President’s Science Advisory Committee, USA (1965) Restoring the Quality of Our Environment (とくに付録Y4「大気中の二酸化炭素」)

  • President’s Science Advisory Committee, 1965: Restoring the Quality of Our Environment. Report of the Environmental Pollution Panel. Washington, DC: The White House.

Weart 『温暖化の発見[読書ノート]でもとりあげられているように、気候変化、とくに二酸化炭素の温室効果による温暖化に関する認識の発達を考えるうえで、1965年のアメリカ合衆国大統領科学諮問委員会(PSAC)の環境汚染に関する報告書は重要だ。このとき、二酸化炭素の濃度の増加は観測されていたし、それが温室効果の強化に働くことはわかっていたものの、その定量的見積もりはまだ定まっていなかった。また、世界平均気温の上昇は観測されていなかった(当時の最近20年くらいの北半球の傾向はむしろ下降だった)。したがって、二酸化炭素をすぐに対策が必要な問題としてとりあげたわけではないのだが、それでも、将来対策が必要になるかもしれない多数の問題のうちにあげた、この時期としては珍しい事例なのだ。

報告書はアメリカ合衆国連邦政府の記録なので著作権上はpublic domainだと思うが、2015年1月にウェブ検索したところ、全体の電子ファイルは見つからず、全体の目次・序論と、二酸化炭素問題をとりあげた付録Y4だけを画像にしたPDFファイルが見つかったので、今回はそれに目をとおした。

科学諮問委員会は、大統領科学技術特別補佐官(Special Assistant to the President for Science and Technology)だったDonald F. Hornigが委員長をつとめていた。メンバーには、のちの1990年代には温暖化否定論の論客になった物理学者Frederick Seitzが、科学アカデミー会長として含まれていた。また地球物理学者のGordon J.F. MacDonaldもいた。

この報告書をまとめたのはその委員会の下に作られた環境汚染パネル(Environmental Pollution Panel)だ。パネルの座長は統計学者John W. Tukeyだった。メンバーには、次に述べるRoger Revelleのほか、生態学者David Pimentel、スモッグの研究で知られる化学者Aarie J. Haagen-Smitなどが含まれている。報告書作成の事務的中心になったのはOffice of Science and Technologyだった。

報告書の目次にあげられた項目は、大気汚染と水質汚濁を主とする環境汚染全般にわたっている。環境保護庁(Environmental Protection Agency = EPA)が発足したのが1970年だが、その管轄することになる課題がこのときに考えられたのだと思う。

このパネルは課題を分けて11の専門部会(subpanel)に検討させた。そのうち報告が4番めにのせられているのが大気中の二酸化炭素に関する部会だ。その座長はRoger Revelle、ほかのメンバーはWallace Broecker, Harmon Craig, Charles D. Keeling, J. Smagorinskyだった。

部会報告(報告書の付録Y4)の中身を見ていくと、まず序論では、大気中の二酸化炭素と岩石圏の炭酸塩および有機物(化石燃料はこれ)との間で、火山活動、岩石の風化、光合成によって炭素が循環していること、二酸化炭素は(水蒸気、オゾンとともに)赤外線を吸収・射出する性質があり、気候変化の原因になりうることが指摘されている。

続いて、大気中の二酸化炭素の増加の実績について、Keelingによるハワイおよび南極での約5年の観測結果と、化石燃料産出の統計からみた排出量とが比較されている。

次に、排出された炭素が大気、海、陸上生態系にどう分配されるのかに関する考察がある。具体的計算が部会報告の最後につけられている。これはおそらくRevelle自身がCraigとBroeckerの意見も聞きながら考えたことだと思う。それを応用して、大気中の二酸化炭素濃度の将来見通しを論じている(排出量の増加の傾向についてはおおざっぱな推測だが)。

そして、気候への影響の見通しを論じている。まず気温について(ここはSmagorinskyが提供した材料にちがいない)、Manabe and Wetherald (1967)の結果はまだ出ていなかったので(報告のまとめでもこれが出れば見通しがよくなると期待しているが)、Möller (1963)とManabe and Strickler (1964)の理論計算結果をもとに、不確かながら理屈を組みたてている。それから、その他の影響として、(気温から連動すると考えられる) 南極氷床の融解、海水位の上昇、海水の温度上昇と、二酸化炭素濃度からの影響である、水の酸性化 (ただしなぜか海洋ではなく淡水に注目)と光合成の増加をあげている。

また、大気の二酸化炭素の収支にかかわる化石燃料以外の要因をいろいろあげ、それぞれ量的に考慮の必要があるかを考えている。その結果、考慮の必要があるのは、農地の拡大に伴う土壌有機物の減少、海洋の溶存有機物の減少、深層水の炭酸物質濃度の低下であり、いずれも今(当時)は化石燃料燃焼に比べて大きくないと見積もった。

部会報告のまとめには、まず、Revelleが前に書いた、「人は意図せずに巨大な地球物理的実験をしている」という表現が出てくる。そして次のような議論が続く。数世代(a few generations)の間に、過去5億年の間に蓄積された化石燃料の多くを燃やしている。知られた埋蔵量を全部燃やすと、大気中の二酸化炭素濃度は200%増(つまり3倍)になるだろう。西暦2000年にはおよそ25% (部会報告本論での表現では1950年を基準として14%~30%)ふえているだろう。それは気温その他に無視できない影響があるだろう。その数値を定量的に予測することはまだできないが、あと2–3年のうちにはできるだろう。予測は注意深い観測によってチェックしなければならない。大気中の二酸化炭素濃度の精密観測を続けること、大気との二酸化炭素のやりとりにかかわる海洋や生態系のプロセスの研究を強化すること、成層圏のいろいろな高さの気温を世界規模でモニターすることが必要だ。

そして、二酸化炭素濃度増加に伴う気候変化が、人間の立場から有害なものになりうるので、対策が必要だという話になる。ところが、ここで、排出削減のために化石燃料の利用を減らそうという話も、二酸化炭素を閉じこめようという話も出てこないで、気候の放射収支を変えて温暖化をおさえようという話だけが出てくる。

その方法の第1は地球の反射率をふやすことだが、具体的には、反射率の高い物質の粒子をまいて海面の一部を覆うことが考えられている。費用を、おおざっぱだが、海面1平方マイルを部分的に覆う費用(粒子の製造費用だけらしい)を100ドル、地球全体の反射率を1%変える費用を毎年5億ドルと見積もり、人間社会にとって巨大ではあるが不可能な規模ではないと言っている。また、この技術は熱帯低気圧(ハリケーン)の制御のためにも使えるかもしれない(might)とも言っている。

第2に、Manabe and Strickler (1964)の研究成果を受けて、対流圏上層の巻雲は太陽光反射効果よりも温室効果が大きいので、凝結核または氷晶核をまいて巻雲の生じる高さを変えることができるだろう、という考えを述べている。(最近は、氷晶核をまいて雲粒の大気中滞在時間を短くすれば、地上の気温を下げるように働く、という考えが提案されているが、エーロゾルと雲との関係に関する科学的不確かさは今も大きい。) [この段落2017-03-17改訂]

わたしが前に読んだ、Isaac Asimov (アシモフ) (1967/1968) の『生命と非生命のあいだ』(Is Anyone There?) という本[読書メモ]に収録された「進化する大気」という随筆は1966年に書かれたもので、その終わり近くの部分は、おそらく、この部会報告、あるいはそれと同じ趣旨のだれか(Revelleである可能性が高いと思う)の講演か解説を材料にしたのだと思う。

ただし、Asimovは、温暖化が有害である場合の対策として、部会報告の結論部分にない、二酸化炭素閉じこめ、化石燃料から原子力への移行、大規模移住もあげている。これが、Revelleかだれかの専門家の話に出てきたことなのかAsimovが自分で考えたことなのかはわからない。

折り返しのあとに、報告書全体の目次、付録Y4の目次、諮問委員のリスト、パネルメンバーのリストをつける。

報告書全体の目次
Contents
Acknowledgements
Introduction
The Effects of Pollution
– Health Effects
– – Excessive air pollution for short periods
– – Prolonged exposure to ordinary urban air pollution
– – Water-borne pollutants and health
– – Pesticides and human health
– Effects on Other Living Organisms
– – Why do we care?
– – Kinds of effects on organisms other than man
– Impairment of Water and Soil Resources
– – Excess fertility in waters
– – Soil pollution
– Polluting Effects of Detergents
– Deterioration of Materials and Urban Environments
– Climatic Effects of Pollution
The Sources of Pollution
– Municipal and industrial sewage
– Animal wastes
– Urban solid wastes
– Consumer goods wastes
– Unintentional Releases
Is Which Directions Should We Go?
Recommendations
-A. Principles
-B. Actions
-C. Coordination and Systems Studies
-D. Baseline Measurement Programs
-E. Development and Demonstration
-F. Research
-G. Manpower
-H. Incompleteness of Recommendations
Appendixes
-X1. Challenging Tasks for the Men and Women Who Can Improve the Quality of Our Environment
-X2. Organizational Questions
-X3. A “General” Index of Chemical Pollution
-X4. Standards Development
-X5. Metropolitan Problems
-X6. Air Problems
-X7. Water Quality
Subpanel Reports
-Y1. Soil Contamination
-Y2. Health Effects of Environmental Pollution
-Y3. Benchmark Surveillance
-Y4. Atmospheric Carbon Dioxide
-Y5. Solid Wastes
-Y6. Combined Sewers
-Y7. Effects of Chlorinating Wastes
-Y8. Agricultural Wastes
-Y9. Aquatic Blooms
-Y10. Effects of Pollutants on Living Organisms Other Than Man
-Y11. Improved Pest Control Practices
Index

Appendix Y4 : Atmospheric Carbon Dioxide の目次
Section I. Carbon Dioxide From Fossil Fuels — The Invisible Pollutant
– Introduction
– The Recent Increase in Atmospheric Carbon Dioxide
– Partition of Carbon Dioxide Among the Atmosphere, the Ocean, and the Biosphere
– Probable Future Content of Carbon Dioxide in the Atmosphere
– Possible Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide on Climate
– Other Possible Effects of an Increase in Atmospheric Carbon Dioxide
– – Melting of the Antarctic Ice Cap
– – Rise of Sea Level
– – Warming of Sea Water
– – Increased Acidity of Fresh Waters
– – Increase in Photosynthesis
– Other Possible Sources of Carbon Dioxide
– – Oceanic Warming
– – Burning of Limestone
– – Decrease in the Carbon Content of Soils
– – Change in the Amount of Organic Matter in the Ocean
– – Changes in the Carbon Dioxide Content of Deep Ocean Water
– – Changes in the Volume of Sea water
– – Carbon Dioxide From Volcanoes
– – Changes Due to Solution and Precipitation of Carbonates
– Conclusions and Findings
Section II. Detailed Computations
References

President’s Science Advisory Committeeのメンバー
Donald F. Hornig (Chairman), Herbert F. York (Vice Chairman), Lewis M. Branscomb, Melvin Calvin, Richard L. Garwin, Marvin L. Goldberger, Philip Handler, Franklin A. Long, Gordon J.F. MacDonald, William D. McElroy, George E. Pake, John R. Pierce, Kenneth S. Pitzer, Edward M. Purcell, Frederick Seitz

Environmental Pollution Panelのメンバー
John W. Tukey (Chairman), Martin Alexander, H. Stanley Bennett, Nyle C. Brady, John C. Calhoun Jr., John C. Geyer, Aarie J. Haagen-Smit, Norman Hackerman, James B. Hartgering, David Pimentel, Roger Revelle, Louis H. Roddis, William H. Stewart (1965年6月まで), James L. Whittenberger, John L. Buckley (Staff, Technical Assistant, Office of Science and Technology)

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