について解説するものだ。

6つの章がある。

第1章はいわゆる「異常気象」について。おもに1か月平均の気温などがその30年平均から大きくはずれる状況をあつかっているから、「異常天候」と言ったほうがよいかもしれない。それがもたらされる要因を、温帯の偏西風の変動、寒帯(北極圏)からの影響、熱帯からの影響にわけて説明している。

第2章は地球温暖化について。地球温暖化のしくみ、いわゆる温暖化予測はどのようにおこなわれているか、温暖化の人間社会への影響など。

第3章は暑さ・寒さなどが人間の健康にどのように影響をあたえるかという「生気象」の話。都市気候や海陸風などのローカルな気候の話もある。大気汚染の話もあるが、その部分の話題は健康への影響よりも汚染物質の動きがおもになっている。

第4章は気象のシミュレーションに計算機がどのようにつかわれているか、第5章は、天気予報のしくみについて、観測、数値予報とデータ同化、情報発表の各段階について解説している。数値予報の話題は両方に出てくるのであわせて見たほうがよさそうだ。

第6章は 数時間から数日の時間スケールのはげしい天気現象について(こちらを「異常気象」という人もいると思う)。強風、豪雨、たつまき、雷、ひょう、温帯低気圧、台風など。

見出しにあげられているキーワードはこのほかにもたくさんある。つぎにあげる目次を見てほしい。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。分担執筆者名を(column 以外は「執筆者」のページにもとづいて)「/」のあとにおぎなった。「ニュースキーワード」を(この読書メモかぎりで)「nkw」と略した。
Continue reading →

• 中澤 哲夫, 2019: 台風予測の最前線 (気象ブックス 045)。成山堂書店, 185 pp. ISBN 978-4-425-55441-6.

2019年10月の新刊。

中澤さんは気象学者で、わたしにとっては大学の同じ研究室の先輩にあたる(わたしが大学院生になったときは中澤さんが気象庁に就職されたあとだったが)。所属はながらく気象庁 気象研究所 台風研究部だった。台風研究部は台風にかぎらない熱帯気象を研究対象にしていて、わたしが知っている1980年代の中澤さんの仕事はおもに季節内変動(本書の第1章1.2(2)に出てくる「MJO = Madden-Julian振動」)に関するものだった。しかし2000年代の中澤さんの主題はたしかに台風であり、台風の予報を改善することをめざした実験的観測のプロジェクトT-PARC (本書第6章6.4節の話題)の中心のひとりになっていた。中澤さんによる台風の本はもっと早く出ていてもよかったと思うのだが、2010年から2017年まではWMO (世界気象機関)の仕事でジュネーブや韓国の勤務だったので、日本語による著作には手がまわらなかったのだろう。本書の題名からは、T-PARCなどの研究内容の話題を期待してしまうが、本書はその話題をすこしふくむものの、むしろ台風についての概論書になっている。まず概論書が必要だという判断はもっともだと思う。

第1章は、台風がどのようなところで発生、発達、衰弱するものかを概観している。その過程で、気圧、潜熱と顕熱、角運動量などの気象学でつかわれる物理的概念や、「偏東風波動」やMJOなどの熱帯の気象現象も紹介される。台風(をふくむ熱帯低気圧)と温帯低気圧とのちがいの説明もある。

第2章。台風が発生するしくみは「CISK」(第2種の条件つき不安定)といわれる。この「不安定」とは何か、「条件つき不安定」とは何か、そして「第2種」は「第1種」とどうちがうかが説明される。台風は積雲対流と大きな渦とが強めあってできた構造だともいえる。

第3章は、人工衛星からの観測と、航空機による観測の話。衛星観測には、よく知られた気象衛星の可視・赤外放射計による画像もあるが、マイクロ波の受動型観測(地球上の雲などが出すマイクロ波を衛星で受ける)と能動型観測(衛星から出したマイクロ波が地球上の雨粒や海面などによって反射・散乱されたものを衛星で受ける)が重視されている。台風の航空機観測には台風を貫通するものとまわりを周回するものがある。いずれのばあいも主要な観測機器として、落下しながら気温・湿度などを観測して電波で知らせる「ドロップゾンデ」がある。

第4章は台風の予報。運動方程式や熱力学にもとづく数値予報の技術が発達し、台風の進路の予報精度は向上してきた。T-PARCは、どのようなところに観測を入れると予報精度がさらに高まるかを考えるための研究だった。台風の強度予測の精度向上はまだむずかしく、数値モデルの空間分解能を上げることと、大気・海洋物理の理解を深めることが必要だろう。気象には(ローレンツ[Lorenz]のいう意味での)カオス性があり、決定論的な予測には限界がある。それをいくらか克服するために、初期値をすこしずつ変えた多数の予報計算をあわせてみる「アンサンブル予報」がおこなわれている。

第5章は、地球温暖化によって台風はどう変わるかの見とおし。まだ不たしかさが大きいが、強い台風がふえる、とは言えそうだ。

第6章は、台風に関する国際協力体制の話。WMOに、現業に関する「熱帯低気圧計画」と研究に関する「熱帯気象研究作業部会」がある。ESCAP (国連 アジア太平洋経済社会理事会)とWMOがつくった「台風委員会」がある(現在の本部所在地はマカオ)。台風のアジア名を決めているのはここだ。研究者と予報官が参加した「熱帯低気圧に関する国際ワークショップ」が4年ごとに開かれている。T-PARCに続くT-PARC IIなどの国際共同研究がおこなわれている。

第7章は防災の話。台風を研究することにはそれによる被害を減らしたいという動機があるので、著者としてはそれを読者にうったえたかったのだと思う。しかし、中澤さんは自然現象である気象の専門家であって、人間社会の行動である防災の専門家ではない。防災に関する提言としては、「気象庁が有用な情報を出しているのでそれを活用できるようになってほしい」という主張ばかりが強く出て、住民や地方自治体が考えるべきことのうちでのバランスがうまくないような気がする(わたしが著者よりうまく論じられるわけではないのに批評だけして申しわけないが)。ともかく、気象庁が出している情報についての記述は有用だと思う。

グラフや分布地図が多くつかわれているのはよいのだが、ちかごろの学術論文ならばカラーでしめされるような図がそのまま白黒印刷されている。灰色の濃淡の階調で区別されているが、ひと目では見わけられないこともある。カラーにするのがひとつの解決だが費用がかさむだろう。白黒印刷をえらぶのならば、破線などをつかって、白黒でも見わけやすいように、図をくふうしてほしいと思う。とくに気象・海洋に関するシリーズの本を出す出版社は、そのような図づくりのノウハウを保有し活用してほしいと思う。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
Continue reading →