• Stefan Brönnimann, Jürg Luterbacher, Tracy Ewen, Henry F. Diaz, Richard S. Stolarski & Urs Neu eds., 2008: Climate Variability and Extremes during the Past 100 years (Advances in Global Change Research 33). Springer, 361 pp. ISBN 978-1-4020-6765-5.

2008年に出た本。A5判のハードカバーで、緑色の表紙の本。わたしは2008年5月の日本地球惑星科学連合の大会に洋書屋さんが出していた店で買った。

主題は、題名にあるように、最近およそ100年間(だいたい「20世紀」)に、気候がどのように変動してきたか、また、極端な天候がどのようにあらわれてきたかだ。

2006年7月にスイスで開かれた研究集会(workshop)で発表された内容をもとにした論文集だ。スイスが主催した国際共同研究らしい。スイスの研究者の報告がわりあい多いが、ヨーロッパだけでなくロシアやアメリカから、おもに過去にさかのぼったデータセットの編集や評価をしている人に報告してもらっている。

研究成果発表という性格の報告もある。そういうものは、もっとよくまとまったものが学術雑誌の論文として出ていることが多い。2008年には雑誌名のけんとうがつかないと見つからなかったが、いまならば Google Scholar あたりで著者名で検索すれば見つかるだろう (筆頭著者が同じとはかぎらないが)。そういうものはわざわざ本書のような本から読む必要がなくなる。まだ学術論文になっていないばあいに、会議録的論文集が大事な文献になるのだが、もしかして、まちがっていたとしても、そのままになっているかもしれない。

過去にさかのぼって、どんな観測記録が残っているか、また、その数値を実際に見るとどんな問題点があるか、などについての記述は、ときには学術雑誌にのることもあるが、会議録的論文集が、直接、または、糸口をあたえてくれるという意味で、重要な情報源になることがある。

本書はそういう意義があると思って買ったのだが、この下でのべる雲量の件を読んだだけで、うもれさせてしまっていた。2021年3月、見つかったので、これから検索可能にするために、目次の書きぬきをしてみた。

大きくAからDの部にわかれている。

Aは、過去のデータの存在や評価の報告で、対象となる変数は、地上および上空の気温、海面水温、海氷のひろがり、成層圏オゾン量などだ。気温についてはロシアから、海面水温と海氷についてはアメリカから、データ整備をしている人に報告してもらっている。また、ドイツの研究者が、1880年代以来の北極圏の研究観測をレビューしている。

Bは、気候の変動のしくみを考えるうえで重要な要素である、日射量、雲、海氷、土壌水分などの変動を論じている。

Cは、天候の年々変動、十年規模変動、極端天候などを論じている。

Dは、成層圏オゾンの変動・変化を論じている。そのうちには、太陽活動にともなう変動もある。

わたしはこれまでに、Bの部の Norris による雲量のデータの評価の論文を参照した。1983年以後について多くの気象衛星の観測値をあつめて編集した ISCCP (International Satellite Cloud Climatology Project)というプロジェクトのデータセットがある。全世界の雲量の変動がみられるのはありがたいことだ。しかし、もともと気候変動シグナル検出ではなく短期の天気予報をねらった気象衛星データをつないだものなので、集計された値の変動は実際の雲の変動でなく衛星観測の変遷を反映している可能性がある。Norris が、地上観測をあつめたデータセットにもとづいた雲量集計値と時系列どうしで比較したところ、下層雲量や全雲量の変化傾向はデータセット間でだいぶちがっている(地上観測のほうにも観測の地点分布や観測方法の変遷の影響がありうるが)。また、ISCCPの全球集計値と各地点ごとの値との時系列的相関の空間分布をみると、静止衛星の視野の内と外とでちがう傾向がある。ISCCPの雲量データは、こういう問題点をふくむデータなのだ。ISCCPの雲量にもとづいた地上の放射エネルギーフラックスのデータセットをつかっていたわたしにとっては、この注意は重要だった。また、ISCCPのデータの集計値にもとづいて、雲量と太陽活動あるいは宇宙線との相関があり、因果関係が示唆されると言う人がいるのだが、それに対してもこの注意をしめしておきたい。【わたしは2008年ごろにはISCCPなどの数値データを読んで自分でグラフ化していたのだが、いまその能力をうしなっており、回復しないといけないと感じている。】

Bの部には、Wild による地上の日射量 (太陽放射のエネルギーフラックス) の話もある。いわゆる global dimming と global brightening の話題がおもで、本書よりもその後に書かれたものを見たほうがよいと思う。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。各論文の表題のあとに「/」につづいて著者名をしめした。

== 目次 ==
Preface
Contents
Contributors

Introductory Paper
A Focus on Climate During the Past 100 Years /S. Brönniman, T. Ewen, J. Luterbacher, H. F. Diaz, R. S. Stolarsky & U. Neu
– 1. Introduction
– 2. The Focus on the Past 100 Years: An Example
– 3. The Observed Climate Record
– 4. Climate Trends: Forcings and Processes
– 5. Climate Variability and Extremes
– 6. Chemical Changes and the Variability of the Stratosphere
– 7. Conclusion

Section A. The Observational Climate Record
From the Bottom to Stratosphere — Arctic Climate Features as Seen from the First International Polar Year (1882 – 1883) Until the End of World War II /C. Lüdecke
– 1. Introduction
– 2. The First International Polar Year (1882 – 1883)
– 3. Aerological Cross Sections in Time and Space
– – 3.1 Introduction of Aerology to Polar Research (1906 – 1908)
– – 3.2 German Geophysical Station in Spitsbergen (1911 – 1914)
– – 3.3.Crossing of Greenland (1912 – 1913)
– 4. Modern Aerology
– – 4.1 In Search of the Glacial Anticyclone (1930 – 1931)
– – 4.2 The Airship as a Measuring Platform (1931)
– – 4.3 Second International Polar Year (1932 – 1933)
– 5. Secret German Weather Stations in the Arctic During World War Ii (1941 – 1945)
– 6. Outlook

Arctic Sea Ice Data Sets in the Context of Climate Change During the 20th Century /G. V. Alekseev, S. I. Kuzmina, A. P. Nagruny & N. E. Ivanov
– 1. Introduction
– 2. Monthly Sea Ice Data in the Northern Hemisphere
– – 2.1 Walsh and Chapman Data Set
– – 2.2 Met Office Hadley Centre’s Data Set
– – 2.3 Satellite Passive Microwave Sensor Data Set
– – 2.4 Sea Ice Data Set Created within the WMO Project “Global Digital Sea Ice Data Bank”
– – 2.5 Monthly Sea Ice Extent in the Nordic Seas and Adjacent Areas
– – 2.6 Monthly Sea Ice Extent in the Siberian Arctic Seas and Barents Sea
– – 2.7 Arctic Sea Ice Thickness Data
– 3. Interannual Variability of Sea Ice Extent and Thickness from Different Data Sets
– – 3.1 Sea Ice Extent in the Northern Hemisphere
– – 3.2 Regional Sea Ice Extent
– – – 3.2.1 Sea Ice Extent in the Nordic Seas and Adjacent Areas
– – – 3.2.2 Sea Ice Extent in the Greenland Sea, Barents Sea and Siberian Arctic Seas
– – – 3.2.3 Changes in Ice Extent in the Barents Sea and Siberian Arctic Seas for Seasonal Minimum
– – 3.3 Change of Ice Thickness in the Arctic Ocean for 1970 – 2005
– 4. Relation Between Surface Air Temperature and Sea Ice at the Northern Hemisphere
– 5. Conclusions

The Evolving SST Record from ICOADS /S. D. Woodruff, H. F. Diaz, E. C. Kent, R. W. Reynolds & S. J. Worley
– 1. Introduction
– 2. In situ SST Data
– – 2.1 Ship Data
– – 2.2 ODAS Data
– – 2.3 Observing System
– 3. ICOADS and SST
– – 3.1 Observational Improvements
– – 3.2 Product Improvements
– 4. Higher-level SST Products
– – 4.1 Historical Reconstructions
– – 4.2 Blended Satellite and in situ Products
– 5. Future Directions

Upper-Air Temperature Trends: Current Problems and Some Recent Results /A. M. Sterin, V. M. Khan & K. G. Rubinshtein
– 1. Introduction
– 2. Current Status of Empirical Upper-air Temperature trend Studies
– – 2.1 Radiosonde and Satellite Data Relevant to Upper-air Temperature Trend Studies
– – 2.2 Overview of Upper-air Temperature Trend Patterns
– 3. Comparison Between Air Temperature Trends from Radiosonde Data and Reanalyses Outputs
– 4. Concluding Remarks: Some Problems for Future Studies

Atmospheric Reanalyses and Climate Variations /S. Uppala, A. Simmons, D. Dee, P. Kållberg & J.-N. Thépaut
– 1. Dynamical Climate Analysis
– 2. Historical Global Observations for Reanalyses
– 3. The Quality of ERA-40 Analyses
– 4. Low-Frequency Variability
– 5. Improving the Reanalyses
– 6. Data-Assimilation in Historical Periods
– 7. Summary

Constructing Climate Quality Atmospheric Temperatures from Satellite Microwave Measurements /C. A. Mears
– 1. Introduction
– 2. An Example: Tropospheric Temperature
– 3. Accounting for Small Difference in Measurement Frequency
– 4. Removing the Stratospheric Influence from MSU2
– 5. Discussion of Uncertainty in Long-term Behavior
– 6. Extending the Microwave-based Temperature Data Sets
– – 6.1 Backward in Time
– – 6.2 Forward in Time
– – 6.3 Upward in the Atmosphere

Total Ozone Observations During the Past 80 Years /S. Brönnimann, C. Vogler, J. Staehelin, R. Storalski & G. Hansen
– 1. Introduction
– 2. Measurement Techniques
– – 2.1 Ground-Based Observations
– – 2.2 Satellite-Based Observations
– 3. Data
– 4. Historical and Present Data from Polar Regions
– 5. Conclusion and Outlook

Section B. Climate Trends: Forcings and Processes
Arctic Sea Ice Variability During the Last Half Century /J. Stroeve & W. Maslowski
– 1. Introduction
– 2. Summary of Ice Extent Observations
– 3. Modeling of Ice Thickness
– 4. Possible Causes of the Sea Ice Reduction
– – 4.1 Impact of Atmospheric Temperatures on Sea Ice
– – 4.2 Impact of the Arctic Oscillation on Sea Ice
– – 4.3 Impact of Ocean Temperatures on Sea Ice
– 5. Summary

Decadal Changes in Surface Radiative Fluxes and Their Role in Global Climate Change /M. Wild
– 1. Introduction
– 2. Observational Data on Surface Radiation
– 3. Observed Changes in Surface Radiation
– – 3.1 The Era of “Global Dimming” from the 1960s to the 1980s
– – 3.2 The Era of “Global Brightening” From the 1980s to 2000
– 4. Modelling of Global Dimming and Brightening
– 5. Role of Global Dimming and Brightening in the Context of Global Climate Change
– – 5.1 Impact on Global Warming
– – 5.2 Impact on the Global Hydrological Cycle, Soil Moisture, and Glaciers
– 6. Summary

Observed Interdecadal Changes in Cloudiness: Real or Spurious? /J. R. Norris
– 1. Introduction
– 2. Data
– 3. Results
– 4. Conclusions

The Role of Land-Atmosphere Interaction for Climate Variability in Europe /S. I. Seneviratne & R. Stöckli
– 1. Introduction
– 2. Land Energy and Water Balances
– 3. Soil Moisture – Temperature Interactions
– 4. Soil Moisture – Precipitation Interactions
– 5. Vegetation – Climate Interactions
– 6. Conclusions and Outlook

Aerosol Effects on Precipitation Locally and Globally /U. Lohmann
– 1. Introduction
– 2. Aerosols and Heavy Precipitation Locally
– 3. Aerosol Effects on Temperature and Atmospheric Circulation Associated with Changes in Precipitation
– 4. Global Effects of Anthropogenic Aerosols on Precipitation
– 5. Summary and Conclusions

Section C. Climate Variability and Extremes
Human Activity and Climate Change in Africa /H. Paeth
– 1. The Special Case of Africa
– 2. Key Factors of Climate Variability and Change in Africa
– 3. Sensitivity Studies with a Regional Climate Model
– 4. Realistic Scenarios of Future Climate Change

Impacts of Climate Variability, Trends and NAO on 20th Century European Plant Phenology /A. Menzel, N. Estrella & C. Schleip
– 1. Introduction to European Plant Phenology
– 2. Observed Growing Season Changes in Recent Decades
– – 2.1 Ground-based Phenological Observations
– – 2.2 Satellite-based and Measurement-derived Changes
– 3. Temporal and Spatial Variability
– 4. Temperature and NAO Response
– 5. Conclusions and Outlook

Summer Heat Waves in Europe, Their Past Change and Future Projections /P. M. Della-Marta & M. Beniston
– 1. Introduction
– 2. The Quality of Western European Observed Daily Temperature Data
– 3. Heat Wave and Extremely Hot Temperature Changes over the Past 126 Years
– 4. Projections of Heat Wave and Extremely Hot Temperatures
– 5. Conclusions

Distribution Changes of Seasonal Mean Temperature in Observations and Climate Change Scenarios /S. C. Scherrer, M. A. Liniger & C. Appenzeller
– 1. Introduction
– 2. Data
– – 2.1 Seasonal Averages of Observed Series
– – 2.2 AR4 Model Runs
– – 2.3 Regions of Interest
– 3. Methodology
– – 3.1 Displaying Distribution Changes: The MSC Diagram
– 4. Results
– – 4.1 Distribution Changes in the Observational Period
– – – 4.1.1 Central European Land Region (Period 1961 – 2005)
– – – 4.1.2 Extratropical Northern Hemisphere Land Regions
– – 4.2 21st-century Scenario Distribution Changes
– – – 4.2.1 Central European Land Region
– – – 4.2.2 Extratropical Northern Hemisphere Land Regions
– – 4.3 Differences Between TAR and AR4 Results for Central Europe
– 5. Summary and Outlook

Section D. Chemical Changes and the Variability of the Stratosphere
Long-term Tropospheric Ozone Trends: A Critical Review /J. Staehelin & C. Schnadt Poberaj
– 1. Introduction
– 2. Relevant Processes
– 3. Overview of Available Ozone Measurements
– 4. Ozone Trends in the Northern Extratropics
– 5. Ozone Trends in the Tropics
– 6. Ozone Trends in the Southern Extratropics
– 7. Conclusions

Simulation of Long-term Evolution of Stratospheric Dynamics and Chemistry: Role of Natural and Anthropogenic Forcings /M. Dameris & R. Deckert
– 1. Introduction
– 2. Climate-Chemistry Models (CCMs)
– 3. Results
– 4. Summary

Dynamical Changes in the Arctic and Antarctic Stratosphere During Spring /U. Langematz & M. Kunze
– 1. Introduction
– 2. Data
– 3. Arctic Spring
– 4. Antarctic Spring
– 5. Summary

Creating Knowledge from the Confrontation of Observations and Models: The Case of Stratospheric Ozone /G. P. Brasseur
– 1. Introduction
– 2. Understanding Stratospheric Chemistry: The Vertical Ozone Profile
– 3. Understanding Stratospheric Dynamics: The Meridional Ozone Distribution
– 4. Understanding the Impact of Human Activities: The Ozone Hole
– 5. Conclusions

Reponse of the Earth’s Atmosphere to the Solar Irradiance Variability /E. Rozanov, T. Egorova & W. Schmutz
– 1. Introduction
– 2. Spectral Solar Irradiance Variability and its Direct Influence on the Temperature and Ozone in the Middle Atmosphere
– 3. Downward Propagation of the Solar Signal
– 4. Simulations of the Solar Signal in the Atmosphere and Comparison with Observations
– 5. Solar Variability and Temperature Trends in the Upper Stratosphere
– 6. Conclusions

Stratospheric Ozone Variations Caused by Solar Proton Events Between 1963 and 2005 /C. H. Jackman & E. L. Fleming
– 1. Introduction
– 2. Proton Fluxes: Odd Hydrogen (HOx) and Odd Nitrogen (NOy) Production
– – 2.1 Proton Fluxes
– – 2.2 Odd Hydrogen (HOx) Production
– – 2.3 Odd Nitrogen (NOy) Production
– 3. GSFC Two-Dimensional Model Description and Simulations
– 4. Short-term Impact on Ozone
– 5. Long-term Impact on Ozone
– 6. Conclusions

Susnpots, the QBO, and the Stratosphere in the North Polar Region: An Update /K. Labitzke, M. Kunze & S. Brönnimann
– 1. Introduction
– 2. Data and Methods
– 3. Trends at 30 hPa Over the Arctic
– 4. Influence of the 11-Year Sunspot Cycle on the Stratosphere in Late Winter
– – 4.1 The Arctic Stratosphere Since 1942
– – 4.2 The Northern Hemisphere Stratosphere Since 1948
– 5. Summary

Index