伊勢 武史 (2013)「地球システム」を科学する

  • 伊勢 武史, 2013: 「地球システム」を科学する。ベレ出版, 263 pp. ISBN 978-4-86064-376-8.

地球システム科学の入門書。著者はアメリカで生態学で博士号をとって、今は日本で地球システムモデリングの陸域生態系の部分を担当している。これより前に「学んでみると生態学はおもしろい」(2013年, ベレ出版)という本を出している。わたしはそちらもひととおり読んだのだが読書メモはまだ書いていない。

「地球システム」は、図1-1 (19ページ)で、地圏(geosphere)、水圏、気圏、生物圏からなるとしている。
ただし、地圏には土壌が含まれることは確かだが、どのくらいの深さまで含むのかは明示されていない。19ページで「雨で地表面がけずられて形が変わる」ことは地球システム内のプロセスとみなされており、25ページのコラムで、「プレートテクトニクスや地球内部のマントルのこと」がこの本で扱われる範囲の外であることが示されていることからだいたい見当はつくが、著者は地球システムの範囲を明確に規定するよりも問題ごとに重要な要素を考えて概念モデルを組む態度をとっているようだ。
もうひとつ、25ページで「この本で扱う地球システム科学の主役は生物や人間です」と言っている。しかし人間社会を地球システムの重要な部分とみなしていないようだ。そして第7章の地球温暖化の話では、化石燃料からの二酸化炭素の排出を地球システムへの「かく乱」とみなしていて、地球システムの外部からの強制作用とみなしているように思われる。
どうやら本書の地球システムは地球の表層の物理的大気・水圏・陸(土壌など)からなる気候システムと生態系を合わせたものと考えればよさそうだ。

「システム」という用語と関連して、とくにフィードバック制御に関連した概念が重視されている。ふたつの要素の関連は「カップリング」であり、複数の「カップリング」がつながって「フィードバック」が成立する、という議論の組み立てをしている。また、エネルギー収支や、物質循環(とくに炭素循環)も重視されている。エネルギー収支と炭素循環は、温度や大気中の酸素濃度の変化を通じて、生物の進化と相互に関連していると考えられている。
類似の観点の本としては、田近 英一 (2011) 『大気の進化46億年 — O2とCO2』(技術評論社、これもまだ読書メモを書いてなかった)や、中島 映至、田近 英一 (2012) 『正しく理解する気候の科学』(技術評論社、[読書メモ])の田近氏担当と思われる部分があるが、田近氏が地球惑星物理、伊勢氏が生物学から専門の勉強を始めた人であることからくる特徴と、田近氏は体系的に述べようという態度、伊勢氏はそれぞれの部分を初歩の人にわかってもらおうという態度が見られると思う。

第6章の中の約5500万年前に起こった急激な気候変動「PETM」(Paleocene-Eocene Thermal Maximum)については、日本語の初歩向けの本にのったのはわたしは初めて見たように思う。もう少し詳しい説明は、英語ならばArcher (2010) The Global Carbon Cycle [読書メモ]にある。ただしその本が書かれたあとの研究で認識が変わった点もあるかもしれない。

第7章からはおもに現代の地球温暖化問題を扱う。第9章では、いわゆる温暖化懐疑論に反論しているが、他方、温暖化を過度におそれる誤解についても「温暖化パニック論」として批判している。

折り返しのあとに目次をつける。

まえがき
もくじ
第1章 地球システムって何?
– 地球システムの4つの要素
– 地球システム科学は学際的な学問
– 地球システム科学でわかること
– [コラム] 「地球システム科学」は「地球科学」や「地球惑星科学」とどう違うの?
第2章 地球システム科学のはじまり — システム思考で惑星をながめるという革新
– Faint young sunとデイジーワールド
– 「お互いに影響を与え合う」ってどういうこと?
– カップリングには正と負がある
– カップリングがつながるとフィードバックになる
– フィードバックにも正と負がある
– [コラム] 地球や生物に知性はあるのか?
– [コラム] フィードバックを身近な例で理解しよう
– [コラム] フィードバックとしきい値
第3章 地球の温度と「立地条件」
– 太陽熱ってどのくらいすごいの?
– 地球システムのエネルギーバランス
– ステファン-ボルツマンの法則
– [コラム] 地球に注がれる太陽のエネルギーを計算する
第4章 生命の誕生 — ありそうもないことが起こった不思議
– 太古の地球環境とは
– RNAの世界?
– 私たちの先祖は地球外生命体?
– メカニズムははっきりしないが、とにかく生命は誕生した!
– 地球外生命体は存在する? まじめに科学で考える!
– 液体としての水? ほんとうに必要?
– 地球外生命体探査の最前線
– [コラム] そもそも生物って何?
第5章 微生物と光合成の引き起こしたドラマ
– そもそも、生物はどうやって生きている?
– 光合成って何?
– 酸素を発生させない光合成?
– 酸素を使う光合成が主流になると
– 呼吸を化学合成式で表すと
– 生物が生物を捕食する — 新しい世界の幕開け
– 酸素濃度上昇の歴史
– [コラム] 呼吸って何?
第6章 地球システムの歴史 — 過去の劇的な気候変動
– スノーボールアース事件
– スノーボールの形成 — 気温の低下がしきい値を超えると
– スノーボール状態からの脱出
– スノーボールの証拠
– 光合成と地球環境 — その後
– 酸素からオゾンができると…
– 酸素がどんどん増えると…
– 長期の気候変動の要因
– 二酸化炭素の役割とは
– 二酸化炭素主導の気候変動 — PETM事件
– 温度と二酸化炭素濃度の変化の記録
– ほんとうに特別だったの? 大陸移動による二酸化炭素の発生
– PETM事件の教訓
第7章 温暖化と地球システム
– 地球システムを循環する炭素のお話
– 炭素循環をシステム思考で科学する
– 正のフィードバックもある!
– 生態系と温暖化のフィードバックはほかにもある
– 冷静な視点が必要
– 温暖化研究の最前線
– 将来どのくらい温暖化するの?
– なぜ予測の幅はこんなに大きいの?
– 地球温暖化とフィードバック
– 地球の気候の変化って、自然の変化じゃないの?
– これからの温暖化研究の課題
– [コラム] 平衡状態とかく乱
– [コラム] 地球温暖化とオゾン層の破壊 — どちらも大規模な環境問題だが、かなり違う
第8章 目からウロコの科学的な視点
– 地球システム科学は難しい
– 自然科学のさまざまな手法
– 宗教と科学はどう違うの? 反証可能性について
– 科学者として持ちたい姿勢
– [コラム] 無謬性って何?
第9章 温暖化ってほんとうなの? ウソなの? — 「温暖化懐疑論」を考える
– 疑問1 二酸化炭素は海が出している?
– 疑問2 ほんとうに二酸化炭素だけのせいで温暖化するの?
– 疑問3 水蒸気を無視するのは陰謀?
– 疑うことと学ぶこと
– [コラム] 温暖化を過度におそれる誤解、「温暖化パニック論」
第10章 地球システム科学で問題の本質を見極める
– ほんとうの意味での温暖化対策とは?
– 「ノイズ」と「トレンド」を見極める
– 結局どう判断したらいいの? — リスク評価について
– まとめの言葉
– [コラム] カーボンニュートラルとは?
– [コラム] 禁断のジオエンジニアリングもアリ?
参考文献
あとがき — 私が研究者になったのは
謝辞

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