Warren M. Washington (2006, 2008) Odessey in Climate Modeling, Global Warming, and Advising Five Presidents

  • 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.

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Osiris 26 (2011) Klima [メモ2] スカンジナビアのCO2観測、南極観測、「核の冬」、地球温暖化政策の経済学

  • 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 編 (2014) Science and Technology in the Global Cold War

  • 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。)
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