• 深井 有, 2015: 地球はもう温暖化していない — 科学と政治の大転換へ (平凡社新書 791)。平凡社, 247 pp. ISBN 978-4-582-85791-7.

2015年10月の新刊。2011年に出た中公新書『気候変動とエネルギー問題』[読書メモ]の続編のようなもので、一部材料を再利用しているそうだが、あわせて読んでほしいとも言っている。

第1章を見ると、論調は前の本と同様で、温暖化がすでにおきていることと、温暖化の原因がCO2であることとを否定しようとする議論を含んでいる。「日本の常識は世界の非常識」というが、情報源を見ると wattsupwiththat.com などのブログによっていることが多い。そのような場の議論に漬かっていると、温暖化否定論が世界の常識であるような気分になるのだろう。第1章では、そういうところの、気分は似ているが矛盾したものも含んでいる議論を、そのまま紹介しているようだ。

ところが、第2章を見ると、今の著者は、二酸化炭素の放射強制力を否定しているわけではない。2.4節の図2-11のところで、Christensen & Lassenの1991年の論文で見られた太陽黒点数の変動周期の長さと気温(11年平均)との関係が、1980年以後にデータを延長すると合わなくなることを認めたうえで、2.5節でそれはCO2の放射強制で温度が上がっているのだと言っている。また付録2で、C. D. Keeling氏と真鍋淑郎氏の仕事を肯定的に紹介している。(ただし、当時の気候の科学は今と違って政治化していなかったので、彼らはすなおに科学を追求できたのだ、とも言っている。) 第1章に紹介された論者ならば、こういう主張さえ否定するのではないだろうか?

しかし、深井氏は、地球の気候のCO2に対する感度は低いと考えている。その理由として、まず、第1章で、水蒸気による正のフィードバックが否定されたと述べている。根拠はまずPaltridgeほか(2009, Theoretical & Applied Climatology)の論文([Paltridgeの著書の読書ノート]参照)だが、これにはDesslerほか(2010, Journal of Geophysical Research)が反論した。それに対して温暖化懐疑論者のブログ(joannenova.com.au)の2010年の記事を持ち出している。また、Lottほか(2013, Journal of Geophysical Research – Atmospheres)やVonder Haarほか(2012, Geophysical Research Letters)の新しい研究も正のフィードバックを否定しているというのだが、論文をよく読んでみないと理屈がわからない。(後者をちょっと見た限りでは、新しい人工衛星観測によるデータで数年間の年々変動を見ているようなので、十年以上の時間スケールの気候変化にとっての水蒸気と気温との関係がそれと同じである必然性はないと思った。) また雲についても、LindzenのIris説は仮説としてはおもしろいが観測事実に合わないということになったはずだが、Mauritsen & Stevens (2015, Nature Geoscience)の研究で復活したという。これもよく読まないと判断できない。

CO2に対する気候感度が低い根拠としては、もうひとつ(2.5節)、著者自身がかかわった「深井 有、杉本 秀彦、宮原 ひろ子 2015」の研究で、CO2倍増に対する定常応答の形で示すならば0.93度という結果が得られているそうだ。まだ「未発表」なので、文章が公開されてからデータや方法を検討してみないとわたしとしては判断できない。本書での紹介を読む限りでは、過去160年について気温とCO2濃度のデータを「気温変化は15年遅れ」だとして時間をずらして対応させて見たそうだ。しかし、実際に温度変化が放射強制に対して遅れる理由は海洋による熱のためこみであり、出力の時系列は入力の時系列の時間をずらしたものではなくそれを時間で積分したものに近くなるはずだ。もしこの研究が、時間積分の考え抜きで時系列どうしの相関の強さから因果関係の強さを推定しているのならば、方法が不適切だと思う。

著者は、気候変化の原因としては太陽活動が重要だとする。そのうちでも、Svensmarkの説を支持する。2011年の本では、硫酸エーロゾル粒子が1 nmから50 nmまで成長することの説明が弱点だったのだが、本書では、Svensmarkほか(2013, Physics Letters A)の論文にガンマ線をあてたら硫酸粒子が水蒸気を吸着して50 nm以上に成長したという実験結果があるそうで、因果関係はつながりそうだという論調になっている。ただし、実験のガンマ線が現実の宇宙線とだいぶ違うことは承知で、したがって、この粒子成長はまだ「残された問題」扱いになっている。

「深井ほか 2015 未発表」の研究では、気温データと、宇宙線との相関も見ている。宇宙線のデータは、1951年から中性子測定、その前は氷床コアのベリリウム10に基づく。そこから宇宙線に対する気候システムの感度を求めている。仮にさきほどのCO2に対する感度が小さいという理屈を認めれば、1700年ごろのMaunder極小期よりは軽い1800年ごろのDalton極小期なみの太陽活動低下でも、宇宙線による寒冷化がCO2による温暖化に勝つという結果になるそうだ。

そして、図2-18で、太陽黒点数の時系列を、最近のcycle 22, 23, 24を、18-19世紀のcycle 3, 4, 5, 6と対比しながら示している。現在はcycle 24の途中だ。グラフで、cycle 22, 23に比べて24が弱いのと、3, 4に比べて5が弱いのがよく似ている。そこで、今は、cycle 5, 6からなるDalton極小期に似た状態の始まりだという、類推に基づく議論をしている。

なお、わたしは、太陽が気候に影響をおよぼす中間項としてエーロゾル粒子、しかも硫酸を主成分とする粒子を考えるならば、火山起源、人為(大気汚染)起源、あるいは生物(藻類)起源の物質からできた硫酸エーロゾルを考慮したうえで、そのいずれに比べても宇宙線によってできる粒子が(少なくとも同程度に)重要だと言う必要があると思うのだが、本書にはそのような議論がまったくない。

第3章では、温暖化に関する科学は「政治化された」という議論をしている。わたしから見ても、温暖化が政治課題となり、それに関する科学研究も政策を意識するようになった、というのはほんとうだ。また、マスメディアや教育の場での話題のたてかたが、科学的議論が幅をもつうちの一方に偏っているというような不満はわたしも感じる。しかし、専門家で温暖化の影響が重大と考える人が政治に向けて発言する義務を感じるのも当然だと思う。政治化した課題だからといって、関連する科学をまとめて信頼しないのではなく、個別の主張をよりわけて見る必要があると思う。

第4章では、温暖化の対策について、「守りに徹すべし」と言っている。「アメリカもヨーロッパもCO2排出削減に本気でない。日本だけ本気になったら損だ。」という論法だ。確かに、おそらくどの国でも、政府の地球環境担当者の言うことに比べて、政府全体の実際の政策が化石燃料脱却に消極的だ、ということはあるだろう。本書は、そういう政策決定者のうちでも排出削減を実質的にサボタージュしたい人に根拠らしく見えるものを与えてしまう。著者は「自分は政治化していない」というだろうが、そういう向きに政治化していると思う。しかし、本書は、これから太陽活動が弱まって寒冷化に働くという印象を与えてはいるが、その根拠は、黒点変化の時系列が1800年ごろと似ていることからの類推にすぎず、予測として信頼できるものではない。

また、著者は、CO2排出削減は必要ないとするものの、化石燃料への依存(そして日本国としては化石燃料産出国への依存)を減らすことは有意義だと考えている。その手段のうちでも(2011年の本に引き続いて)、バイオ燃料とくに藻類の利用が有望だと考えている。藻類利用ばかりに賭けるべきではないと思うが、研究をする価値があるというのはもっともだと思う。ただし、それを「大気中のCO2からエネルギーを作り出すことを考えよう」という形で持ち出すのはとても変だ。藻類の光合成を利用するならば、エネルギー源は太陽光(廃熱を運び出すための水の流れあるいは温度差も必要だがそれも太陽エネルギーに由来する環境のエネルギーの利用だろう)であって、CO2は燃料の原料物質、あるいはエネルギーを保持する媒体の材料物質というべきだ。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。
Continue reading →

• Joanna D. Haigh & Peter Cargill, 2015: The Sun’s Influence on the Climate (Princeton Primers in Climate). Princeton University Press, 207 pp. ISBN 978-0-691-15384-1 (pbk.)

プリンストン大学出版の気候科学入門シリーズの1冊。2015年7月に同じシリーズのMarshall (2012) の雪氷圏の本の[読書メモ]を書いたときに新刊に気づいて注文したが、読むのは10月になった。装丁は同じシリーズの本と同様なペーパーバックだが、表紙の色が、これまでのこのシリーズの本は緑または青系統だったのと違って、オレンジ色だ。

著者はいずれもイギリスの人で、Haigh氏は大気物理、Cargill氏は統計数学が専門らしい。わたしはたしか2001年の国際学会の太陽と気候の関係のセッションでHaigh氏の発表を聞いたおぼえがある。

本書は、太陽と、地球の気候システムのそれぞれについての基本的理解から始めて、太陽が気候に影響をおよぼすしくみについての複数の考えを紹介している。

結論的なものとしては、太陽の変動は確かに気候に影響を与えているのだが、今後百年ほどの全地球規模の気候変化の展望に限れば、太陽が過去数百年(Galileoの時代以来)に経験した程度に変動しても、その影響は人為的二酸化炭素増加の影響よりは小さいだろう、という見通しを述べている。ただしその理屈には確実でないところがあり、二酸化炭素よりも太陽が大事だという信念を持っている人を説得できるほどではないだろう。

なお、著者は、全世界平均の変化は大きくなくても、地域別の気候には大きな変化がありうるとする。紫外線による大気の加熱にしても、海面の加熱にしても、あるいは雲を介するプロセスにしても、影響は大気の力学によって広域におよびうる。その場合には、低気圧と高気圧、高温のところと低温のところができ、平均の変化は大きくないが場所ごとの変化は大きいかもしれないのだ。ただし、本書でのその話は、太陽の状態が活発だと地球上のどこが暑くなるというふうに具体的にはならない。今の学問状況で、明確な答えが出ていないのだと思う。さらに研究すれば答えられるのかもしれないが、原因がわずかに違えば遠方の応答は逆符号にさえなるような、応用数学でいうカオス的な状況(天気予報が何日先までできるかの話と詳しく言うと別だが根は同じ)で、将来も答えるのはむずかしいのかもしれない。ともかく、この因果関係について考えられていることをしっかり説明しようとすると、大気の力学、とくにプラネタリー波の伝播の理解が必要で、大学の学部上級の授業教材を想定したと思われる本書の範囲では扱いきれないと判断されたと思う。

ともかく本の順序を追って見てみよう。

第1章は序論で、おもに今の研究に至る前の歴史をたどる。

太陽の変動に関してはながらく黒点が注目されてきた。昔から肉眼での観察があるにはあったが断片的だった。17世紀初め、Galileoたちによって望遠鏡による観察がされてから関心が継続した。18世紀には黒点数の変化が認められ、Herschelは1801年の著作で太陽変動が気象を介して小麦の値段などの社会現象に影響を及ぼしていることを示唆した。19世紀なかばには黒点が約11年周期で変動していることをSchwabeが指摘し、Wolfが定量的に示した。(またGaussたちによって地磁気の変動にも太陽の変動に伴う部分があることが知られた。) そこで、黒点と気象そのほかの現象の周期変動との相関をさぐる研究がさかんになった。しかし1870年代終わりには関係は単純でないという認識に至った。

太陽が出す電磁波のエネルギーは「太陽定数」と呼ばれる量で代表された(最近、英語ではTotal Solar Irradianceを略したTSIへの言いかえが進んでいる)。これは厳密には定数ではないが、実際どのくらい変動するかについて、20世紀の初め以来Smithsonian天文台のAbbottが中心になって観測研究をしたが、地上での観測からの推定で誤差が大きく、変化のシグナルがわからなかった。1970年代から人工衛星観測が始まり【10年ほどたってから】TSIは黒点と同位相で変化していることがわかった。

太陽の変動によって、惑星間磁場が変動し、地球に到達する銀河宇宙線の量が変わり、14Cや10Beの核種の生成量が変わる。1970年代、Eddyが過去数百年の14Cと黒点とを関連づけ、気候との関係も示唆した。

第2章は地球の気候システムの概説。

まず、大気成分、雲、気温(おもに対流圏・成層圏などの鉛直構造)、風、大気による熱輸送、地上気圧分布、海洋の基本的構造について述べる。

次に、変動のモードの話がある。熱帯の大気・海洋の変動はENSOで代表させている。高緯度の大気の変動として、北半球についてはNAO, PNA, AO, NAMを(違う部分に注目したものだとしながらも)一連の現象とみなし、南半球にも類似のSAMがあるとする。熱帯成層圏の変動であるQBOにもふれている。

それから、気候モデル(大循環モデルと単純なモデル)はどんなものかを述べている。

第3章は太陽に関する基本的なこと。

太陽の質量などの基本的な数値に続いて、太陽が出す放射の波長別のエネルギーのスペクトルが示されている。TSIの最近の観測(SORCEプロジェクト)に基づく最善の推定値は1361 W/m²だ。

太陽は、核(core)、放射層、対流層、光球という球殻型構造をもつ。放射層は成層が安定で対流が起こりにくいところだ。

太陽は磁場をもつ。そのしくみは流体ダイナモにちがいないが、詳しいことはまだ解明されていない。

光球にみられる黒点と白斑(faculae、明るいところ)では磁場も複雑に変形している。黒点は磁場が対流をさまたげているところである。

コロナ、太陽風、フレア、コロナ質量放出、太陽が出す高エネルギー粒子(電子など)についても概略を述べている。

第4章は地球に達する太陽放射について。

まず、地球に届く太陽放射の緯度・季節分布。幾何学的に決まるが、万年の時間規模では地球の軌道要素の変化に伴って変化する。

次に話はいったん0次元(全地球平均)になって、放射平衡温度、それと実際の地上気温の違いが温室効果によるという話がある。そして、「気候感度」を、放射強制によって気温がどれだけ変わるかという意味でとらえる。こうとらえれば、強制の原因が太陽放射の変化であっても温室効果の変化であっても感度は大差ないだろうと考えられている。二酸化炭素倍増への定常応答が1.5-4.5 Kと見積もられており、その放射強制が4 W/m²なので、ここの意味での気候感度は 「0.04-1.13 K W^-1 m²」になると書いているが、この0.04は0.4のまちがいだろう。

大気は、太陽放射の一部分を吸収し、一部分を散乱する。(その内容も重要なところだが、大気放射の教材と重なるので、紹介を省略する。)

太陽放射の紫外線は大気中の光化学を通じてオゾン量を変動させる。また、太陽からくる高エネルギーの電子・陽子は、成層圏の窒素・酸素分子を電離させたり解離させたりする。太陽活動が強いと、紫外線が強いことはオゾンをふやすほうに働くが、高エネルギー粒子による大気分子の解離は、NOをふやし、オゾン破壊を進めるほうに働く。

太陽放射は対流圏のOHラジカルなどの大気成分の化学反応にも関与する。

第5章は太陽の変動について。

黒点は約11年の周期で変動していることがわかっており、solar cycleといえばふつうこのことである。黒点周期に伴ってTSIも変動するが、1979年以後の観測による変動幅は±1 W/m²程度だ。黒点数の多いときTSIが大きいのは、黒点の多いときには白斑も多くそちらのほうがTSIに大きくきくからだ。

黒点周期に伴って、太陽からの紫外線、X線はTSIよりもはげしく変動する(黒点が多いときに多い)。太陽風(太陽からの陽子などの荷電粒子の流れ)や地磁気も変動する。地球に達する銀河宇宙線は黒点が多いときのほうが少なくなり、そこで14Cや10Beがつくられる量も少なくなる。

過去には、17世紀後半のMaunder極小期と呼ばれる時期のように連続して黒点が少なかった時期があるが、その時期を含む過去のTSIの推定はむずかしく、研究者によって違った量の変動が推定されている。

なお、「今、太陽はMaunder極小期なみの状態に近づいている」という説をとなえる人がいるが、著者のまわりの専門家はそうなる可能性は低いと見ている。(一例として「その確率は5%」と述べたものがあるそうだ。その根拠は紹介されていないが、専門家としての総合判断にちがいない。)

第6章は、太陽の変動が地上の気候におよぼす影響。

まず1万年の期間の千年規模の変動。Bondほかの2001年の論文から図を引用している。最近1万年あまりの完新世のうちでも、北大西洋の堆積物中の氷山によって運ばれたと考えられる鉱物(気候の指標)と、氷コア中の10Beの供給量(太陽の指標)が、千年の時間規模で同期して振動していることが示されている。(わたしの主観的印象としては、このグラフは対応がよすぎる気がする。10Beの年あたりの供給量を得るのに10Be濃度の測定値のほかに年降雪量が必要なはずで、その見積もりの不確かさから、10Beのデータにも気候が反映されてしまってないだろうか?)

次に百年または千年の期間の数十年規模の変動。気候モデルを使って、観測または復元推定された全球または北半球の地上気温の時系列変化への、太陽、火山エーロゾル、人為温室効果気体、人為エーロゾル、土地利用変化の要因の寄与の分析(attribution)をした研究例を2つ紹介している。

Maunder極小期のTSIが現代より少なかった量は、1～3 W/m²と見積もられている。(6という値を出した研究もあるのだが例外的とみなせそうだ。) これを放射強制に換算すると0.17～0.50 W/m²となり、気候感度を仮に 0.8 K W^-1 m²で代表させると、気温を0.13～0.4 K下げる効果があったことになる。太陽の気候への影響を、放射のエネルギー変化が全地球平均の気温に及ぼす効果にしぼって考えると、Maunder極小期と今との違いでも、21世紀に進行している人為的温室効果強化に比べて、小さいのだ。

ここまでは世界平均の気候の変化の話だが、著者は、地域の気候にはもっと大きな変化があらわれうると言う。しかしその議論は充分詳しくはない。

まず極地方の場合と言いながら、太陽活動がNAOに影響する可能性を論じている。ここの議論はよくわからないが、次の章で述べている成層圏からの因果関係ならばありそうだと思う。(わたしは、極地方に注目するならばNAOよりもAOあるいはNAMという観点のほうがよいのではないかと思う。ただし、過去にさかのぼると観測が大西洋に偏るのでNAOの情報のほうが得られやすいという事情もあるかもしれない。)

熱帯については、太陽放射による海の表面加熱が変わることがENSOに影響する可能性を論じている。わたしの記憶違いでなければHaigh氏が2001年に発表していたのはこの主題の研究だった。しかしきれいな関係は見られていない。海のエネルギー収支を変えるさまざまな要因のうちで太陽変動の影響を取り出すのはむずかしいのだと思う。

第7章は、太陽変動が地球の大気におよぼす影響。

太陽の紫外線の相対変動は、TSIの相対変動よりもずっと大きい。(そして本書によれば、SORCEの観測で、紫外線の変動は従来の見積もりよりも大きいことがわかったのだそうだ。)　紫外線は成層圏のオゾンに吸収されてその場の加熱となる。成層圏の加熱の(南北・鉛直)分布が変われば、温度分布、平均の風の分布も変わる。それによって大気の力学、とくにプラネタリー波と呼ばれる波の伝わりかたが変わり、成層圏だけでなく対流圏の気圧や温度の分布に影響を及ぼしうるのだ。「なんらかの影響がある」ということならばこれは確かな知見と言えるが、具体的にどこにどんな影響があるかはなかなか言えない。そこで本書のこの部分の記述はわかりにくいものになっていると思う。本書よりはGrayほか(2010)のレビュー論文(Haigh氏も共著者)のほうがこの論点についてはしっかり書いていたと思う。また、本書で参照されたこれと別の文献の共著者でもある小寺邦彦(もと気象研究所)、黒田友二(気象研究所)両氏の著作も参考になると思う。

これと別に、銀河宇宙線が、空気分子を電離させることが、雲に影響するという因果関係が提唱されている。こうまとめると共通だが、違う理屈が含まれている。ひとつはイオンが雲粒の形成に影響するという考え、もうひとつは空気の電離が地球をめぐる電流を変動させ雷を伴う雲の活動を変えるというものだ。

第6,7章をまとめて、太陽から地球の気候への因果関係は次のように整理される。

• TSIから
  • 全地球平均のエネルギー収支。1 W/m²で0.1K程度。
  • ENSOなどの地域コントラストに影響? (未解明)
• 紫外線から、成層圏の加熱→大気力学→{極渦、熱帯大循環など}
• 太陽由来の高エネルギー粒子から、大気成分(オゾンなど)に影響
• 銀河宇宙線から (上に述べた2つの道筋)

第8章は「宇宙天気」の話。

これは地上の天気とは直接関係なく、地球周辺の磁場や電離層の変化のことだ。これには明らかに太陽活動の影響が現われる。これが、人工衛星や高いところをとぶ飛行機の機械と人の安全、電波による通信、送電網の安全などにかかわるので、常時監視の対象になり始めた。本書で参照されている「Kamide & Chian 2007」の本の編者でもある上出洋介氏が2011年に出した一般向け解説書『太陽と地球のふしぎな関係』[読書メモ]もこの話題を扱っている。

第9章はまとめ。

第7章でふれたattribution研究の結果、19世紀なかばから20世紀なかばまでの平均温度上昇の10%が太陽起源とされる。(20世紀後半の温度上昇への太陽の寄与は小さいとされる。)

「太陽が温暖化を遅らせてくれる」と期待する人がいるが、著者はそれはあてにならないという。まず、太陽活動が弱まるかどうかは予測困難である。太陽活動の主要な変動モードは約11年周期であり、数年弱くても次の数年にはまた強まる可能性のほうが高いだろう。また太陽が弱いことは温室効果強化を単純に打ち消すのでなく、水循環を変えるので水不足が生じる地域もあるかもしれない。(太陽放射反射を人工的にふやす構想に関連して行なわれた、「太陽定数」を減らした気候モデル実験の結果を参照している。)

「付録」として、「気候記録から太陽に由来するシグナルを抽出する」研究手法の紹介がある。周期性に注目するものとしないものがあるが、いずれにしてもほとんどが統計的方法だ。ただし、「指紋法」と呼ばれるものは物理的気候モデルも使い、モデルに強制を与えて得られた応答のパタンと、観測のパタンの類似性を見るものだ。

文献

• L. J. Gray, J. Beer, M. Geller, J. D. Haigh, M. Lockwood, K. Matthes, U. Cubasch, D. Fleitmann, G. Harrison, L. Hood, J. Luterbacher, G. A. Meehl, D. Shindell, B. van Geel, W. White, 2010: Solar influences on climate. Reviews of Geophysics, 48, RG4001, doi:10.1029/2009RG000282.

折り返しのあとに詳しい目次をつける。
Continue reading →

• 楊 煜達 (Yang Yuda), 2006: 清代雲南季風気候与天気災害研究 (上海市社会科学博士文庫)。上海: 復旦大学出版社, 462 pp. ISBN 7-309-05281-1. [ここでは中国語の文字を日本語で使われる漢字で代用して示した。]

Wood (2014) Tamboraの本[読書メモ]で、1815年のタンボラ噴火の影響と思われる中国雲南省の冷夏について読んだあとで、この件に関する文献を持っているのにまだ読んでいなかったことに気づいた。2008年、北京の(気象庁に対応する)中国国家気象局の構内で開かれた会議に参加したおりに、同じ構内にある気象出版社の店で買ったのだ。

わかちがきがないのがつらいが、漢字なので、(そして、わたしは、簡体字にも慣れており、現代中国語の初歩を習って助辞に使われやすい字も知っているので)、拾い読みで、気象などの科学の話題ならば内容がわかる。しかし、社会現象の記述はわたしにはよくわからない。

わたしには今後もこれをきちんと読む時間をとれるかどうかわからないので、拾い読みした段階でメモを書いておく。

本書は上海の復旦大学の博士論文を出版したものだ。著者は雲南で育った人で、雲南大学で歴史学を勉強したあと、2002年から復旦大学の歴史地理研究所の博士研究生(日本流に言えば博士課程の大学院生だろう)になった。Google Scholarで検索してみると(2015-10-28現在)、2014年の論文でも所属は「復旦大学 歴史地理研究中心」となっている。博士課程と同じところの研究職か教員になったらしい。

本文は178ページまでで、本の厚さの半分以上は「付録」となっている。付録には各年の気候指標の階級をどの資料のどんな記述に基づいて決めたかが書かれている。

本文第1章には、この分野の学問状況の展望と、著者がした作業(とくに、データベースを作ったこと)の概略説明がある。

第2章では、過去の気候を知る根拠となる資料が説明されている。この研究ではおもに「雨雪分寸」という形の気象記録を使った。雪は積雪深だが、雨は土にしみこんだ深さで現代の機器観測と対応がつけにくい。しかしともかく定量的な情報がある。ただし、中国の政治的中心に近い地方では毎日の記録があるが、雲南では、月ごとにまとめて報告されたもので、必ずしも全部の日の情報があるわけではない。

第3章から第5章で、各年の気候指標の値を得た手順と結果の概略を述べている。対象期間は1711年から1911年だ。ただし冬の気温は、1721年から1900年で、そのうち1856年以後は乏しい情報から推定したものだ。指標は次のものがある。

• 雲南の雨季(実際の雨)の開始日付(5日きざみ) … 3章、付録1
• 昆明の雨季(5-10月)の降水(階級) … 4章、付録2
• 雲南の乾季(11-4月)の降水(階級) … 5章、付録4
• 昆明地区の冬の気温(降水が雪になる割合に基づく) (階級) … 5章、付録3

観測値のある現代についても同様な指標値を決めており、それを使えば階級から数量を推定することもできそうだが、現代に昔と同じ記述態度の記録が続いているわけではないので要注意だ。数量に読みかえて使おうとするならば、今わたしがしているような拾い読みではなく、著者の思考をていねいに追って検討する必要があるだろう。

第6章で、1815-17年の気象災害を論じている。従来の地方災害歴史で「旱災」とされていることがあるが、調べてみるとこの期間の降水量が少ないわけではない(降水日数は多い)。夏の低温があきらかで、1816年にとくに強かった。(残念ながら夏の気温については長期の時系列の内での位置づけはできていないが)。これはタンボラ山の噴火の影響だという考えとつじつまがあう。

ただし、タンボラに関する情報源としては、Jihong Cole-Dai, Ellen Mosley-Thompson, 秦大河(Qin Dahe)の共著で1999年に科学通報に出た、南極氷コアの研究の話があげられているだけだ。ほかに英語圏からの情報として、Al GoreのEarth in Balanceの中国語版と、Willie Soonが2003年に雑誌に書いた英語の記事があげられているが、いずれも専門的なものではない。著者は、現地歴史資料を詳しく調べることで時間がいっぱいだったのだろうが、中国以外の研究動向を追いかけることはできなかったようだ。なお、Soonの記事をきっかけに、火山だけでなく太陽活動の影響もありそうだという考えを章の結論の補足的に述べている。

第7章では、1905-07年の気象災害を述べている。大まかに言えば、雲南省東半分くらいの地域で、3年続いて、夏にかんばつ、秋に大雨があったようだ。

第8章はまとめ。(論点はいくつもあるが、わたしが重要と思った点を拾った)
雲南の農業は、品種選択や灌漑などによって、気候に適応している。
しかし、春の少雨、年を通じての少雨、夏・秋の低温に対して脆弱性がある。
(雨季開始の早い遅いと、雨季全体の雨量とは、明確な相関が見られず、別々の要因と考える必要がある。)
1815-17年や1905-07年には、天候災害が社会に大きな影響を与えた。

折り返しのあとに目次をつける。中国語のまま、文字を日本語で使われる漢字に置きかえ、わたしの判断でわかちがきをして示した。(「的」は日本語ならば「の」、ただし「対…的」は次に出てくる名詞があらわす作業の対象を示す定型表現、「和」と「与」は「と」にあたる。)
Continue reading →

• 中川 毅(たけし), 2015: 時を刻む湖 — 7万枚の地層に挑んだ科学者たち (岩波科学ライブラリー 242)。岩波書店, 122 pp. ISBN 978-4-00-029642-7.

2012年、「日本の湖が年代目盛りの標準になった」という話が、科学ニュースにしては大きく報道された。日本の科学が世界に貢献したという印象で伝わったかもしれない。ただし、この研究プロジェクトの代表者だった中川氏の当時の所属はイギリスのNewcastle大学であり(その後2014年に立命館大学に移った)、日本の人も加わっているものの、おもにイギリスとドイツで働く人の共同研究だった。(プロジェクトのウェブサイト www.suigetsu.org があるが、今は更新は止まっているようだ。)

環境変遷を考えるには、複数のところでとられた過去の環境証拠を、年代をそろえて見ることが必要になる。地球の歴史の中では新しい最近数万年の自然物(考古遺物を含む)の年代を決めるのによく使われるのは、炭素の放射性同位体 14C だ。ただし、14C原子核は一定の半減期で崩壊していくが、 生成量が一定とは限らない。そこで、いったん生成量を一定と仮定して計算した年代値を、別の標準に基づいて較正する必要がある。標準としては年の数をかぞえられるような記録がよい。木の年輪の記録をつなぎあわせることによって、1万年あまり(本書によれば、12550年前まで)さかのぼることができるが、それ以上さかのぼれる材料はなかなかない。湖やほぼ閉じた湾の堆積物の柱状サンプル(コア)の断面の縞模様が1年に1回の変化を反映しているならば、それで年をかぞえられそうだ。そういう縞模様をスウェーデン語に由来する英語でvarve、日本語では年縞(ねんこう、安田喜憲氏が使いはじめた用語)という。福井県の三方五湖のうちの水月湖は世界にもまれな条件のよい年縞が残されていて、中川氏たちの仕事によって、年輪が使える時期よりも前、約5万年前までの14C年代較正標準の最重要の材料を提供することができたのだ。

本書は、水月湖の年縞による14C年代較正標準ができるまでの研究活動を、当事者のひとりの立場からふりかえって語ったものだ。安田氏も、卒業研究の指導を安田氏から受けた著者も、堆積物から古環境(古気候)の変遷を知りたかった。しかし、その中間段階として必要な年代目盛りが大仕事になった。本書の話題は年代目盛りにしぼられている。

その課題へのとりくみは大きく2段階に分かれる。第1段階の主役は、当時国際日本文化センター(日文研)の安田氏の研究室の助手であった北川浩之氏(現在は名古屋大学教授)だ。北川氏は、1993年に掘られたコアから、すぐれた成果を得たのだが、年代較正の世界標準とされるのに充分な精度とは認められなかった。

第2段階の中心が中川氏だ。2004年にNewcastleに着任したときには、水月湖の堆積物を使って古環境復元推定をする予定だった。しかし年代目盛りの精度が問題だった。そこで、2006年に、コアサンプルを切れ目なくとるところからやりなおし、まず年代目盛りをしっかりさせる研究プロジェクトを始めたのだ。

解くべき問題に注目して見ると、これは同じ課題に対するとりくみの2つの段階に見える。しかし仕事の進めかたはかなり違うと思う。

第1段階の北川氏の仕事は、安田氏のイニシアチブで掘られたコアの解析の一環であったし、14C測定の設備を使わせてもらうためにオランダのGroningen大学と組んでもいるので、共同研究の性格はもちろんある。しかし、基本的には、同位体分析のスペシャリストである(博士課程での業績は年輪の安定同位体による古気候復元推定である)北川氏自身がていねいな(しかし細部にこだわりすぎない)作業をして成果を出したのであり、個人研究に近い性格の仕事だったと思う。

第2段階のプロジェクトは、14C測定はOxford大学、顕微鏡観察で層を数えることはドイツのPotsdam地質学研究所、蛍光X線で層を数えることはウェールズのAberystwyth大学の専門家が担当している。年長の教授・研究室長級の人の理解を得て、その指導下の有能な大学院生やpost-doctoral研究員に働いてもらう必要があった。それができたのはひとつには中川氏に、熱意とともに、まとめ役としての能力が高かったのだと思う。もうひとつには、14C年代決定に関係した研究者のコミュニティが、精度のよい標準をもつことの重要性を共有していて、相互に仕事を奨励するふんいきがあるのだろうと思う。論文は結果が決定的になってからまとめて出すことにし、しかも、層の勘定は複数の作業を並行させてどちらかが最終結果に残らないかもしれないことを承知でかかってもらっている。その条件で働いてもらうのは、研究者各人の業績評価を頻繁に求められるような体制だったらむずかしかったと思う。(今の日本の学術研究評価体制でできるか、とても心配だ)。

なお、解くべき問題のとらえかたも、昔と比べて少し変わったようだ。層の数をかぞえるとき、昔ならば、完全な正確さを達成できなくても、正確に近づくことを理想のように考えがちだった。中川氏のプロジェクトでは、2つの方法でかぞえた結果をつきあわせて検討することはあるが、それでも1年ぶんか2年ぶんか不確かなところは無理に解答をしぼらず、結果には誤差の定量的評価を添えて報告した。そして、他の情報と組み合わせて(ベイズ型統計手法で)、総合的な誤差を減らすことを考えた。

今後は、古環境復元推定の仕事が進むことを期待したい。安田氏は、日文研という職場への期待にこたえたせいもあると思うが、環境と文明の関連に関する思弁に向かいがちだ。中川氏は、安田氏を尊敬しながらも、自然科学としての環境変遷の解明にまとをしぼっているように見える。今後、年代をそろえて比較可能な多地点の環境変遷の記録がそろってきたとき、環境と文明の関連についても、もっと証拠に基づいた議論ができるようになると期待する。

• 川端 裕人, 2015: 天空の約束。集英社, 266 pp. ISBN 978-4-08-771580-4.

2015年9月の新刊。著者がネット上で広報していた。わたしは小説はふだん読まないが、『雲の王』[読書メモ]と同じ世界のできごとをえがいた小説だというので、出版後すぐ買って読んだ。

本のまんなかの3分の1程度をしめる「分教場の子ら、空を奏でる」という章は、「岬の丘の分教場から」という題で、『小説すばる』2014年5月号に出たものだ。この章は、雑誌に出たときに著者のブログで紹介されていた。それからしばらくしてわたしが読もうと思ったときには雑誌が売り切れていて、図書館に行って読んだ。

この短編は、明らかに『二十四の瞳』のモチーフを借りている。ただし、固有名は違うし、おそらく著者は著作権を侵害しないように注意していると思う。それでも関連は明らかなので、『二十四の瞳』の愛読者のうちには、怒る人もいるかもしれない。わたしの感覚は、なつかしさが中心だが、翻案の発想に感心したり苦笑したり、というところだ。著作権とは別の意味で、名作は人々の共有財産であり、「表現」でなく「アイディア」が再利用されるのは、むしろ名作の価値を高めるのだと思う。

そのモチーフには、日本のいなかの風景に加えて、第二次大戦中の世相がある。その上に、『雲の王』で回想として語られた戦時中の話題につながる話が乗る。なお、(『二十四の瞳』にない)怪異譚的なところもあるが、小説の設定である超能力を別とすれば、実は怪異ではなかったという解釈がされている。

今回の単行本では、「分教場」の章の前に、にわかには関連がわからない話を置いて、現在(2015年前後らしい)につなげ、しだいに関連を示していく。

戦争に利用された超能力者たちは、その後、目立たないように生きてきた。ただしそのうちには、いざというときのために超能力の知識を保ってきた人もいた。その人の子孫が、他の超能力者を呼び集めようとしはじめた。「時代が超能力を必要としている」という考えがあるようだ。その理由は地球環境問題に関係するらしいが、この一冊の範囲では具体的にならない。「他の超能力者」たちが、自分が超能力者であることや、過去に超能力者集団に起こったことを認識していく過程がえがかれているのだが、それが作者がえがきたかったことなのだろうか? 続編の構想があって、この一冊はその伏線なのだろうか?

気象学のキーワードは使われているが、『雲の王』に比べれば、気象学そのものの活躍は少ないと感じられ、その意味ではわたしはちょっと残念だった。

気象学の話題としては、「微気候」(人体に接した空気の状態なので、むしろ「生気候」というべきか?)が出てくる。そして、建物の中の気候を快適にし、しかもエネルギー資源を浪費しないような技術を普及させたい、と考えている人が出てくる。その内容(現実世界で可能な技術であっても、フィクションなりにデフォルメされたものであっても)が具体的に述べられると(わたしにとっては)おもしろいのだが、大筋だけで終わってしまうので、ものたりない。続編の構想があるのならば、ここを発展させてほしいと思う。

SF的要素としては、『雲の王』でも出てきた超能力が、この本の「現在」の話で、ヒトの知覚能力の変異で説明できる可能性があることが示唆される。現実世界ではたぶん起こりそうもない変異ではあるが、知られた科学の法則と矛盾するものではないのだ。『雲の王』の話の解釈も、これを前提とするとしないとでは少し違ってくるかもしれない。

しかし、この本の「現在」にも、怪異的なできごとも起きる。やはりこれはファンタジーの世界で、科学的解釈を求めてはいけないのだろうか。あるいは、現実世界でも起こりうる怪異でない現象なのだが、変異した知覚能力をもった人の認知による記述なのでこうなった、というような、合理的説明ができるのだが、まだ伏せられているのだろうか。

• Gillen D’Arcy Wood, 2014: Tambora — The Eruption that Changed the World. Princeton NJ USA: Princeton University Press, 293 pp. ISBN 978-0-691-15054-3.

【2015年夏は、読書はしていたのだが、読書ブログを更新する意欲を失っていた。そのうちに、ウェブサイトのプロバイダがブログで使っているソフトウェアの旧版をもう維持しないというので、新版に移る必要が生じた。その引っ越しが無事できたようなので、記事を書くことも再開しようと思う。】

TamboraはインドネシアのSumbawa島にある火山で、1815年4月10日に大きな噴火をした。それが世界の天候(climateだがこの文脈ではこの用語が適切だろう)に、ひいては人間社会に大きな影響を与えたと言われている。本書はそれを論じたものだ。

【2014年4月、プリンストン大学出版から気候科学関係の本を注文したついでに、出版者のウェブサイトの新刊案内を見たらこれがあったのでついでに注文した。しかし「積んどく」になっていた。2015年10月、いわゆる気候工学(ジオエンジニアリング)の提案のうちの太陽光の反射をふやすために成層圏にエーロゾルを入れる構想について議論をしているうちに、火山噴火の気候への影響についての知識を更新しておく必要を感じたので、読むことにした。】

著者は、外カバーの巻末側の見返しで、次のように紹介されている。

Gillen D’Arcy Wood is professor of English of the University of Illinois, Urbana-Champaign, where he directs the Sustainability Studies Initiative in the Humanities. He has written extensively on the cultural and environmental history of the nineteenth century.

専門は19世紀の環境史・文化史だそうだ。アメリカの大学で「英語の教授」というのはおそらく大学教育の基本としての読み書き能力のトレーニングを職務に含んでいるのだと思うが、Mary ShelleyのFrankensteinやByronの詩などの文学作品をとりあげて創作の背景を論評することも本業のうちのようだ。

自然科学者としては、歴史や文学の人が自然科学の知見をどう受け止めているか気になるのだが、幸い、大気科学に関する誤解はあまり見当たらない。著者は大気科学科のセミナーに出席することもあるそうで、専門家の表現にもなじんでいるようだ。ただし、議論の本筋にとって重要ではないのだが、わたしの職業がら気になったことはあるので、書きとめておく。

• 第4章、82ページに「a northerly poleward flow of tropical air through Bengal」とある。別ブログ記事「西風は東向きの流れ」で述べたように、気象学者の習慣によればnortherlyは北からの流れ、polewardは極に向かう流れであって、ここは北半球なので両者は反対になる。著者は少なくともどちらかの語を気象学者の習慣と違う意味で使っている。
• 第1章、22ページの1815年4月10-11日のできごとの記述の中で、「Driven west by the beginning monsoon, Tambora’s ash cloud consumed Sumbawa and Lombok before descending on Bali, …」とある。Tambora山は南緯8度にあり、熱帯のうちでも赤道域といえる。赤道域で「モンスーン」という表現が何をさすかはむずかしい。地上と(対流圏内でも)上空とは風向が違いうる。ひとまず地上の風向で考えると、1-3月なら南半球の、5-8月ならば北半球の夏のモンスーンで西風がはいりやすいが、4月は西風がはいりにくい。事実として火山灰は西側のLombok, さらにBaliに流されたのだが、西風のはいる季節だったら東に流れたかもしれない、と考えれば、「季節によって風向が変わる」という意味でのモンスーンの影響が見えたとは言える。しかし、その中を細分すると、(「モンスーンの始まり」というのは変で) 南北どちらのモンスーンもない時期だったからこうなったと言える。

著者は、火山灰などの岩石質の火山噴出物も地域の(Tamboraの場合ならば現在のインドネシア一国程度の)天候には影響を与えるものの、全地球規模の天候に影響を与えるのは成層圏に達したエーロゾルであり、そのおもな成分は硫酸である、という、大気科学の知識をふまえている。Robock (2000)のレビュー論文や、Robockのチームがグリーンランドや南極の氷コアのデータから過去の火山噴火で出た硫酸の量を評価したデータ(Gao et al., 2006)を参考文献にあげている。ただ、必ずしも科学者共通認識になっていないRobockの持論を信頼しすぎかもしれないと思うところもある。

ここまではよいのだが、最後まで読んでみると、本書の論調は「Tamboraの噴火が人間社会の歴史を大きく変えた」という仮説を定説のように述べてしまっていて、無理があると思う。なんらかの因果関係があるだろうという指摘ならばもっともなのだが、さまざまな要因のうちでこれが重大だという論証はされていないのだ。著者はこの要因が重大だと信じこんでしまったのだろうか、本という作品の印象を強めるために意図的にそういう論調をとったのだろうか?

わりあい確かなことは、噴火がおきた1815年から1817年ごろまで、そのうちでもとくに噴火の翌年の1816年の北半球の夏に、世界のあちこちで天候が異常な(その前の数十年の変動幅からはみ出す)状態になり、そのうちいくつもの地域で、農業の不作による食料不足が起き、人々の生活を苦しくしたことだ。

因果関係がそう単純でないことの第一は、火山噴火がこの異常天候の原因と言えるかどうかだ。熱帯で大きな噴火があると、全世界の成層圏に硫酸エーロゾルが広がり、地表に達する太陽放射のエネルギーが減るので、全世界的に気候が寒冷なほうに偏る、ということならば、大気科学の知見としてほぼ確立したと言えるだろう。しかし、1816年夏に、ヨーロッパ、北アメリカ東部、中国雲南などでは激しい冷夏が起きたが、北極海は逆に温暖だった。(本書で論じられていない)日本ではとくに異常な夏ではなかった。【[2015-10-26補足] 冬ならば、1816年1月に琉球に雪がふったという記録があるが。】 成層圏にエーロゾルがはいったことをきっかけに、大気の力学によって、気圧の谷・峰のできかたが変わり、雲ができやすい場所も変わったにちがいない。しかし、気圧配置や雲の変化のうちどれだけが火山起源のエーロゾルの影響かを決めることは、1991年のPinatubo噴火のようにエーロゾル量が機器観測されている場合でさえむずかしく、証拠の少ない昔の噴火についてはもっとむずかしい。

第二は、異常天候の帰結として、食料不足と、文学作品に異常天候(エーロゾルによる空の色の変化と、社会の苦しい状況も含む)の反映が見られることをあげるところまではよいと思うが、著者はさらに、感染症の世界的流行、社会制度や国際的勢力関係の変化、気候に関する科学の発展などにも、Tambora噴火からつながる因果連鎖を認めようとする。因果関係がないとするのもむずかしいのだが、歴史には多数の要因が同時に働いていてこれもそのひとつと見るのが妥当だろうと、わたしは思う。

ここから各論について見ていく。第1章は噴火そのものとそれがローカルにもたらした災害について述べている。1815年当時、インドネシアはイギリス占領下にあった。司令官のRafflesは自然・文化の資料をそれまでのオランダ東インド会社よりも積極的に集めた。Sumbawa島はさまざまな民族の王国(のようなもの)に分かれていた。Tambora噴火でTambora王国は滅びたが、Sanggar王は生き残り、その体験談を、Raffles政府が8月に派遣したLieutenantのOwen Phillipsが記録した。(1883年のKrakatau噴火の規模はTamboraよりも小さいのだが、電報がある時代なので世界に話題が広がった。Tamboraの噴火はあまり知られず、ヨーロッパなどの異常天候と関連づけられたのは20世紀後半以後だった。)

第2章では、世界の噴火の歴史の中にTambora噴火の大きさを位置づける。Robockたちの氷コアのデータによれば、最近千年のうちで、Tamboraは1258年の場所不明の噴火(本書ではこう扱われているが、Lavigneほか(2013)によれば、1257年、Sumbawa島の西隣のLombok島のRinjani火山群のSamalas山だという)とならんで最大規模だ。さらに、1809年この約半分の規模の場所不明の噴火があった。これを合わせて、1810年代は成層圏エーロゾルの多い状態が続いた。Tambora噴火以前から寒冷な天候が続いていてもおかしくないのだ。

ここから1815年から数年間の地域別の話になる。ヨーロッパの話は第3, 7, 8章にある。第3章ではShelleyたちが滞在していたスイスを中心に、ヨーロッパ全体の状況。1816年の夏のヨーロッパは、低温、日照不足、多雨(ただし北ヨーロッパは少雨)だった。穀物の不作によってききんが起き、とくにスイスで深刻だった。Shelleyたちは豊かな階級なので直接の食料不足にはならないですんだが、飢餓に苦しむ民衆を見ていたことがFrankensteinの背景にある。ロシアは不作をまぬかれた。中央・西ヨーロッパも、ロシアからの輸入で全面的飢餓は避けられた。

第8章はアイルランドの状況。アイルランドのジャガイモのカビ害によるききんとしては1845-49年のものが有名だが、1816-18年にもあったのだ(記録は乏しいが)。1816年に続いて1817年も(ややましだったが)雨の多い冷夏で、弱っていた人々は病気にかかりやすかった。貧しい人は食料を求めて衣服を売った。少ない毛布に頼ったことでシラミによるチフスが広まりやすかった。農村から都市に人が流れた。地元の聖職者や医者は救済に働いた。しかし当時はイギリスの植民地状態であり、イギリスの豊かな市民はアイルランドの庶民を同じ人間扱いしなかった。政治家は公衆衛生や失業対策の政策をとりはじめたが、まだ強制力がなく、1840年代に深刻なききんをくりかえすことになった。

第7章の場所はふたたびスイスおよびフランスのモンブラン周辺だが、氷河に関する科学の発達につながる話。過去に「氷河時代」があったという考えは、1830年代にAgassizによって広まるのだが、その前の歴史があるのだ。1816年の夏、スイスでは、低温、多降水で、なだれも多く、氷河の前進が「1日で1フィート」「1年で100フィート」のような規模で進んだ。1818年の春、川が氷河によってせきとめられ、それがこわれるとき爆発的洪水が起きるおそれがあった。Valais州の土木技師Venetzが指揮して氷にトンネルを掘り、決壊の規模を小さくした。この仕事にかかわった猟師Perraudinが、過去に巨大な氷河があったという説をとなえた。Venetzはこの考えを進め、否定的だったCharpentierに認めさせるに至った。【この話はおもしろいが、氷河せきとめ湖は異常天候がなくてもできうる。氷の収支が偏った場合のほうができやすいだろうが、氷河の前進でも後退でもよいだろう。】

北アメリカの話は第9章にある。1816-18年の夏、アメリカ合衆国東部では冷夏で、不作だった。とくに1816年の夏は寒く、6月にNew York州で雪あらしがあって子どもが遭難した話が紹介されている。しかし、アパラチア山脈よりも西では、異常低温ではなく、作物はとれた。それで東部もききんには至らなかった。西部(今の中西部)が栄え、農民をひきつけた。

ところが、1818年、ヨーロッパの天候が回復し、アメリカの穀物は、輸出需要が減って、在庫過剰になった。西部の土地バブルがはじけた。そこで1819-22年のアメリカは経済不況、そのうちでも1819-20年は恐慌(Panic)と言われる状況になった。大統領にもなったJeffersonも農場主として借金に苦しんだ。(その後、アメリカは、貨幣制度も、農業も、運輸も発展して、頑健な国になった。)

なお、1816-18年に気象業務の制度化が進んだ。他方、(人口のうちの農民の比率が下がったことなどが理由と考えられるが)民衆の間の天気へのawarenessはしぼんでしまった。

わたしはFleming (1998)のHistorical Perspectives on Climate Change [読書メモ]で出会っていたのだが、当時のアメリカ人には「農業開拓で気候がよくなる」という考えがあり、それを代表するのがJeffersonだった。本書によれば、まずフランスのBuffonが文明の気候決定論を述べ、ヨーロッパは温度が高いので豊かだが、アメリカは気候がよくないので生物も人間も不活発だと主張した。Jeffersonはそれに反対の考えを持っていた。両者が対面して議論した結果がどうなったかは直接残っていないらしいが、開拓によって気候がよくなるという理屈で同意できたのかもしれない。

開拓によって気候がよくなるという信念は、1816年の東部の低温ですぐに否定されたわけではないが、1820年代ごろ、しだいにすたれた。しかし、今もアメリカには(もはや開拓とは関係ないのだが)気候に関する楽観論をいだいている人が多い。

第5章では中国の雲南の状況が扱われている。1815年は清の嘉慶20年。雲南は中華帝国支配に新しくはいったところで、農地の開拓や多毛作化が進み、人口が1750年の3百万人から1820年の2千万人に急増したところだった。1815-17年の夏には、低温・日照不足・北風で米がほとんどとれなかった。(なお前年の1814年はかんばつだった。) 中国には(当時の西洋と違って)公的穀物備蓄の制度があり、小規模な不作には対応できたが、1815-17年の不作には対応できなかった。(部分的に市場経済化が進んでいてそのぶんは備蓄できていなかったせいもある。) 飢える民衆の状況を 李 於陽 (Li Yuyang)という人が詩にしている。【この詩人の名まえの漢字は、ローマ字「Li Yuyang」や漢字「雲南」などを組み合わせてウェブ検索したら、本書の話題を紹介したNew York Timesの記事(Broad, 2015)の中国語版が見つかったのでわかった。ちなみに本書の著者は「伍徳博士」とされている。】

このききんがなんとかおさまった1820年代、雲南では、アヘンの生産が増加し、清朝は統制しようとしたができなかった(地方官僚が従わなかった)。市場経済が発達し、農民は現金になる作物をつくることにせまられた結果だった。(並行して、イギリスとの「アヘン戦争」につながる事態も進んだのだが。) 約1世紀後にインドシナ半島にケシ栽培を広めたのは雲南からの移住者だった。【この件も、ききんがなければ事情が変わっていたかもしれないとは言えるものの、基本的には国内経済体制および国際関係の変化であって、噴火と関係づけて論じるのは無理があると思う。】

第4章はインドの状況。これまでに述べた地域の異常天候は「冷夏」が基本だったが、ここではそうではなく「モンスーンが弱い」というのが基本らしい。インドの多くの地域(中部や西海岸など)では、6月から8月または9月ごろまで、西風が吹き、雨季となる。雨季になる前に、陸面の温度が上がる。海陸の温度差によって、大気下層では海から陸に向かう風がふき、陸上に雨をもたらす。そこで、成層圏エーロゾルによって地表に達する太陽放射が弱められていれば、雨季の前に陸面の温度があがらず、モンスーン循環が発達せず、雨季の雨が少ないという因果関係はありそうだ。ただし、雨季になってしまうと、地表に向かう太陽放射は雲にさえぎられるし、地面は湿って温度があがりくくなるので、海陸の温度差による循環が継続するわけではない。エーロゾルとモンスーンの因果関係は確かにありそうではあるが単純ではないのだ。

本書だけではインドでどんな異常天候が起きたかの全体像がわからない。気象業務の制度化がまだ進んでいなかったので、観測データそのものが少ないとは思うが、気象学や気候学の立場で整理した文献はあるようなので、わたしとしてはそれをさがして見る必要がありそうだ。本書を見る限りで明らかなのは、1816年の夏のモンスーンが「なかった」、つまり雨季であるはずの時期の雨が非常に少なかったことだ。ただし、ベンガル地方で9月に大雨があったという。雨季の終わりの時期であり、またベンガル地方の天候年々変動が他の地方と違うのはよくあることだが、これを含めるとインドのこの年の雨季の雨量は少なかったとは簡単に言えないかもしれない。ともかく1816年のインドの米は不作だった。また、噴火からまもない1815年4月下旬にマドラス地方で異常低温が出たということだが、これは世界に広がる前のまだ岩石片などを含んだ濃い噴煙が通ったのだろう。それから1817年の春にベンガル地方で乾季なのに雨が多かったというのだが、これは噴火と因果関係がもしあるとしても追いかけるのは困難だと思う。

さて本書第4章の話題の中心は感染症 コレラだ。コレラは1830年代にインドから世界に広まった(本書によれば、1829年にロシア、1830-31年に西ヨーロッパ、1832年に北アメリカに広がった)。そして1884年に病原菌がつきとめられるまで、おそろしい病気だった。著者はインドで1817年にコレラが流行したことに注目する。これはJames Jamesonが1820年に出した本に記録されているが、Jamesonはコレラの原因を気候に求める説をとっていた。その後、原因を下水に求める説が有力になり、さらにコレラ菌が発見され、気候説はすたれた。19世紀からコレラの流行が大規模になったのは、近代化が進み、大都市に人口が集中したことや、人の長距離移動が多くなったことも要因にちがいない。しかし、著者は、病原体の存在を前提としたうえで、気候要因も考えるべきだという意見をもつ。コレラ菌の同類はインドでの環境にはありふれているのだが、その多くは病原性が強くはない。菌の変異で病原性の強い個体群ができ、それがふえたのは、わりあい新しいできごとらしい。コレラ菌の生態の検討から、病原性の強い個体群は、土地の乾湿の変化が激しいときにふえやすい、という説があるそうだ(Mercedes PascualやRita Colwellの名まえがあげられている)。1816-17年のベンガルで、弱いモンスーンでまず激しく乾燥し、大雨で水没する、というような変化が、それを促進したのではないか、と著者は論じる。【仮説形成としてはおもしろいが、論証可能かどうか疑問だ。著者は「コレラはclimate change diseaseだ」とまでいうのだが、天候・気候の時間規模がさまざまな変化が区別なしに認識されていると思う。】

第6章は北極海の話。ここではTambora噴火がもたらしたと思われる1816-17年の異常天候は寒冷ではなく、温暖だった。それまでの経験で海氷に覆われていた海域に氷がなく、船が通ることができたのだ。(ただし、相対的に低緯度のカナダのハドソン湾では寒冷だった。) これ自体は、鯨がとれなかったということはあるものの、人間社会にとって望ましいほうへの変化だった。しかし、間接的にまずいことがあった。海があいた状態が長期続くだろうと期待したJohn Barrow提督をはじめとするイギリス海軍が積極的に探検隊を出したところ、1818年以後にはまた氷が広がって航行困難になり、そのうちJohn Franklinの隊は【1847年のことだが】全滅に至ってしまったのだ。【北極圏の自然科学に関心のあるわたしは、Barrowをアラスカの地名として知っていたが、それがどんな人にちなんだものかはここで初めて知った。】

文献

• William J. Broad (著), 董 楠 (譯) (2015): 200年前，那場火山爆發改變了世界. 紐約時報中文網, http://cn.nytstyle.com/living/20150902/t02summer/zh-hant/ (英文2015-08-25、中文2015-09-02).
• Chaochao Gao, Alan Robock and Caspar Ammann, 2008: Volcanic forcing of climate over the past 1500 years: An improved ice core –based index for climate models. Journal of Geophysical Research, 113: D23111. 数値データは http://climate.envsci.rutgers.edu/IVI2/ から公開されている。
• F. Lavigne et al., 2013: Source of the great A.D. 1257 mystery eruption unveiled, Samalas volcano, Rinjani Volcanic Complex, Indonesia. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 110: 16742 – 16747.
• Alan Robock, 2000: Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics, 38: 191-219.

折り返しのあとに目次をつける。
Continue reading →

• Shawn J. MARSHALL, 2012: The Cryosphere (Princeton Primers in Climate). Princeton NJ USA: Princeton University Press, 288 pp. ISBN 978-0-691-14526-6 (pbk.)

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

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

第1章では雪氷が地球のどこにどれだけあるか概観する。

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

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

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

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

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

折り返しのあとに詳しい目次をつける。
Continue reading →

• Warren M. Washington (ed. Mary C. Washington) 2006, second edition 2008: Odessey in Climate Modeling, Global Warming, and Advising Five Presidents. Lulu.com, 279 pp. ISBN 978-1-4303-1696-1

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

文献

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

折り返しのあとに目次をつける。
Continue reading →

• James Rodger Fleming & Vladimir Jankovic eds., 2011: Klima (Osiris 26). University of Chicago Press, 270 pp. ISBN 978-0-226-25337-4.

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

Maria Bohn: スカンジナビアでの二酸化炭素濃度の観測

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Matthias Dörries: 「核の冬」TTAPS論文の5人

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

文献

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

• Naomi Oreskes & John Krige eds., 2014: Science and Technology in the Global Cold War. Cambridge MA USA: The MIT Press, 456 pp. ISBN 978-0-262-52653-1.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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