Andrew E. Dessler (2011) Introduction to Modern Climate Change

  • Andrew E. DESSLER, 2011: Introduction to Modern Climate Change. Cambridge University Press, 238 pp. ISBN 978-0-521-17315-5 (pbk.)

大学の、おもに自然科学を専門としない学生向けの、気候変化(地球温暖化)に関する教科書。

著者はアメリカのテキサスA&M大学の気象学の教授で、特に大気中の水循環・エネルギー循環を専門としている。[別のブログ記事(2010-10-30)]では、観測値をとりこんで作られた再解析と呼ばれるデータに見られる水蒸気の変化傾向に関する研究を紹介したが、著者の最近の仕事の中心は、放射収支・雲・海面水温などのデータを組み合わせた気候システムの感度の推定(Dessler, 2010)のようだ。著者はかつてアメリカ連邦政府の科学技術政策局(OSTP)の仕事をしていたこともあり、気候問題の政治的意義にも敏感だ。著者とParson氏の共著の教科書(2006, 第2版2010)もある。わたしは店頭で現物を見たが買っていない。入門者に勧めるにはむずかしそうであり、自分が勉強するにはすでに知っていることとアメリカ特有の話題が多いように(ざっとめくった限りでは)見えたからだった。

本書は入門向けといえそうだ。著者よりも先輩のGerald North教授が授業に使ってみてよかったと言っていることもあって、わたしの授業の教科書に使ってもよいと思ったが、値段が、ペーパーバックを通信販売で日本で買った場合で4250円するので、多少割り引きがあったとしても、1こま(90分) 1学期(15回)の授業をとる学生全員に持たせるにはつらい。それに、数式を最小限にしようとしたのはわかるのだが、むしろもう少し数式を使ったほうがわかりやすいと思う。

第1章は序論で、まず気候とは何かを天気との対比で述べ、次に気候は変化しうるということを述べる。それから、地球上の位置を示す方法である緯度・経度の説明がある。そのあと、5ページあまりをかけて、この本の記述はIPCC報告書を基本としており信頼にあたいするものだと述べている。これは著者の職場がアメリカ合衆国のうちでも石油関係者の勢力の強いテキサスであり、学生が信頼する身近な人が温暖化懐疑論者であることが多いからかもしれない。自分が専門家になれないことに関しては専門家を信頼したほうがよいという論法だ。これだけでは納得しない人も多いだろうが、論争の書ではなく教科書の序論としてはこんなものだろう。ただし、11,12,14章の政策論では、「+2℃目標」など、必ずしもIPCCが言っていない主張もしているが、読者はIPCCが言っていると思ってしまうかもしれない。

第2章は気候変化の事実からはいる。最近数十年の、地上気温、上空(ただし対流圏内)の気温、氷河、海氷、グリーンランド氷床、海水温、海水位の変化を見て、共通の温暖化傾向を認識する。続いて簡単に、古気候(地球の歴史の中での気候変化)を紹介する。

第3章は温度とエネルギーの関係、放射(電磁波)、地球全体のエネルギー収支の枠組み。

第4章は温室効果の基礎的説明。簡単な数理気候モデル(onkimoさんのいうところの薄着モデル厚着モデル)を使っている。

第5章は炭素循環。まず大気・陸上生物圏・海洋の間のやりとりを説明したあと、さらに時間スケールの長い岩石圏とのやりとりを説明する。それから人間活動によって炭素循環がどう変わっているかを述べる。おもに二酸化炭素に関する話だが、メタンについてもふれる。

第6章は気候を変化させるしくみの部品。強制作用として、放射収支を変えるものをとりあげる。大気の気体成分、エーロゾル、土地利用変化、太陽変動がある。次にフィードバックをあげ、気候システムの感度の話になる。

第7章は実際の気候変化の原因について。海陸配置の変化や太陽変動もあげているが、最近数十年の変化の最大の原因は温室効果気体濃度の変化にちがいない。

第8章は将来約百年の気候変化の見通し。まず、人間活動からの温室効果気体排出のシナリオを説明する。その背景には、排出量は、人口、人口あたりの豊かさ、(豊かさを得る)技術の効率、の3つの因子からなるという考えがある。それが大気中の濃度シナリオに変換され、気候モデルによって気温その他の気候の予測が得られる(この章では全球平均気温まで)。ここで「予測」という用語をprojectionとせずpredictionとしてしまっているが、予測可能性に限界があることにもふれている。

第9章では将来の気候変化を気温や降水量の空間分布として見る。海水位上昇と海洋酸性化にもふれる。そして生態系や人間社会への影響を論じる。急激な気候変化の可能性についても簡単にふれている。

第10章では、今までの話からいったん離れて、指数関数的成長という数学的な道具を論じる。(第6章のフィードバックのところで、図には指数関数的減衰が示されているのだが、説明はされていない。) これの主要な目的は、「成長の限界」を認識することと、経済学で使われる「割引率」を導入することだ。

第11章は温暖化対策の概論。適応策、いわゆる緩和策、いわゆるジオエンジニアリングに分けている。

第12章はいわゆる緩和策の主要部分である二酸化炭素排出抑制策。規制、炭素税、排出枠取引など。

第13章は気候変化に関する科学と政策の発達の簡単な歴史。温暖化に限定しておらず、科学としてはFourierの今でいう温室効果の認識とともにAgassizの氷期の認識から始めている。環境問題の認識としてはスモッグをあげている。そして1970年代から1980年代に全球規模の環境問題が認識されたきっかけとして超音速旅客機、酸性雨、オゾン減損をあげている。そして1988年に時代が変わったという。(わたしの認識は少し違い、専門科学者の動きとしては1986年のほうが重要だと思うのだが)。その後はおもに気候変動枠組み条約関係の話題を要約している。

第14章は今後の政策に関する著者なりのまとめ。「+2℃目標」は2009年コペンハーゲンの気候変動締約国会議(第13章で紹介)での合意点になったとして、それを達成するにはどうしたらよいかというふうに話を進めている。

文献

  • Andrew E. Dessler, 2010: A determination of the cloud feedback from climate variations over the past decade. Science, 330:1523-1527, DOI: 10.1126/science.1192546 .
  • Andrew E. Dessler and Edward A. Parson, 初版 2006, 第2版 2010: The Science and Politics of Global Climate Change : A guide to the debate. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-73740-1.

折り返しのあとに詳しい目次をつける。

Contents [vii]
Preface ix
Acknowledgments xiii
1. An introduction to the climate problem 1
1.1 What is climate?
1.2 What is climate change?
1.3 A coordinate system for the Earth
1.4 Why you should believe this textbook
1.5 Chapter summary
Additional reading
Terms
Problems
2. Is the climate changing? 16
2,1 Recent climate change
2.1.1 Surface thermometer record
2.1.2 Satellite measurements of temperature
2.1.3 Ice
2.1.3.1 Glaciers
2.1.3.2 Sea ice
2.1.3.3 Ice sheets
2.1.4 Ocean temperatures
2.1.5 Sea level
2.1.6 Putting it all together: Is today’s climate changing?
2.1.7 What is not evidence of climate change
2.2 Climate over the Earth’s history
2.2.1 Paleoproxies
2.2.2 The Earth’s long-term climate record
2.3 Chapter summary
3. Radiation and energy balance 34
3.1 Temperature and energy
3.2 Electromagnetic radiation
3.3 Blackbody radiation
3.4 Energy balance
3.5 Chapter summary
4. A simple climate model 48
4.1 The source of energy for our climate system
4.2 Energy loss to space
4.3 The greenhouse effect
4.3.1 One-layer model
4.3.2 Two-layer model
4.3.3 n-layer model
4.4 Testing our theory with other planets
4.5 Chapter summary
5. The carbon cycle 62
5.1 Greenhouse gases and our atmosphere’s composition
5.2 Atmosphere – land biosphere – ocean carbon exchange
5.2.1 Atmosphere – land biosphere exchange
5.2.2 Atmosphere – ocean carbon exchange
5.2.3 The combined atmosphere – land biosphere – ocean system
5.3 Atmosphere – rock exchange
5.4 How are humans perturbing the carbon cycle?
5.5 Some commonly asked questions about the carbon cycle
5.6 Methane
5.7 Chapter summary
6. Forcing, feedbacks, and climate sensitivity 82
6.1 Time lags in the climate system
6.2 Radiative forcing
6.2.1 Trace gases
6.2.2 Aerosols
6.2.3 Land-use changes
6.2.4 Changes in the Sun
6.3 Feedbacks
6.3.1 Fast feedbacks
6.3.2 Slow feedbacks
6.4 Climate sensitivity
6.4.1 Feedback math
6.4.2 Sensitivity
6.5 Chapter summary
7. Why is the climate changing? 103
7.1 The first suspect: Movement of the continents
7.2 The Sun
7.3 The Earth’s orbit
7.4 Internal variability
7.5 Greenhouse gases
7.6 Putting it all together
7.7 Chapter summary
8. The future of our climate 118
8.1 The factors that control emissions
8.2 How these factors have changed in the recent past
8.2.1 Population
8.2.2 Affluence
8.2.3 Technology
8.3 How these factors will change over the 21st century
8.3.1 Population
8.3.2 Affluence
8.3.3 Technology
8.4 Emissions scenarios
Summary of scenario families
8.5 Predictions of future atmospheric composition
8.6 Predictions of future climate
8.6.1 Over the next century
8.6.2 Climate change beyond 2100
8.7 Is the climate predictable?
8.8 Chapter summary
9. Impacts 136
9.1 Why should you care about climate change?
9.2 Temperature
9.3 Precipitation
9.4 Sea-level rise and ocean acidification
9.5 Impact of these changes
9.6 Abrupt climate changes
9.7 Chapter summary
10. Exponential growth 153
10.1 What is exponential growth?
10.2 The rule of 72
10.3 Limits of exponential growth
10.4 Discounting
10.4.1 The time value of money
10.4.2 The discount rate
10.5 Chapter summary
11. Fundamentals of climate change policy 165
11.1 Adaptation
11.2 Mitigation
11.2.1 Technology to reduce carbon intensity
11.2.2 Policies to reduce carbon emissions
11.3 Geoengineering
11.4 Chapter summary
12. Mitigation policies 185
12.1 Conventional regulations
12.2 Market-based regulations
12.2.1 Carbon tax
12.2.2 Cap and trade
12.2.3 Carbon tax versus cap and trade
12.2.4 Offsets
12.3 Information and voluntary methods
12.4 Chapter summary
13. A brief history of climate science and politics 198
13.1 The beginning of climate science
13.2 The emergence of environmentalism
13.3 The 1970s and 1980s: supersonic airliners, acid rain, and ozone depletion
13.4 The year everything changed: 1988
13.5 The Framework Convention on Climate Change: The first climate treaty
13.6 The Kyoto Protocol
13.7 The Bush years
13.8 Copenhagen
13.9 Chapter summary
14. Putting it together: A long-term policy to address climate change 216
14.1 Decisions under uncertainty: Should we reduce emissions?
14.2 Picking a long-term goal
14.2.1 Cost versus benefits
14.2.2 Target: 2 degree C
14.3 How do we get there?
14.3.1 The physics of a 2 degree C limit
14.3.2 How to get there
14.3.3 What can you do?
14.4 A few final thoughts
References 231
Index 235[-238]

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