牧原 康隆 (2020) 気象防災の知識と実践

  • 牧原 康隆, 2020: 気象防災の知識と実践 (気象学ライブラリー 1)。朝倉書店, 164 pp. ISBN 978-4-254-16941-6.

2020年2月の新刊。わたしはすぐ買ったものの読んでいなかったのだが、7月になって、九州で大雨による洪水があったというニュースを聞いて、ひっぱりだしてきた。

朝倉書店は、気象学の応用をねらった主題別の本のシリーズを出しつづけている。1980年代には「現代の気象テクノロジー」、1990-2000年代には「応用気象学シリーズ」(というシリーズ名だったが基礎の内容がわりあい多かった)、2010年代には「気象学の新潮流」だった。2020年代は「気象学ライブラリー」で行くことにしたらしい。

牧原さんはながらく気象庁で天気予報関連の仕事をしてきた人だ。

わたしは、1990年ごろに「レーダー・アメダス解析雨量」をつくる中心になっていた人として知っている。そのデータセットは、データ源がふえたので単に「解析雨量」とよばれるようになり、本書でも4.6節でとりあげられている。

それから牧原さんは、降水情報をリアルタイムで提供すること、さらに、降水域の動きを外挿することにより、短時間(約6時間まで、数値天気予報にとっては短すぎる時間)の予測情報を提供する業務にかかわった。本書では4.7-4.8節でとりあげられている。

その後の牧原さんのしごとは、雨が洪水や土砂災害をもたらす潜在能力の情報をリアルタイムで提供するための技術開発にむかった。本書の4.9-4.11節に出てくる「土壌雨量指数」「流域雨量指数」「表面雨量指数」だ。それは土壌水や河川にかかわる水文学の知見を利用しているが、日本全国に対してリアルタイムで提供するという制約から、水文学の応用にしては単純化されたものになっている。この一連の仕事については太田・牧原(2019)でも紹介されている。

そして牧原さんは気象庁を退職したあと、地方自治体のアドバイザーをつとめた。本書第1, 6, 7章はその立場から書かれている。

自治体の気象アドバイザーになろうとしている人(そういう人の人数は少ないと思うが)か、防災にかかわる必要性を感じている人で気象学の基礎知識をすでに学んだ人ならば、本書を順に読んでいくのがよいかもしれない。そうでない人は、気象学の入門書をあわせて見ながら、第2章から第5章を読むのがよいと思う。

第2章で、災害をもたらす気象現象についての知識の要点をのべている。大雨(台風や集中豪雨)、暴風、大雪、高潮があげられている。大雨がもたらす災害として、土砂災害と洪水・浸水をあげている。

第3章では、災害をもたらす気象現象がどのように観測されているかをのべている。気象衛星、レーダー、地上観測(アメダス)、ウィンドプロファイラをあげている。

第4章では、防災のために気象庁が提供している予報やリアルタイム情報を紹介している。上に紹介した牧原さんがかかわった仕事の紹介のまえに、台風の予報、大雨や暴風の予測情報(定量的予報というには不確かさが大きいので「ガイダンス」とよばれている)、高潮の予報、竜巻に関する情報の話がある。

第5章では、気象庁が出している警報、注意報、防災気象情報について解説している。2013年から「特別警報」が出されるようになったことなど、制度には変遷があるので、むかしの知識がある人も新しい情報に更新しておいたほうがよさそうだ。

本書、とくに第3章から第5章の視野は、気象庁が出す情報にかぎられていることに注意が必要だと思う。気象防災にはこのほかの情報も使う。しかし、気象庁が出す情報については、本書は有益なてがかりになる。

文献

  • 太田 琢磨, 牧原 康隆, 2019: 浸水害及び洪水害の軽減に向けた技術開発と危険度分布情報の社会への提供 (2018年度岸保・立平賞受賞記念講演)。天気 (日本気象学会), 66: 723-742. https://www.metsoc.jp/tenki/ で検索できるところにPDFファイルがある。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
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標葉 隆馬 (2020) 責任ある科学技術ガバナンス概論

2020年6月の新刊。著者がネット上で目次などの情報を予告していたのを見て、出版されてすぐに注文した。まだ読みとおしていないが、今後読みとおすかどうかもわからないので、目次を書きぬいて、あちこちめくってみた段階で、読書メモを書いておく。

科学技術政策を中心に、科学技術と社会とのかかわりを論じた、教科書的な本だ。想定されている読者はおそらく大学院の初級だと思うが、むしろ職についている人が必要を感じるかもしれない。わたしは20-00年代、自然科学者として日本の科学技術政策でつくられた組織で働いていて、日本の科学技術政策のありかたに疑問を感じ、科学技術政策にいくらかでも発言できる仕事につきたいと2011年から2年間 出向(一時的転職)して、その分野の勉強はそれなりにしたのだが、政策に影響をおよぼせる人になれずじまいだった。本書の著者は、自然科学(そのうちでは生命科学)を学び、社会科学としての科学技術社会論をわたしなどよりもきちんと学んだ人で、科学技術と社会に関する研究論文をいくつも出し、それをまとめなおして本書にしている。わたしには近づきやすい本だ。これから、本書の範囲にある話題を議論したくなったら、思いつきだけで発言せずに、標葉さんはどう言っているか見てから発言しようと思う。(ただし、本書をすぐ取り出せるところに置いておければだが。)

本書はおおきく3部にわかれている。第1部が「科学技術政策」だ。科学技術政策という概念が世界共通に使われるようになったのは1970年ごろだそうだ。第1章では、アメリカ合衆国とヨーロッパ(EU)の科学技術政策の特徴をのべている。第2章では、日本の1970年代以来の科学技術政策の変遷を論じている。1995年に科学技術基本法という法律が成立して以後は、その法律にもとづく科学技術基本計画がおもな話題となっている。

第3章は「日本の研究評価の現状と課題」だ。科学技術政策の実現はおもに国が研究機関に資金を出して研究をやらせる形をとる。その過程で、それぞれの研究プロジェクトの成果を評価する必要もある。また研究推進体制を評価する必要も生じることがある。しかし、営利企業のばあいとちがって、成果としてなにを見るかは自明でない。同業研究者による評価(peer review)が重要なことはたしかだが、それだけでもないだろう。しかし評価のための問いに答える仕事が重すぎて、現場が疲れる、本来の研究のための時間が減る、という問題も起きている。本書を読んでも明確な方針がたつわけではないが、議論の整理はできると思う。

第2部は「科学技術と社会」と題されている。イギリスの1980年代の用語でいうpublic understanding of science (科学技術の公衆理解)からpublic engagement (市民参加)への流れをふまえている。応用されると多くの人に影響をあたえるような科学技術について、推進や規制などの政策をとることが考えられるが、そこに一般市民はどうかかわるか、という問題だ。はじめのほうのイギリスのできごとして BSE (牛の海綿状脳症)が出てくるが、大部分の題材は、遺伝子くみかえ技術の農作物への応用と、再生医療に関するものである。

第4章ではこのような話題が論じられた歴史を紹介する。それから、このような問題を考えるとき、問題枠組み(framing)のちがいが生じることを論じている。

第5章は「日本の科学コミュニケーション」。とくに市民参加につなげようとするこころみに重点をおいている。

第6章は、一般の人びとが科学技術(ここでの題材は再生医療)をどうとらえているかについての調査でわかったことを紹介する。

第7章は、多くの研究者が科学コミュニケーションの意義をみとめながらその活動を活発にしていない原因についての調査でわかったことを紹介する。

第8章は、マスメディアによる科学技術についての報道について、著者自身がかかわった数量的調査でわかったことを紹介する。とくに、新技術について、熱狂(hype)が生じ、倫理問題は「周辺化する」(話題にのぼりにくくなる)傾向を指摘している。

第3部は「責任ある科学技術ガバナンスのために」と題されている。
第9章は第3章の研究評価の話題のつづきだといえる。とくに研究がおよばす「インパクト」をどう評価するかについて、ヨーロッパやアメリカでの議論を重視しながら、日本ではどうしたらよいかを考えている。

第10章は「科学技術研究に関わる倫理的・法的・社会的課題 (ELSI)」。科学研究自体も社会のなかでおこなわれる活動だから、人権を侵害しないようにしなければならない。とくにヒトの胚や臓器をつかった研究ではそれが深刻な課題になる。【環境科学のばあいも、社会への影響はありうるのだが、個人があまりからまないので、論点はだいぶちがってくるだろうと思う。】

第11章は、「責任ある研究・イノベーション (RRI)という実験」と題されている。RRI は responsible research and innovation で、EUでは2011年から強調されている概念だ。わたしはまだこの章の議論についていけていない。位置づけとしては、第10章のおもな課題が研究の段階での社会への影響だったのに対して、第11章は研究成果が応用されていったときの社会への影響を考えておこうという話なのだと思う。この章のコラム記事では、軍事に特化したものではないが軍事に応用可能な「デュアルユース」の研究にどうかかわるかという問題が提起されている。

本書が参照した多数の文献のリストである「参考文献」とは別に、「さらに学びたい人のために」として文献やデータ源が紹介されている。わたしにとっては、(生命科学関係は別として、科学技術社会論関係は) 名まえくらいは聞きおぼえがあるが、すぐには思いだせないものが多く、このようにまとめられたのはありがたい。

本書の目次は出版社の本書についてのぺージにもあるのだが、ここにはもう一段くわしい見出しまでひろった目次をつける。
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Sarah Dry (2019) Waters of the World: The story of the scientists … our seas, glaciers, and atmosphere …

  • Sarah Dry, 2019: Waters of the World: The story of the scientists who unravelled the misteries of our seas, glaciers, and atmosphere — and made the planet whole. London: Scribe. ISBN 978-1-91161733-4 (hardcover), 978-1-92569382-9 (e-book). University of Chicago Press からも出版されている。

2020年4月29日 (イギリスの時間ではまだ28日)、イギリス科学史学会 (BSHS)が、BSHS Pickstone Prize という、科学史の本に対する賞の候補作品を発表した。4つの候補のうちにこれがあった。前の2019年に出版された一般むけの科学史読みものだ。(こういうきっかけでなかったら、実物か書評にであうまで、題名と著者名だけでは、科学史読みものだと気づかなかっただろう。) 地球科学の歴史の意義を主張したいわたしから見ると残念ながら、本書は受賞作にはならなかった。ただし、BSHSは、学会大会(オンラインになった)のなかで、4つの候補作品の著者をあつめて座談会をやるそうだ。

University of Chicago Press の[本書の著者を紹介するページ]によれば、著者はアメリカ生まれだが、イギリスで科学史を学び、いまもイギリスに住んでいる。これまでの著書には、Isaac Newtonについてのもの、Marie Curieについてのものなどがある。科学史のひとつの主題についてしらべて本を書き、つぎの主題にうつる、という仕事のしかたをしている人らしい。

本書は、気候システム(大気、海洋、雪氷)の科学、そのうちでも3相(氷、水、水蒸気)の水にかかわる科学の発達にかかわった科学者 Tyndall, Charles Piazzi Smyth, Gilbert Walker, Joanne Simpson, Stommel, Dansgaard の列伝だ。これだけで気候システムの科学史になるわけではない。通史にあたるものとあわせて読む必要があるだろう。しかし、気候システムの複雑性を理解するためには、ひとりずつにかなり時間(紙面)をさく必要がある。6人を例として紹介するのは、わりあいうまい方法だろう。Smyth以外の5人の名まえは知っていて、興味はあったがひとりひとりの伝記の本や著作集を読む元気がでなかったわたしにとっては、とてもありがたい本だ。

目次は簡単で、本文を見ても、章のうちの節の見出しはない。Kindle版にもとづいた目次の章の題目のあとに、おもにとりあげられている人物名をつけてしめす。(本を紹介しながら論じる bibliographic essayがおもしろそうだが、わたしはまだよく読んでいない。)
Contents
1. Introduction
2. Hot Ice … John Tyndall (1820-1893)
3. See-through Clouds … Charles Piazzi Smyth (1819-1900)
4. Numbers of the Monsoon … Gilbert Walker (1868-1958)
5. Hot Towers … Joanne Simpson (1923-2010)
6. Fast Water … Henry Stommel (1920-1992)
7. Old Ice … Willi Dansgaard (1922-2011)
8. Conclusion
Acknowledgments
Notes
Bibliographic Essay

各章のうちで、節がわかれていないので、構成がすぐにはわからないのだが、本すじの時点にいたるまでの知識の発展をふりかえるわきすじが、かなり長くはいる。もう知っている人としては、はやく列伝の本すじにもどってほしい、という気分になってしまう。
– Tyndallの章では、氷河時代の認識(Agassiz)、氷期の天文起源説(Croll)、
– Dansgaardの章で、そのつづきのMilankovitchの理論。
– Smythの章、Walkerの章では、Alexander von Humboldtの自然誌、気象予報現業のはじまり。
– Simpsonの章、Stommelの章では、初期の数値天気予報や気候シミュレーション。
– Dansgaardの章で、Earth System Scienceの概念の成立。

しかし、通史にしてはみじかい。わりあい通史的な Weart の『温暖化の発見[読書ノート]や、Edwards の A Vast Machine [読書ノート]とあわせて読むと、話がつながってきておもしろいと思う。A Vast Machineは本書の参考文献に出てくる。Weartは本書の謝辞に原稿を読んでくれた人として出てくる。

著者の科学観をのべているところもあるが、(わたしが歴史的事実をおいかけること中心で読んだせいか)あまりよくわからない。自然誌の数量化・物理学化によって得られたもの、うしなわれたもの。植民地帝国をはじめとする政治的制度のもとでの科学のやくわり、そこで発達した科学の特徴、などが関連しているようだ。わたしにわかったのは、Edwards の本(の、わたしにわかった部分)と共通するところだ。現代の気候システムの科学では、観測と、理論・数理モデルとは、相互に依存しながら発達している。とくに、観測を標準化しておこなう事業や、たくさんの観測をあつめて、モデルと比較できる、あるいはモデルにとりこめる形にする活動が重要だ。

Tyndall は、(氷河の)野外観察と、(気体の放射吸収の)室内実験という、別々の科学的活動を、同じ人がやった。
Smyth の仕事の背景には、天気予報にはたくさんの人の観測をあつめる事業が必要だ、ということがある。そこで、気圧などの自動記録が採用された。Smythがやろうとした。たくさんの個人による水蒸気のリモートセンシングは、いまこそ実現するかもしれない(天気予報事業にとっては補足的なものにすぎないだろうが)。
Walker が仕事をしたときには、世界の地上気象観測をあつめる事業は (帝国によって) すでにはじまっていた。上空の気象観測をあらたにはじめた。
Simpson が飛行機観測をしたのは、気象改変のためよりもむしろ、雲・降水についてのデータをとるためだった。そして衛星でデータをとれるようになった。それを活用できるのにはさらに飛行機観測や地上レーダー観測も必要だった。
Stommelの仕事をふりかえると、海洋の観測があつまるにつれて理論的解釈も進歩していった。理論の弱いところを補強する(parameterを決定する)観測がほしくて StommelはMODEやWOCEの研究観測事業の企画にかかわった。
Dansgaard は、雨水のサンプルをあつめた。そのときには冷戦期の核実験探知に便乗した。氷床コアはチャンピオン的サンプルだった。しかしそれも1地点だけでなく、他の場所の証拠との比較ができたので、現象の空間規模の議論ができたのだ。

Tyndall の名まえは第1章からでてくる。イギリスでは気候変化と人間社会の関連を研究するセンターに Tyndall Centre for Climate Change Research という名まえがついている。Tyndall が、二酸化炭素が赤外線を吸収することを実験室で最初にあきらかにし、そのような性質をもつ気体が気候にとって重要であると論じた人だからだ。その初代所長(2000-2007年)だったMike Hulme (いまはCambridge大学教授)は、本書の謝辞に原稿を読んでくれた人としてでてくる。

Tyndall は、生きていたときは controversial ながら有名だったが、その後わすれられていたのだそうだ。日本では、1930年代に『アルプスの氷河』(原題 The glaciers of the Alps )や『アルプスの旅より』のち改題『アルプス紀行』(原題 Hours of exercise in the Alps ) が岩波文庫から出版されていたし、1960年代ごろにも光の散乱による「チンダル現象」ということばが知られていたから、それなりに知られた名まえだったと思うのだが。

そして第2章にはいる。 アルプスの氷河は、1830年代に、あたらしい観光の対象であり、学術の対象でもあった。1840年代に、Agassizなどによって、過去に「氷河時代」があったことが認識された。1850年代には、Crollが氷期サイクルの天文学的理論を提唱している。その中で、 Tyndall は、いま存在する氷河を研究し、1857年に研究発表をしている。1860年に、紀行文と科学解説の両方をふくんだ The glaciers of the Alps の本を出した。

1859年、Tyndallは、Royal Institutionの地下室で気体による熱(赤外線)の吸収の実験をした。2か月間は明確な結果が出なかった。「蒸気」や石炭ガスやエーテルなどが「熱」を吸収することに気づいて、1859年5月に学会に報告した。夏はアルプスにでかけて、1860年9月に実験を再開し、11月に水蒸気の重要性に気づいた。ドイツの Magnus の議論にこたえて追加実験をした。

Tyndallは1893年になくなったが、その原因は医者から処方された睡眠薬の量を妻がまちがえたことだったらしい。妻は後悔し、夫の伝記を書きつづけたが、それが出版されたのは妻もなくなってからだいぶたった1945年だった。Tyndallがわすれられたのは、直接の弟子がいなかったせいもある。

第3章 Smyth
わたしはこの人の名まえをこれまで知らなかった。科学史上の人物として重要ではないだろうと思う。しかし、19世紀、まだ未分化であった天文学と地球物理の野外観測がさかんになった流れは重要なのだと思う。

Smyth の父はスコットランド人の海軍士官でイタリアに赴任しており、Smyth は父のともだちでイタリア人の天文学者のPiazziの名まえももらっている。1835年に16歳でイギリス領だった南アフリカの Cape へ行き、そこの Royal Astronomer (天文台長)の助手をつとめながら天文観測の知識と技術を身につけた。27歳でスコットランドの Royal Astronomer になった。しかし、UKの資源はイングランドに集中されていて、スコットランド王立天文台であっても資源は貧弱だった。Smyth の経歴を、著者は、「帝国の周辺(periphery)の人」と形容しているところがある。1856年、36歳で、(スペイン領カナリア諸島の) Tenerife 島に行った。気象条件によるじゃまのすくないところで天体観測をしたかった。機器は UKの国立の天文台、気象庁 (Met. Office)、水路部から借りた。

当時、社会から精度をもとめられた天体観測は、地図づくりのための、星の位置だった。当時の観測は、観測者個人の応答時間が不確かさの主要な原因だった。1830年代には、学者のあいだで星の位置だけでなく星自体への関心がたかまった。また、地磁気への関心もたかまった[ここで Alexander von Humboldt のはなしになる]。

Tenerife の山には雲の層がある。Smythは望遠鏡を、標高3千メートルあまりの山頂に設置した。おもに観測したのは、太陽光のスペクトルだった。スペクトルには元素や分子による吸収線がみられるが、それは太陽に由来するものか、光がとおってくる地球の大気に由来するものかの区別がむずかしかった。昼と朝夕とで太陽光がとおる大気の厚みがちがうことを利用して、両者をわけて認識することができた。(1860年にBrewsterとGladstoneが発表した研究の根拠はSmythによる観測だった。)

Smythは、ピラミッドの測定もした。ただし、イギリスのインチがNoah以来のものだというJohn Taylorの説に賛同しそれをうらづけようとした。のちの目でみると科学的でない。Royal SocietyのFellow にえらばれたのだが辞退してしまった。その理由はこの件での対立かもしれない。その後の Smyth の研究活動は学界から孤立したものになった。

イギリスでは1859年に天気予報が実験的にはじめられたが、まだあやしい存在だった。初代の気象庁長官にあたる職にあったFitzRoyは、1865年に自殺してしまった。Royal Societyは、FitzRoyの主観的なやりかたを批判し、また損害賠償をおそれ、気象庁に警報をだすのをやめさせた。10年後、漁民や海員は予報をもとめた。1875年4月から Times がweather mapをだした。

分光技術は発達していた。パリのJanssenがスイスで太陽やたき火のスペクトルを観測し、また室内実験もして、水蒸気がスペクトルをどのように変えるかを論じていた。Smythも日常にスペクトルを観測していた。そして、雨と相関があるシグナルが見える、それは水蒸気だろうと論じた。そして1875年、Natureに「分光観測によって雨を予測できる」という論文(論じる文)を出した。(「水蒸気」にはふれなかった。原因ではなくて道具を主張したかった。) それに対して気象学会誌に、「分光観測は熟練を必要とする」(したがって実用的でない)という論評が出た。

そのころイギリス気象庁は、自動機器による気象観測にむかった。写真技術やインクペンをつかった「自記計」(これは20世紀日本での表現)がつかわれはじめていた。その目的はすぐに予報でなく法則性を知ることだった。天文のような予測精度をだせるか、それにはどれだけの観測が必要か、まだわからなかった。

大気は3次元であり、地上観測だけではわからないこともある。気球(1850年代から有人飛行で関心をもたれた)による観測のこころみと、雲の観察(Howardの分類はすでにあった)がすすめられた。写真の露光時間はじゅうぶんみじかくなっていた。Smyth は雲の写真をとることに熱心になった。時代は、雲や天気の変化の因果関係を説明することにむかっていたが、Smyth はそちらに行かず、観察自体を目的とするようになっていた。

第4章 Walker
イギリス領だったインドの気象庁(Meteorological Department)の長官を1903年から1924年までつとめた。それまではCambridgeのTrinity Collegeで数学を研究していた。気象の知識はなかった。気象庁は「暑い季節の首都」Simlaにあった。帝国統治のため、天気のmanagementが必要とされていた。気象庁の自記計、海軍や商船の観測などで、気象データはたまってきていた。

気候学は、Alexander von Humboldtが概念をつくり、HannとKöppen が体系的にした。まず平均値が重要だった。しかし、気候(平均値)は安定なのか? 変わりつづけるものなのか? Walkerがインドにきたとき、それは不確かだった。

1896, 1899, 1902年、インドの「モンスーン」の雨はすくなかった。 1901年のLancetの論文によれば、5年間に1900万人(人口の8%、UK人口の半分)が死んだ。この雨の変動は異常ではない年々変動だった。餓死者はイギリス統治になってふえていた。1876-1878年に極大があった。貨幣経済が、農民の互助や穀物備蓄などのsafety netをこわした。Lyttonは、政府が介入せず市場にまかせるのがよいとした。ききんが人口を調節すると考えらえた。穀物価格は高くたもたれた。穀物は、ききんの現場へではなく、高く売れるところにはこばれた。

天候の予報は、1880年代からこころみられたが、1901-1902年に失敗し、とりやめられた。

モンスーン変動の原因は太陽とも考えられたが、太陽黒点変動とモンスーン変動との関連はみつからなかった。

Walkerは、世界を見ようとする人だった。太陽や宇宙との関連を見たがる人ではなかった。周期性を追求したがる人でもなかった。道具として数をつかう人だった。

まずデータをあつめた。すでに観測網はあった。1907年、イギリス領インドでは、降水量は2677地点、気温、気圧、風速が数十地点で観測されていた。船による観測の報告をカルカッタとボンベイであつめた。上空の観測 (気球や たこ による) もはじめた。前任者のBlanfordが指摘していたヒマラヤの雪の写真もとった。毎週電報で、モーリシャス、ザンジバル、セイシェル、アフリカ、オーストラリア、南アメリカと通信した。

Wallkerは、(Karl Pearsonが考案した)相関係数の信頼度を評価する技法を開発した。そして、有意と判断された相関を「world weather」として発表した。そのうち主要なものは次の3つだった。いずれも太陽黒点とは有意な相関がない。
1. 太平洋とインド洋 … Southern Oscillation
2. アイスランド、アゾレス … North Atlantic Oscillation
3. 北太平洋 … North Pacific Oscillation
モンスーンの予報を出すことをせまられたので、相関にもとづくものを(保留つきで)だした。ひどいききんはなくてすんだ。かならずしも予報の成功ではなかった。天候にめぐまれたのと、いくらかの植民地政策の変更による。

Walkerは気候についての統計的方法による研究をつづけた。モンスーンの年々変動の予報への期待があったことはたしかだが、それができることには消極的になった。Southern Oscillation (SO)という構造をしめしたが、そのメカニズム解明はあまりできなかった。SOの現状を知りつたえることがだいじだといった(1941年)。

(本書の表現は「モンスーンの原因」のようになっているところがあるが、あきらかに、モンスーンの「変動の」メカニズムの話だ。本書の議論は、それは Jakob Bjerknes が 1969年にENSOの概念をしめしたことによって解明された、という感じになっているが、それも単純化しすぎと思う。)

第5章 Simpson
1923年に生まれたときは Joanne Gerould という名まえで、Victor Starr (1944年)、Willem Malkus (1948年)、Robert Simpson (1965年) と結婚するごとに family name を変え、Starr とのあいだに1人、Malkus とのあいだに2人の子どもを生み(離婚後も自分のがわにひきとって)育てながら、熱帯気象学の発達にとっても重要な業績をあげた人だ。(研究業績をのべるときに家庭の事情にふれるべきではないと思いながらも、このような経歴のばあいは名まえがちがっても同一人物であることに注意が必要なので、気にかかってしまう。)

Chicago大学でRossbyにあい、気象を専門にきめた。そして、Riehl のもとで熱帯気象を研究した。1948年に、貿易風地帯の擾乱のあるばあいとない場合の気象についての論文で博士号をとった。さらにRiehlとの研究をつづけて1958年に出した熱帯大気のエネルギー収支に関する論文は、いまでも意義がある。

  • H. Riehl & J. S. Malkus, 1958: On the heat balance in the equatorial trough zone. Geophysica, 6: 503–538.

Joanne が結婚したあいては、そのときごとの学問的関心を共有できる人でもあった。(Starrは大気大循環、Malkusは対流の流体力学、Simpson は雨をもたらす雲と飛行機によるその観測。)

1964年に Joanne Malkus (当時の名まえ)は UCLAの教職をはなれて、気象庁 (Weather Bureau) の研究職にうつっている。(ここのところの本文がよくわからなかったのだが、夫婦を同じ職場でやとわないというルールがあったので、さきに転職してから Robert Simpsonと結婚するという順序にした、ということなのだと思う。) そこでの仕事は Stormfury という研究プロジェクトで、「雲のたねまき」(氷晶核となりうる物質をまく)の技術によって熱帯低気圧(ハリケーン)を制御しようとするものだった。1967年、Weather BureauをやめてMiami大学に移ったが、雲のたねまきの実験はつづけた。Joanne Simpson は気象制御に積極的ではなかったようだが、飛行機観測をふくむ実験には雲に関するデータをあつめる手段として期待していた。

NASAと日本の宇宙開発事業団(のちJAXA)によって、人工衛星で熱帯の雨をはかるプロジェクト「TRMM」がはじまった、Simpsonは1986年にTRMMのscience teamのリーダーになった。TRMMの成果として、熱帯の積雲のなかでの水の凝結による潜熱解放量の分布がある。それは Riehl & Malkus の論をうらづけるものにもなっていた。TRMMについては、寺門 和夫 (2015) 宇宙から見た雨 — 熱帯降雨観測衛星TRMM物語[読書メモ]で、わたしの知っていることもあわせて紹介した。

Simpsonは、遺言で、文書を Harvard大学のSchlesinger Libraryに提供したそうだ。毀誉褒貶があったので、実際はどうだったのかをつたえたくて、ごく個人的なものも、のこっているかぎりはのこした。それを使えるのは倫理的配慮のできる歴史家にかぎられるのかもしれないが、そういう人によって紹介されることを期待したいと思う。

第6章 Stommel
本書の謝辞によれば、本書にいたるしごとのはじまりは、著者が Stommelの著作を読み、2017年にWoods Hole 海洋研究所(WHOI)を訪問したことだそうだ。

Stommelは、学士をとったあと、(徴兵忌避の動機もあったようだが)戦時の軍の訓練のための数学教師をした経歴があった。そのおかげか、博士号をとるまえに、WHOI の研究職についた。そこで Rossbyにあい、半年シカゴに行った。そして、海流について、とくにそれが海の西側で強いことについて、海流が風によっておこされることを前提に、Rossby流の単純化をして考えた。それは1948年に5ページの論文となり、広く知られた。
1948年、イギリスに行き、晩年のRichardsonにあった。平和主義が共通だった。海洋と大気の類似性についていっしょにかんがえた。湖の流速をはかるのに parsnip という野菜をつかって実験した。(Stommelは、理論も観測も、単純なものがよいという感覚の人なのだ。) Richardson が 1920年にのべた「渦(eddies)が散逸とは逆にはたらく」という理論をうらづけるものだった。これも1948年に、Richardson & Stommel の共著で、Journal of Meteorologyに出た。

海洋の探検的観測はあったが、データはとぼしかった。Stommelは Gulf Stream (湾流)をその一部とする、海洋の大循環を考えた。

さらに、観測研究とつきあいながら、海洋の大循環のなかではどんな渦(eddy)が存在するかを考えた。そして、MODEという実験観測を企画した。それはソ連と共同のPOLYMODEになった。1973年から1978年のあいだに、9つの野外実験観測を主導した。実験観測プロジェクトにはたいてい頭文字略語の名まえがつく。そのようなもののあつまりを “alphabet soup” と揶揄している。(そのうちに「GARP」がふくまれているが、GARP全体はそこにふくめるのには大きすぎると思う。GARPの一部だった GATE (GARP Atlantic Tropical Experiment)のうち海洋の部分を Stommel が主導した、ということならばわかる。)

そして1985年からは、World Ocean Circulation Experiment (WOCE)を企画した。(WOCEは 1990-2002年に実施され、その記録は https://www.nodc.noaa.gov/woce/ などにある。)

第7章 Dansgaard
Dansgaardはデンマークの人だ。グリーンランドはデンマーク領だから、国の事業としてグリーンランドの調査があり、Dansgaardはそれに参加した。そのあと大学に就職したが、その職務は、質量分析計でOやNの安定同位体をはかることで、その目的は医学や生物学の研究だった。ただし自分のはかりたいものをはかれる余裕はあった。

そこでDansgaardは1952年に、(Copenhagenで)雨水のサンプルをとり、酸素の安定同位体の分析をした。水の蒸発・凝結による酸素の同位体分別がおきており、それは温度と関係があることがわかった。空軍の飛行機で雲水も採集した。商船会社の協力で世界の雨のサンプルをあつめた。熱帯では温度との関係がとぼしいことがわかった。1954年に、中高緯度での雨の酸素同位体比と気温の関係の論文を出した。

同位体分別は、過去にも同様だったのか? [ここで、本書の話題は氷期サイクルの話にうつる。Milankovitchに重点がある。]

核実験による放射性核種の異常がみられていた。IAEAとWMOの協力で、核実験によるトリチウムをおいかけるため、世界の降水のサンプルを標準化してとる仕事がはじまっていた。Dansgaardはそれに便乗した。グリーンランドには、Camp Century というアメリカ陸軍基地があった、Thule空軍基地から100マイルのところで、雪氷の上での軍のoperationをためすことが目的だった。

1964年に、Dansgaard は、Camp Centuryでソ連の核実験よりもまえの雪のサンプルをとった。このとき軍は氷の掘削(drilling)もしていたのだが、Dansgaard はそのときは知らされず、1966年に軍が基盤まで1390mほりぬいたあと、そのサンプルをもらって分析することになった。10万年間にわたる1600個のサンプルを分析した。そして、1969年に、過去10万年間の気候変化に関する論文を出した。

南極のByrd基地でも掘削をした。変動のうちには全球規模のものがあることがわかった。

1987年、ヨーロッパとアメリカの両方で、グリーンランドの中央で氷を掘削する提案が出た。けっきょく、GRIP と GISP2 として、両者並列にやることになった。相互検証の意義があると考えられたからだ。掘削は1989年にはじめられた。ほしかった、ひとつまえの間氷期の氷はえられなかった。しかし、Camp Centuryなどの氷の研究で知られていた、千年ぐらいごとにおこる、十年ぐらいのあいだの気候の急変は、両地点で同時性があり、たしかに気候の変動であることがわかった。Brockerが Dansgarrd-Oescheger eventsと呼んだ。(Oeschegerはスイスのベルン大学の科学者で、氷床コアサンプルの大気成分を分析したことで知られる。本書には、別の文献で出てきた、Oeschgerが湖の堆積物にみられる D-O eventsに相当するものをしめした話は見あたらなかった。)

本書の論調は、「地球システム」の概念の形成にとって D-O 振動の認識が重要だった、ということになっている。わたしは、むしろ、それにさきだつ1970年代の氷期サイクルの認識のほうが重要だったと思う。D-O振動が、氷期サイクルにもとづいて形成された概念では説明しがたい速い変動だったので、地球システムの概念の再構築が必要になった、とはいえるかもしれない。

第8章
著者はつぎのようにまとめている。ひとまず原文のまま引用しておく。なお、GFDはgeophysical Fluid dynamics (地球流体力学)である。本文にはつぎの引用部分のまえに、WHOIで毎年ひらかれているGFDセミナーの話がある。

The interplay between people “doing” observing, people “doing” theory, and people “doing” modeling has been a central theme to this book.

While it is tempting to assert an increasing mathematization of the earth sciences —along the lines of GFD— it seems more accurate to say instead that the need for iteration between theory, observation, and modeling has intensified, and the cycle has sped up. Theorists need data, as much if not more of it than they ever did. And those who generate data —through observations or through modeling— need theory with which to shape their research focus and even, as Paul Edwards has convincingly explained, to see their data at all.

坪木 和久 (2020) 激甚気象はなぜ起こる

  • 坪木 和久, 2020: 激甚気象はなぜ起こる (新潮選書)。新潮社, 398 pp. ISBN 978-4-10-603856-3.

2020年5月の新刊。読んでから紹介しようと思ったが、まだ読みとおしていない。だいたいB6判 (「四六判」というらしい) 約400ページのペーパーバックいっぱいに内容がつまっていて、題材の分野の基礎知識がある者でも読みとばせないのだ。

著者は気象学者で、台風をふくむ、はげしい雨をふらせるような気象現象について、どちらかといえば数値シミュレーションによる研究をおもにしている (CReSSという数値モデルの開発者として知られる) が、観測にもかかわり、日本の研究機関としてははじめて飛行機で台風の中にはいっていく観測プロジェクトのリーダーとなった。本書が書かれた動機は、まずその研究を紹介することだったにちがいない。

台風などを研究する動機には、それによる災害をへらしたいということがある。自然災害は、はげしい自然現象と、それを受ける人間社会の要因とのかけざんのようなものだ。著者は自然現象のほうの専門家で、防災の専門家ではない。しかし、被害をへらすためには、人間社会が、自然現象を知ったうえで、うまく対応する必要がある。著者はその自然現象を知る専門家としての責任を感じている。

「激甚気象」ということばは本書の出版社の編集者がつくったものだそうだ。現代日本でよく聞かれることばは「異常気象」だ。気象専門家は、英語で extreme weather event(s)、日本語でも「極端気象現象」ということが多くなった。これはいずれも、数か月におよぶ天候をさすこともある。本書に出てくるうちでも「猛暑」などはそちらだが、豪雨などは1日ぐらいの時間に集中したはげしい現象だ。英語には、severe storm(s) とか、severe weather event(s) という用語があるが、それに直接対応する日本語表現がなかった。他方、日本の行政・法律用語に「激甚災害」がある。これは気象にかぎらず地震などさまざまな原因による災害をさす。その対象範囲は厳密には決まっていないようだ。むしろ、それぞれの事態に即して国が「激甚災害」として認定するかどうかの判断をするので、あらかじめ厳密な定義があってはいけないのかもしれない。ここでは、(人間社会がわの対応がうまくないと)「激甚災害」をもたらしてしまうような気象現象を「激甚気象」と言っているのだと思う。この用語を著者以外の人が使う気になるかは、まだわからない。

著者は現在は名古屋大学教授だが、北海道大学で気象を学んだ。そのときの教授たちは、中谷宇吉郎の指導をうけた人だった。だから、著者はいわば中谷宇吉郎の孫弟子、寺田寅彦の ひまご弟子であり、その災害論をひきつごうとする考えもある。それとともに、科学と関連する随筆を書く態度もひきつごうとしているようだ。本書が、気象学の基礎概念の解説でもありながら、随筆的でもあることには、そういう要因もあるのかもしれない。

第1章では、日本でおきた自然災害、とくに2018年におきた複数の豪雨と猛暑についての事実をのべ、寺田寅彦の議論をふりかえる。

第2章では、地球全体の大気の循環がおきるしくみの物理学的説明からはじめて、温帯低気圧、熱帯低気圧 (そのうち強いものが台風)、季節風(モンスーン)、梅雨前線、竜巻などの現象について、概略を説明する。

第3章は、「高気圧はなぜ猛暑をもたらすのか」という問題をたてたうえで、それを説明するために必要な、気圧とはなにか、とか、下降流で気温が高くなるのはどうしてか(断熱変化)、などの基礎概念を説明する。

第4章では、雨がまんべんなくふるのではなく積雲・積乱雲の形で集中してふることがおこりやすいのはどうしてかを説明する。第3章で出てきた断熱変化に、水蒸気の凝結によって、水蒸気がもっていたエネルギーが温度に比例する空気の内部エネルギーにかわり、その部分の空気がまわりよりも軽くなる(密度が小さくなる)ことがくわわる。天気予報でつかわれる「大気が不安定」(専門用語でいえば「対流不安定」)という表現は「もし積雲ができはじめると発達して強い積乱雲になる」ような状況をさしている。

第5章では、まず、雲が雨になるまでに雲の中でおこっていることと、それをどのような技術によって観測するかの話。はげしい雨はたいてい、雲を構成する氷の結晶が成長して雪結晶となり(中谷宇吉郎の業績は修正されているがおおすじ今も有効だ)、それがとけて雨となったものだ。それから、ひとつひとつの積乱雲の持続時間は1時間程度だが、複数の積乱雲がつぎつぎにできることがある。集中豪雨は、積乱雲の群れが、同じ場所に雨をもたらすようにつづいて発生したときにおきる。「線状降水帯」は、そのような積乱雲の群れの構造のうち、上から見た形が線状のものをさす表現だ。

第6章は台風について。ここで、著者自身が中心となった航空機観測の話も出てくる。内容が豊富な章で、要約するのがむずかしい。章の最後には、台風を人工的に制御するという考えについての著者の考えがのべられている。

第7章は天気予報や気象学研究につかわれている気象の数値シミュレーションとはどんなもので、どんな科学的知見にもとづいており、どんな原理的むずかしさがあり、いまの技術ではどのくらいの予測ができ、どのような予測はまだむずかしいか、という話題。

第8章は、気候の変化、とくに、進行中の地球温暖化 (温室効果気体の増加による気候の変化)。そして、地球温暖化が進行すると、本書でいう「激甚気象」のうちどのようなものがどれぐらいふえるだろうかという予想の話題。

第9章は、防災の専門家ではなく災害をもたらしうる自然現象の専門家である立場からの、台風や豪雨による被害をへらすために、人間社会はどういう努力をしたらよいかについての著者の考え。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
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帝国書院 編集部 編、川北 稔、桃木 至朗 監修 (2003, 2020 18訂版) 最新世界史図説 タペストリー

  • 帝国書院編集部 (川北 稔、桃木 至朗 監修), 2020: 最新世界史図説 タペストリー 十八訂版。帝国書院, 363 pp. (+別冊白地図作業帳(エスカリエと兼用) 34 pp. + 2020年度版解答・解説 14 pp.) ISBN 978-4-8071-6507-0.
  • 帝国書院編集部 (川北 稔、桃木 至朗 監修), 発行日付なし (2004年か?): 最新世界史図説 タペストリー 初訂版。帝国書院, 312 pp. ISBN 4-8071-5377-3.

高校の世界史の教科書をおぎなう教材としてつくられた本だ。地理の地図帳とちがって国の教科書の制度にのっているわけではないが、学校で買わされることになる人数が多いので、安くなっている。「18訂版」は定価(消費税ぬきで) 870円だった。

1970年代前半のわたしが高校生のころから、「世界史年表」「世界史地図」のような教材はあった。いま出版情報をみると、吉川弘文館から『世界史年表・地図』『標準 世界史年表』『標準 世界史地図』の3種類がでている。店頭でちょっとみたところでは、1970年代とかわらないスタイルに見えた(内容は学問の進展をうけて書きなおされていると思うが)。それから、山川出版社の『詳説 世界史図録 第3版』が、帝国書院から、本書と『明解 世界史図説 エスカリエ』の2種類が出ている。こちらは、写真や絵をたくさんいれたにぎやかな本だ。こちらは、2000年ごろ以後のあたらしいスタイルなのだと思う。

わたしは20-00年代になって外国の人との共同研究の機会がふえて、話をするときの背景知識として世界史をすこし勉強しなおそうと思って、世界史を概観できる本をさがしたが、希望にあうものがなかなか見つからなかった。2004年9月に、本屋の学習参考書のたなに行ったら、これの「初訂版」があった。本に発行年が書いてないのだが、年表の最後の項目が2003年10月のできごとなので、2004年のはじめごろに出たものだろう。初版は2003年のはじめごろ(学校の2003年度がはじまる前)に出たのだろう。CiNii Booksによれば、初版と「2訂版」は見あたらず、「初訂版」「3訂版」は発行年不明、「4訂版」は2006年2月発行で、それ以後毎年2月に改訂版が発行されている。年数と版の番号をかぞえてみると、初訂版から4訂版までの間に年数よりも1回だけ多く改訂されたらしい。

わたしは2018年ごろから、いまにいたる千年・二千年ぐらいの気候にかかわる仕事もするようになったので、世界史の資料も更新することにした。2020年2月に「18訂版」が出るのを待ちかまえて買った。

– – – – –
本のわりあいはじめのほうに、「世界全図でみる世界史」という部分がある。だいたい1世紀ごとに、見開き2ページの地図があって、時代をそろえて西洋と東洋にどのような国があるかを見わたせる。ただし、16世紀以後は世界地図なのだが、15世紀まではほぼユーラシアの地図(サハラ以北のアフリカとインドネシアはふくむ)で、サハラ以南のアフリカ、南北アメリカ、オーストラリアは出てこない。

本体といえる部分は、主題別の、多くは見開き2ページ、ときどき1ページの記事で構成されている。それが、つぎの4部にわけられている。

  • 第1部 諸地域世界の形成
  • 第2部 諸地域世界の交流と再編
  • 第3部 世界の一体化と諸地域の変容
  • 第4部 地球社会の到来

こちらも、第2部までには、サハラ以南のアフリカと南北アメリカは、それぞれ2ページの記事ひとつしかない。南北アメリカは、ヨーロッパ人が来た時点で、さかのぼってそれ以前に何があったかがとりあげられている。(初訂版の目次では「大航海時代」の中にうもれていたのが、18訂版では「古アメリカ文明」が明示されていて、ちょっとだけ重視されたようなのだが。)

また、18訂版の巻頭付近にある(初訂版にはなかった)「世界史対照表」(横軸に年代、縦軸に地域をとり、国名などをかいたもの)でも、サハラ以南のアフリカ、南北アメリカ、太平洋地域は、近代にちょっと出てくるだけだ。

この本をつくった人の判断というよりも、学習指導要領をつくった人の判断なのかもしれないが、高校の世界史の授業というかぎられたわくのつかいかたとして、世界の多くの地域を公平にとりあげることよりも、いまの世界の政治・経済・文化に大きな影響をあたえている「地域世界」の歴史を重視することにしたのだろう。

– – – – –
初訂版は、表紙のうらの見返しに、「世界史へのとびら 紅茶と砂糖の世界史」と題して、(そこにかかれた用語ではないが) 近代世界システム論の話題がある。18訂版にはそれはなく、見返しは「自然環境と人類」になっている。しかし本文のなかに「特集」として「近代世界システム (世界的分業体制)の成立」の節があることは変わらない(ただし第2部から第3部にうつされている)。

そのほか、初訂版から18訂版までに変わったこととしては、第1部の「東西交易路の形成とイラン文明」の章が解体されて、ペルシアの件は第1部の西アジア(オリエント)世界の章にまとめられた。第2部の「海の交易路の成長と西・東南アジア」の章が解体されて、東南アジア世界の風土と歴史は第1部の章となり、ムガル帝国は第2部のイスラーム世界の章にまとめられ、アフリカの歴史は第2部のイスラーム世界の章にくっつけられた特集となり、交易路の件は第1部の複数の章に分散された。

第4部はふくらみ、「戦後」から「20世紀後半から21世紀」にかわった。単純に時間がたって歴史がさきにすすんだせいもあるだろう。学習指導要領の2018年改訂(2022年実施予定)の「歴史総合」で現代史を重視することへの対応もあるのかもしれない。

本書の本体のなかで、それぞれの「地域世界」が出てきたところに、「東アジア世界の風土」などの名まえの節がある。社会や文化のなりたつ背景として、大地形、気候、動植物などの自然環境に目をむけている。これは地理の地図帳もつくっている帝国書院が重点をおいていることなのかもしれない。18訂版の表紙うらの見返しと折りこみにある「世界史への扉 自然環境と人類」の「自然環境」も、「風土」と共通の概念のようだ。この記事は、「大河流域」「砂漠地帯」「草原地帯」「森林地帯」と分けられ、牛、ラクダ、馬、羊、豚が地帯に分配されている。自然環境・天然資源を利用して人間社会が発達したという観点で書かれている。この記事には環境の変化という観点はないように見える。

– とくに「自然災害・気候変動から見る世界史」について –
巻末近く(18訂版 300-301ページ)に、「自然災害・気候変動から見る世界史」という記事がある。【わたしは、歴史教育で、環境問題や、自然災害や、気候の人間社会への影響がとりあげられているのはうれしいのだが、とくに気候に関する内容をみると、いろいろと残念なところがある。】

見開き2ページの上側に、「自然災害・気候変動にかかわる世界の動き」という年表がある。時間は左から右へすすむ。気候の情報は、「最温暖期、温暖期、移行期、寒冷期、氷河期」の色わけになっている。ここでいう「氷河期」は氷期のことで、いわゆる小氷期は「寒冷期」とされている。「最温暖期」は、だいたい完新世前半をさし(図表をすなおに読むと、1万年前から紀元前2142年までとなるが)、現代(1900年以後)は「温暖期」とされている。この寒暖の根拠となったデータについてはあとで論じる。

この年表に書かれた人間社会のできごとは、人口の増加・減少・移動、文明のはじまり、交易路の形成、大規模な開拓、飢饉、疫病、などがある。ただし何をとりあげるかの一貫した基準はないように思われる。「3世紀の危機」「14世紀の危機」「17世紀の危機」が、かっこつきで書かれ、黄色の背景のかこみで強調してある。(14世紀、17世紀はその時代の記事でもキーワードになっているが、3世紀の危機はそういう形では見あたらない。)

ページの下側に、自然と人間の関連する話題が、大きく3つにわけて書かれている。
[1] 自然災害と世界史

  • 洪水 (メソポタミア、画像はウルのCG復元図)
  • 地震 (リスボン大地震)
  • 噴火 (「フランス革命に影響を与えた大噴火」、画像は「浅間山の大噴火」を描写した絵。説明文でラーキ火山(アイスランド)も出てくるが、「日本では前年より起こっていた天明の大飢饉を深刻化させ、ヨーロッパでは小麦の不作をもたらしフランス革命の遠因となったとされる。」とある。【ラーキのことならば、「フランス革命に影響を与えた」は、学説として言われていることではあるが、教材の本で事実のように言いきるのは無理があると感じる。】
  • 「テーマ」というかこみ記事「塩害と文明の衰退」。画像は「塩害で荒廃したオアシスの農作地」(これ自体は現代のもの)。【これは環境問題なのだが、この位置だと自然災害ととられそうだ。[3]の環境問題は現代にかぎったのだが、ここはむしろ古代文明の衰退の原因を考えさせたいところなので、別にしたのかもしれないが。】

[2] 気候変動と世界史

  • 「「14世紀の危機」– 寒冷化による人口激減」。画像はグラフで、西暦700-1400年の「気温」と「ヨーロッパ人口」(気温は650年ごろから)。出典は、安田喜憲「ペスト大流行」『講座文明と環境 7』朝倉書店 とある。1000年ごろに「ノルマン人の活動」、おそらく1350年ごろの低温ピークに対応させて「ヨーロッパ全域ペスト大流行」と書きこまれている。
  • 「「17世紀の危機」– ヨーロッパの再度の危機」。画像は「凍結したテムズ川のようす」(絵。作者はかかれていない。) 説明文「17世紀には再び寒冷化が進み(小氷期)、テムズ川やアムステルダムの港はしばしば凍結した。穀物生産は低下し、社会不安の増大から、魔女狩りなども横行した。」【ここも、寒冷な気候と社会問題との関連を短絡しすぎているように感じる。】

[3] 「環境問題」の認識

  • 1962年「レイチェル=カーソンの「沈黙の春」刊行」からはじまる年表
  • レイチェル・カーソンの写真
  • 福島第一原子力発電所の事故 (上空からの写真)
  • 「世界に広がる環境問題」世界地図
    • 地図の色わけなどの凡例: 「砂漠化」「酸性雨」「消滅した熱帯林」「汚濁」「塩害」「減少するマングローブ」
    • 図中の注記: 「土壌侵食」「エルニーニョ」「酸性雨」「塩害」「砂漠化」「開発と森林破壊」「アラル海の縮小」「土壌侵食」「ダムの建設」「大気汚染」「洪水」。
    • 【人間活動が自然環境を改変した結果 人間にとってまずい事態をまねいている という構造の問題を列挙したのだと思うが、「エルニーニョ」は(地球温暖化によって変調される可能性はあるが)基本的に自然現象なのでここにまぜるのは変な感じがした。】

初訂版では、261ページに「歴史と気候変動・開発と環境の歴史」がある。年表は、初訂版のほうが事項が多く、18訂版ではしぼられている。初訂版では、先近代の人間活動による環境破壊にわりあい重点があったのが、18訂版では弱まった感じがする。

さて、気候の寒暖の根拠となったデータは初訂版でも18訂版でも変わっていない。18訂版の注記では次のように書かれている。
「気候変動のデータは、前2400-後1900年は、尾瀬ヶ原の泥炭層の花粉分析(阪口豊氏1993)による (「講座文明と環境6歴史と気候」朝倉書店)。」「年次は、その花粉分析の示す数値の転換年。」
文献としては次のものにちがいない。

  • 阪口 豊, 1995: 過去1万3000年間の気候変化と人間の歴史。『気候と歴史』(講座 文明と環境 6, 吉野 正敏、安田 喜憲 編, 朝倉書店), 1-12.
  • 阪口 豊, 1993: 過去8000年の気候変化と人間の歴史。専修人文論集 51: 47-55.

これは、ひとつの地点の気候復元推定なのだ。それを世界史に影響をあたえた気候要因の代表とみなすのは、かなり無理がある。2003年の時点であっても、もっと広域を代表する情報があったはずだが、本書の執筆陣の目にはふれなかったのかもしれない。それにしても、それから17年のあいだに、さしかえることを考えてほしかった。

いまならば、西暦紀元後については、国際共同研究プロジェクト「PAGES 2K」の成果([別ブログ 2019-10-06の記事]参照)をつかうべきだろう。ただし、全世界平均がよいか、地域別がよいかという問題はある。本書の先近代の対象がユーラシアにしぼられていることと、熱帯の気候変動は気温よりも乾湿がおもになって代表性のあるデータをとるのがむずかしいことを考えると、ユーラシア中高緯度の気温を採用するべきかもしれない。こころみに、PAGES 2kの復元推定による、北極域、アジア、ヨーロッパの気温を[別ブログ 2020-06-20の記事]にグラフでしめした。

ただし、PAGESの報文は、歴史学者や歴史教育者にとってわかりやすいものではないから、これをつかってもらうためには、報文を理解できる気候専門家との共同作業が必要になるだろう。わたしがかかわるべきだろうか。

そういえば、帝国書院は、高校教員むけの情報雑誌を出している。2019年度までは、地理、世界史、日本史、現代社会についてそれぞれ別の雑誌だったのだが、2020年度から『高等学校 地歴・公民科資料 ChiReKo』 ( ウェブサイト https://www.teikokushoin.co.jp/journals/ChiReKo/ ) にまとめたのだそうだ。わたしが地理の人としてここにPAGESの紹介を書かせてもらうことができれば、歴史の人の目にふれるだろう。そのためにはまずPAGESの成果をよく理解しなければならないが。

折りかえしのあとに18訂版のくわしい目次をつける。
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日本地球惑星科学連合 編 (2020) 地球・惑星・生命

日本地球惑星科学連合(JpGU、ウェブサイトhttp://www.jpgu.org/)は、2005年に発足した、地球や惑星に関する科学を総合的にあつかう学会だ。毎年5月に大会を開くのが慣例になった。地球科学にはJpGU発足よりまえから多数の学会があり、多くの研究者は個別の学会とJpGUの両方で活動している。個別の学会で年2回大会をひらいていたところは、春の大会をJpGU大会にまとめるところが多くなった(気象学会はまだ別にやっているが)。2020年の大会は5月24-28日にひらかれる予定だった。本書の発行日 2020年5月22日は、大会の場で会員が買うことを想定して設定されたものだったのだ。しかし、2020年の大会は、感染症対策のため、7月12-16日に延期され、オンライン開催ということになった。わたしをふくめて多くの会員が、本書を通信販売で買うことになった。

JpGUは、『JGL』というニュースレターを、年4回出している。(会員に紙で配布されるほか、JpGUウェブサイトの[このページ]からPDFで公開されている。)。本書は、JGLの編集委員が、ニュースレターに発表された記事をえらび、その執筆者に書きなおしてもらったものだ。本書の紙面はだいたいB6サイズだ(「四六判」というのだそうだ)。ただし、小さい文字でつめこまれているので、ちかごろのA5判の同じページ数の本よりも情報量が多いだろう。ニュースレターはA4判横書きだが、本書は、大部分縦書きで、コラム記事だけ横書きになっている。JpGU会員には科学の内容ならば横書きのほうが読みなれた人が多いと思うが、より広い読者に手にとってもらうために縦書きにしたのだろうか。縦書きでまずいことは基本的にはないが、「JpGU」の「p」が小文字になっていることが、はじめて知る人には気づかれない心配がある。

副題の「フロンティア」は、すでにわかっていることと、まだわからないことの境界ゾーンをさす。執筆者は、現役の研究者だ。執筆者紹介に生まれた年が出ているが、1950年代の人がすこしいるものの、1960年代と1970年代の人が大部分だ。職名は「教授」の人が多いが、教授にしては若い人が多いと思う。

本書は、21の章(それぞれ約10ページ)と、8つのコラム(各2ページ)からできている。それが、JpGUの、「宇宙惑星科学」「地球生命科学」「固体地球科学」「大気水圏科学」「地球人間圏科学」の5つの「セクション」ごとにまとめられている。

全体のひろがりは、高校の地学のひろがりに近い。ただし、地学のうち天文学はふくまない。太陽系の惑星をあつかう人は天文学にもいるが、JpGUの「宇宙惑星科学」のほうがおもだ。他の恒星系の惑星をあつかう人はたぶん天文学のほうがおもだが、JpGUにもいる。「地球生命科学」の課題は生命の起源や進化にかかわり、生物学の領域とかさなるところではあるが、化石や、岩石の中にのこされた化学物質にもとづく研究をする人はおもにJpGUのほうにいるだろう。「地球人間圏科学」には、自然災害、環境問題、天然資源などの課題がある。それにとりくむ人の専門は、工学や社会科学などさまざまだが、地球科学者もたしかに重要な役割をはたしている。

本書の解説は、もとになったニュースレター記事で想定された読者がJpGU会員だったので、かならずしも初歩から書かれているわけではなく、各専門の基礎知識は前提とされていることもある。地学の初歩の人でも、著者が研究意欲をもつ対象を語るのを読むことをおもしろいと感じる人や、地学をひろく見わたしたうえでどこをくわしく勉強するか考えたい人にはすすめられると思う。しかし、わからないことがあると読むのがとまってしまう人にはすすめられない本だ。

わたしはこのところ、本を読みはじめるまえに くわしい目次を書きぬくことにしているのだが、本書については、出版者サイトの本書のページに、章の題名だけでなくそのうちの節の題名まで書かれたくわしい目次がある。ここでは、章のレベルまでの目次をあげておく。

== 目次 ==
はじめに /川幡 穂高
序章 地球・惑星・生命の成り立ちを理解すること /田近 英一、橘 省吾、東宮 昭彦
I. 宇宙のなかの地球
1. 銀河のなかの惑星たち /井田 茂
2. 太陽系小天体探査と「はやぶさ2」 /渡邊 誠一郎
3. 地球型惑星からの大気流出とハビタブル環境 /関 華奈子
4. 宇宙天気予報とは何か /草野 完也
コラム1. 地球の超高層大気で起こっていること /坂野井 健
コラム2. アストロバイオロジー — 地球人として未来を解くための鍵 /薮田 ひかる
II. 生命を生んだ惑星地球
5. なぜ地球に生命が生まれたのか /小林 憲正
6. 深海の極限環境に生命の起源を探る /高井 研
7. 最古の生命の痕跡を探る /小宮 剛
8. 恐竜研究の今,そして未来 /小林 快次
コラム3. 微化石から探る天体衝突と大量絶滅 /尾上 哲治
III. 岩石惑星地球の営み
9. 大きい地震と小さい地震,速い地震と遅い地震 /井出 哲
10. 破局噴火 /高橋 正樹
11. まだ謎だらけのプレートテクトニクス /是永 淳
12. 地球の中心はどこまでわかったか /廣瀬 敬
13. 「ちきゅう」で地球を掘る — 南海トラフ地震発生帯掘削 /木下 正高
コラム4. 計算機で地球や惑星の内部を探る /土屋 卓久
IV. 地球環境の現在,過去,そして未来
14. 地球温暖化を正しく理解するには /江守 正多
15. 気候変化が海洋生態系にもたらすもの /原田 尚美
16. 過去の気候変動を解明する /横山 祐典
17. 激しく変化してきた地球環境の進化史 /田近 英一
コラム5. 気象・気候・地球システムの数値シミュレーション /渡部 雅浩
コラム6. 日本初の地質時代名称「チバニアン」 /岡田 誠
V. 人間が住む地球
18. 「想定外」の巨大地震・津波とその災害 /佐竹 健治
19. 環境汚染と地球人間圏科学――福島の原発事故を通して /近藤 昭彦
20. 防災社会をデザインする地球科学の伝え方 /大木 聖子
21. 地球をめぐる水と水をめぐる人々 /沖 大幹
コラム7. 深層崩壊と防災 /千木良 雅弘
コラム8. 地球惑星科学とブラタモリ /尾方 隆幸
おわりに これからの地球惑星科学に向けて /田近 英一、橘 省吾、東宮 昭彦
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藤部 文昭 (2014) 統計からみた気象の世界

  • 藤部 文昭, 2014: 統計からみた気象の世界 (気象ブックス 041)。成山堂書店, 149 pp. ISBN 978-4-425-55401-0.

2014年10月に出た本。すぐ買って、読書メモを書こうと思ったのだが、本をどこに置いたのか見うしなってしまった。ようやく出てきたので、紹介する。

著者は、日本の近代的な気象観測がはじまったころからの観測データをほりおこし、百年あまりの期間の気温や降水量の変化の実態を研究してきた。そして、変化の特徴を、温室効果の強化による地球温暖化と、都市域の大気のローカルなエネルギー収支の変化によるヒートアイランド現象とが複合したものとして考えてきた。2012年までのその成果は『都市の気候変動と異常気象』の本に書かれている。本書の話題はその本とかさなるところが多いが、本書のほうは、観測データを解析する方法とそのときに注意が必要なことがらに関する解説が中心だ。

成山堂書店は「気象ブックス」として気候をふくむ気象に関する読みものの本を多数だしてきた。本書もそのひとつだ。ただ、これよりも前の巻はB6判だったが、本書からA5判にかわった。紙面の印象が、前は(写真植字だと思うが) 活字の本らしかったのが、本書はデスクトップパブリッシングらしくなった。印刷会社をかえたわけではない(本書も、2010年に出た本も、三和印刷だ)。本書は縦書きの読み物にしてはグラフや写真(白黒)などが多い本であり、印刷会社がそのような本に対応する技術を更新したので、出版社がそれにあわせたのだろう。

本書は、統計学的手法の気象という分野への応用の入門書ともいえる。しかし、統計学の高度な手法の話はない。統計学の教科書的内容は最後の第6章に出てくるが、度数分布や平均値など、統計学では初歩からでてくる概念を論じている。極端な値に関する統計につかうグンベル分布が専門的概念だが、その内容に立ち入って論じてはいない。むしろ、気象観測データを統計学的手法にのせるまえに考慮しておく必要がある、気象という対象や気象観測という技術の分野固有のデータ リテラシーを提供することを重点とした本だ。【わたしとしては、データサイエンスの教育には、分野共通の統計学や情報処理技術の教育のほかに、このような分野ごとのデータ リテラシー教育も必要であることを、この機会に強調しておきたい。】

第1章は「大雨は夜に多い」「気温は休日のほうが平日よりも低い」といった俗説がほんとうか、偶然にすぎないのか、観測値の統計によってたしかめる、という話題からはじまる。そこで「平均値の差の検定」といった統計学的手法をつかう。(ただし、第6章に書かれているのだが、検定の手法には正規分布を前提としているものが多く、いま対象とする観測値の度数分布が正規分布とみなせるかの判断も必要だ。)

また、この章で、日本での気象観測の歴史の概略と、過去の観測記録がうしなわれるのをふせぎ、データとして使えるようにする「データ レスキュー(data rescue)」の活動を紹介している。

第2章は、地球温暖化に関連して、気温は100年間にどれだけ上昇しているか、強い雨がふえているか、などの変化を検出すること、また、グローバルな変化と都市の影響とをわけて認識することを、どのような考えにもとづいてやっているかの話だ。

第3章は、相関がみられても、因果関係があるというのはなかなかむずかしいという話題。まず、都市や工場地帯で降水がふえたというのはほんとうかを検討する話がある。都市の効果が検出された研究の成果ばかりがつたえられがちだという問題もある。つぎに、夏の暑さと熱中症の関係、それから気温と出生率の関係。それから、地球温暖化によって大雨がふえたかどうか。このばあいは、原因と思われることがらをいれたりいれなかったりするシミュレーションによって、あるていどは因果関係にせまれるが、現実世界との対応についての疑問はのこる。

第4章は、観測データにもとづいて気候の変化があったというためには、観測のどんなことに注意しなければならないかの話。観測場所のローカルな環境が変化することがありうる(近くに建物がふえるなど)。観測所が移転して、データを接続するには補正が必要なことがある(そのために比較できる並行観測をしておくのがのぞましい)。気温には、秒単位、分単位、時間単位の時間スケールの変動もおきている。日最高・最低気温の統計には、1日の境界をどの時刻にとるかの影響もあらわれる。

第5章も観測データの品質に関する問題。観測機器の精度のほかに、気温ならば、日射があたらないようにし、通風する、などの条件が重要だ。降水量には、雨量計の捕捉率の問題がある。とくに雪は、風が強いほど雨量計にはいりにくい。また、雨量計の機種によって観測の最小単位がちがう。積雪があると、風速計が凍結してしまうこと、温度計の大気下端(積雪面)からの高さが変わること、などの問題がある。風速の観測値には、風速計の機種ごとの応答特性のちがいの影響がある。こうした問題を、過去の観測にさかのぼってつぶすことはできないが、観測条件に関する情報(メタデータ)を記録しておくことによってよりよく利用できる。竜巻の件数の長期変化には、人が目撃して報告する確率の変化がふくまれている。

第6章。まず平均値の話。平年値としては30年平均値が使われる。ところが日ごとに平年値をつくろうとすると、ガタガタしたものになり、平年値に対する期待にあわない。平年値としてほしいのは現実の観測値をサンプルとする母集団の性質なのだ。現実には日ごとの平年値は移動平均によって平滑化したものが採用されている。

それから、数値の変動(ばらつき)をあらわす方法として、標準偏差、順位、中央値、分位値などがある。その背景には、度数分布がある。気象観測値のうちには、気温など、わりあい正規分布に近いものもあるが、降水量など、一方に長いすそをひくもの、(地上観測による)雲量など、可能な値の下限と上限付近の二つ山になるものもある。(ただし雲量も月平均にすると中央に山のある形になる。) 度数分布が正規分布から離れるほど、平均値・中央値・最頻値が別々になっていく。(別ブログの[2020-03-28 雲量]の記事で参考文献としてつかった。)

極端な値の出現については再現期間という考えかたをする。それは確率をあらわすものであって、周期性をあらわすものではない。再現期間や確率をもとめるには、極値統計とよばれる方法があり、グンベル分布とよばれる分布が出てくる。しかし、実際のデータにあてはめてみると、非常に極端な観測値は、グンベル分布からも大きくはずれることがある。統計学的概念だけでなく、気象のプロセスにたちいって考える必要があるのだろう。

文献

  • 藤部 文昭, 2012: 都市の気候変動と異常気象 — 猛暑と大雨をめぐって (気象学の新潮流 1)。朝倉書店, 161 pp. ISBN 978-4-254-16771-9.

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杉本 憲彦、杵島 正洋、松本 直記 (2020) はじめて学ぶ 大学教養地学

2020年6月の新刊。近刊情報を見て、待ちかまえて注文した。期待どおり、だいたい高校地学(宇宙と地球の科学)と同じ範囲の大学1~2年生むけの科目を担当しているわたしにとって、ちょうどよい範囲をカバーした本だ。90分×15回の科目として2科目ぶんぐらいの分量があると思う。来年度も授業を担当するならば教科書に指定する可能性がある(まだ決めていない)。

著者の杉本さんは、気象学が専門で、『風はなぜ吹くのか、どこからやってくるのか』の著者でもある。杵島さんと松本さんは、高校教諭 兼 大学の非常勤講師で、ブルーバックスの『新しい高校地学の教科書』の著者でもある。また松本さんはNHK高校講座で地学の気象の回を担当している。

本書は、第1部 (地質・地球内部物理)を杵島さん、第2部 (気象・海洋)を杉本さん、第3部 (天文)を松本さんが分担執筆している。電磁波のスペクトルと黒体放射の話題など、気象と天文の両方にだいたい同じ話題が出てくるところがあって、大事だからくりかえしてもよいのだが、調整すればほかの話題の記述をふやせただろうとも思った。気候変化のうちで、地球温暖化の話は第2部だが、氷期サイクルの話は第1部であつかっている。これはすみわけたのかもしれない。

杵島さんは経歴をみると地質学を学んだ人だが、第1部の内容はどちらかというと地球内部物理に重点があるようだ。岩石のうち火成岩についてはわりあいくわしいが、堆積岩の話はわりあい簡単だと感じる。ただし、地形が形成されるしくみについて、原因を地球内部のエネルギーによるものと、太陽エネルギーによるものにわけて論じるところは、専門分化した各分野の本ではあまり見ないのだが、概論にはあったほうがよい観点だと思った (ただし、「営力」という古い地形学用語をもちださなかったのは適切だと思うのだが、それにかわるうまい表現がまだないのが残念だと思う)。

第2部の内容は『風はなぜ吹くのか、どこからやってくるのか』とにているが、それよりも話題の数をしぼったうえで、海洋の概説をくわえたものになっている。わたしの観点からみると、なお話題の数がおおく、それぞれの説明が短すぎるような気がするが、図解にくふうがあると思う。
ただし、図2-4-11「地球の熱輸送」の「潜熱」輸送を「蒸発」「凝結」と関連づけたのはよいことなのだが、「蒸発」は潜熱輸送の曲線の谷(北緯10度あたり)ではなくその高緯度側の右上がりのところ(北緯20度あたり)、「凝結」は潜熱輸送の山(北緯40度あたり)ではなくその高緯度側の右下がりのところ(北緯50度あたり)に書いてほしかった。
それから、図2-7-4「夏と冬の季節風」の図は、概念図としてはわるくないが、日本列島との関係で、ここに低圧部があるとか、ここからここにむかって風がふいているという情報として読まれると、うまくないと思った。

第3部の話題は、見かけの天体の動きと地球の自転・公転からはじまり、惑星の運動、惑星の実態と太陽系形成、恒星としての太陽、いろいろな恒星とその一生、とおくの天体までの距離を知る方法、宇宙の膨張、いろいろな規模での宇宙のすがた、宇宙の始まりと元素の形成、と ならんでいる。話題の選択はもっともだと思う。

科学史的な話題をとりいれているところがあちこちある。
第3部では、惑星の運動がわかってきた過程を、ケプラーに重点をおいてのべている。ただし、ケプラーが火星の軌道が楕円であることを知った過程をおいかける教材をわたしはよそで見たおぼえがある(確認できていない)のだが、本書では、太陽のまわりと地球と火星がまわっているというケプラー以後の認識のほうから見かけの運動をみちびいている。
第1部では、地震の話題を、19世紀後半から現在までの地震学の発達を追う形でのべている。しかし、テクトニクスについては、大陸移動説からプレートテクトニクスに進み、地向斜造山論などを持ち出していない。
第2部では、貿易風のところでHalleyとHadleyの仕事を紹介している。また、温帯低気圧のところで「1920年代にビヤークネスによって提案されたノルウェー学派の概念モデル」を、それよりもあたらしい「シャピロ・カイザーのモデル」とともにしめしている。(ただし、ノルウェー学派の仕事を学説史的に位置づける解説はないので、古い模式図を持ち出した効果はうすいように思った。)
なお、第3部のコラムの話題として、ケフェウス座デルタ型変光星を発見したJohn Goodricke、その変光周期とあかるさの関係をみいだしたHenrietta Swan Levitt、Levittと同じ職場で働いた(いまもつかわれる星のスペクトル型分類で知られる) Annie Jump Cannon が、いずれも聴覚障がい者であったことをとりあげている。(わたしははじめて知った。これ自体は教科書に必要な項目ではないと思うが、科学教育の場で障がい者の参画や男女共同参画の話題をとりあげるのは必要なことかもしれない。)

文献

  • 杵島 正洋, 松本 直記, 左巻 健男 編, 2006: 新しい高校地学の教科書 (ブルーバックス)。講談社。[読書ノート]
  • 杉本 憲彦, 2015: 風はなぜ吹くのか、どこからやってくるのか。ベレ出版。[読書メモ]

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山本 晴彦 (2020) 帝国日本の気象観測ネットワーク VII. 朝鮮総督府

  • 山本 晴彦, 2020: 帝国日本の気象観測ネットワーク VII. 朝鮮総督府。農林統計出版, 567 pp. ISBN 978-4-89732-418-0.

2020年1月の新刊。著者からいただいた。近代になってから第二次世界大戦までのあいだに日本の国が関与しておこなわれた気象観測とその記録についての調査報告のシリーズで、これまでに[1. 満洲・関東州][2. 陸軍気象部][3. 水路部・海軍気象部][4. 樺太庁][5. 南洋庁][6. 台湾総督府]の6冊が出ていて、この「朝鮮総督府」が第7冊だ。あと「中央気象台」が予定されている。出版社サイトのこの本のページは [ここ]にある。

本書での年代の表記はそれぞれの統治者のつかっていた年号を優先しているが、このメモでは西暦を優先して書く。

本書は、まず日本での調査によって書き始めたが、韓国の近代公文書のディジタル化がすすんだこと、大邱(テグ)、仁川などの もと観測所の現地を訪問できたことによって、予定よりも厚い本になったそうだ。

朝鮮は、先近代に雨量観測がおこなわれていた。これについては、朝鮮総督府観測所長をつとめた和田 雄治が調査し、1907年に『朝鮮古代観測記録調査報告』という本にまとめている。

近代的気象観測は、1874年以前にフランス人宣教師がしていたという記述があるが、観測記録自体はのこっていない。1883年から、仁川、元山、釜山の港の税関で、当時の清朝と同様に、西洋式の気象観測がおこなわれ、元山(Wonsan)の1888年と1901年以降の観測記録がのこっている。そのほか、ロシアと日本が公使館・領事館で観測をしていた。

日露戦争にあたって日本は1904年に臨時観測所をつくり、日本の中央気象台から技師などを派遣して運用させた。1907年4月には統監府観測所とその支所とした。観測所(本所)は仁川におかれた。1908年4月に、日本は韓国(大韓帝国)に観測所を移管した。1910年8月29日の日韓併合をうけて、1910年10月に朝鮮総督府が発足し、観測所は総督府に属することになった。ただし、本書第7章のはじめのほうに紹介されている1907年の統監府観測所による「韓国気象月報」、1908年の韓国 農商工部所属の観測所による「韓国気象月報」、1910年の総督府観測所による「朝鮮気象月報」の表紙は、国の名まえと年号表記と発行者名がちがうものの、ほとんどおなじデザインである。観測の内容も、韓国の事業だった時期をふくめて、日本の中央気象台にならった方式で、おもに日本人が実施していたらしい。

朝鮮総督府観測所は、1939年7月から朝鮮総督府気象台となり、拡充された。南洋庁、台湾、関東州では前年(1938)に同様な改組がおこなわれている。

「観測所」「気象台」の時期をつうじていろいろな報告書類がつくられており、本書第7章にはその書誌情報や写真が紹介されている。その大部分は日本語で書かれている。地名の欧文表記も、見たかぎりでは、漢字の日本語よみにもとづくものが多い。ただし、1911年の年報 (本書 図7-17)で、仁川はCHEMULPOと書かれており、これは第3章78ページに出てくる旧地名「済物浦」にちがいない。

このシリーズの他の巻にくらべて本書では、第二次世界大戦の終戦・日本の植民地体制の終わりにともなっておきた変化についての記述がすくない。終章に、もと職員による記録が2つ紹介されているだけだ。第6章で経歴が記載されている人物は、日本人ばかりで、ほとんど戦後(1946年ごろから)日本の気象庁職員になった人だが、朝鮮での仕事がどのように終わったかの具体的な記述はない。他方、たとえば、簡易観測所の主任になった人や、研修を受けた人には、朝鮮人名もみられる。また、「創氏・改名」があったことも記録されており、日本人名で働いていた朝鮮人もいたのだ。終戦のとき、日本人職員は、短い期間のうちに、朝鮮人職員に観測などの業務をひきついで、退去したのだろう。

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本間 希樹 (2017) 巨大ブラックホールの謎

  • 本間 希樹 [まれき], 2017: 巨大ブラックホールの謎 — 宇宙最大の「時空の穴」に迫る (ブルーバックス B2011)。講談社, 270 pp. ISBN 978-4-06-502011-1.

2017年4月の新刊。2019年4月に、「M78銀河」の中心部にブラックホールがある証拠を示す画像がつくられた(ブラックホールそのものが出す光は見えないが、その周辺からとどく光の特徴から判断された)という科学ニュースを聞いて、地学概論の授業で紹介しようと思って、その話題の入門書をさがしたらこれが見つかった。読書メモを実質的にまだ書いていないが、ひとまずページを確保しておく。

本間さんは、電波観測による銀河系天文学。とくに、VLBI (very long baseline interferometry、超長基線干渉計測) という方法による観測をしている。地球上で遠く離れた電波望遠鏡によって観測された電波を、位相(山・谷)の対応をみながらあわせて使うことにより、地球の大きさの望遠鏡にあたる分解能を得るものだ。

[ここから 2020-06-06]
本間さんは、2019年4月にニュースになった成果をもたらした EHT (Event Horizon Telescope)という国際研究プロジェクトの日本チーム代表をしている。本書でも最後の第10章でこのプロジェクトが紹介されている。ただし、本全体にくらべると簡単な紹介であり、日本チームが何をしているかに重点がある。EHTプロジェクトの全体像については、本書よりも、2019年のニュース以後につくられた解説の本を見たほうがよさそうだ。

第1章。ブラックホールの理屈は一般相対論にもとづくのだが、古典物理学 (ニュートン力学) の範囲でも、天体の重力からの脱出速度が光の速さよりも大きくなってしまう条件を計算することはできる。そして、脱出できない領域の半径を Schwarzschild (シュヴァルツシルト) 半径という。運よく、この半径はそのまま一般相対論にもとづくブラックホールの半径と考えてよい。恒星はその一生の末期には密度が大きくなる。太陽ぐらいの質量だと白色矮星だが、太陽の30倍以上の質量の恒星はブラックホールになる。このブラックホールは本書の主題のものにくらべるとずっと小さなものだ。

第2章。われわれのいる天の川銀河の中心部には、太陽の4百万倍の質量をもつブラックホールがあると考えられている。光が出てこないので直接見えないが、そこでは大きなエネルギー変換が起こっている。

第3章。学説史をさかのぼる。古典物理学のなかで、ブラックホールにあたるものは、イギリスのMitchellが1784年に、フランスのLaplaceが1796年に出した出版物の中で論じている。しかし、いまのブラックホールの理解に直接つながるのは、重力は時空のゆがみをもたらすという一般相対論にもとづいて、Schwarzschild が1916年にしめしたものである。

第4章。宇宙にはたくさんの銀河がある。銀河は相互に動いている。見かけの銀河の動きはわれわれから遠ざかるものが多い。宇宙が膨張しているのだ。それにくわえて、それぞれの銀河が回転している。また、銀河の中心部に高温の「活動銀河中心核」がある。

第5章。1933年に宇宙からの電波がとらえられた。それから電波天文学がはじまる。電波望遠鏡を複数くみあわせて望遠鏡の口径を大きくしたような効果をあげる「電波干渉計」が発明され、1950年代からそれによる観測が活発になった。それでクェーサー (quasar) などの非常に遠方の天体が見つかった。

第6章。クェーサーが大量のエネルギーを出せるしくみとして巨大ブラックホールが考えられた。1960年代に、電波干渉計をつかう VLBI という技術が発達し、クェーサーは非常にあかるい活動銀河中心核であることがわかってきた。1960年代には、X線天文学も発達した。X線源として特定された「はくちょう座 X-1」は、(天の川銀河内の)ブラックホールであろうと考えられる。

第7章。活動銀河中心核には、光や電波の出しかたについてさまざまなものがある。それを統一的に説明する理論をつくる努力もされている。理論で重視されているのは、ブラックホールにどれだけの量のガスが落ちていくかをしめす「降着率」と、ブラックホールの回転である。

第8章。巨大なブラックホールを観測でさがす。天体の運動速度から、大きな質量のあつまりがあることがわかる。そのあたりの光や電波の輝線から、高速で回転しているガス円盤があるとみられる。天の川銀河の中心付近には「いて座 A」という電波源があるが、そのうちに見かけの大きさが小さくて強い電波源「いて座 A スター」があり、これが太陽の4百万倍の質量のブラックホールだと考えられるようになってきた。

第9章。恒星の規模と銀河中心の規模の中間の規模のブラックホールについての研究もおこなわれている。(この章にはそのほかさまざまな研究課題が出てくるが、わたしはついていくのがむずかしい。)

第10章。ブラックホールからの光は見えないが、ブラックホールをふくむ「写真」をとれば「黒い穴」が見えるはずだ。そのためには、視野の分解能を高める必要がある。そこで EHT プロジェクトがおこなわれている。その主役は波長 1 mm 前後のミリ波・サブミリ波の電波望遠鏡をくみあわせた観測だ。

とくに日本チームが力を入れているのは、チリのアタカマ高地にあり、日本が経費のおよそ4分の1を出している、ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)という電波天文台を、VLBI局としてつかうことだ。ふだんのALMAの観測では電波アンテナの信号を「かけざん」するが、VLBIのためには「たしざん」をする必要があり、演算機器やソフトウェアを変更する必要がある。また、大量の観測データを記録する必要があり、媒体としてはハードディスクを使うのだが、ALMAの望遠鏡のある海抜5000 mの場所では空気が薄い(密度が小さい)ので、ハードディスクは標高2900 mの施設におき、そこまでデータを光ファイバーで送ることにしたのだそうだ。【ハードディスクメーカーの製品開発では、空気の密度が海面の半分という動作環境は想定されていなかったのだ。ハードディスクのある室内だけ空気の密度を高くすればよさそうな気もするが、それでは電力から生じる熱をにがせないのだろう。】

また、観測結果の解析について、日本チームでは「スパース(sparse) モデリング」という方法をとっている。259ページの本文では「未知数の多くが0である解」を「疎な解」といい、疎な解をさがす方法がスパースモデリングだ、という説明をしている。【わたしは、未知数どうしの関係をあらわす係数の多くが0であるようなモデルがスパースモデルだと思っていたのだが、ちょっとちがう話なのかもしれない。】

本書の記述は、ALMAが参加した2017年4月のVLBI観測の準備中というところで終わっている。その成果が2019年4月の報道になったのだと思う。

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