US Committee for GARP (1975) Understanding Climatic Change

  • U.S. Committee for the Global Atmospheric Research Program, 1975: Understanding Climatic Change: A Program for Action. Washington DC USA: National Academy of Sciences. ISBN 0-309-02323-8.
  • ディジタル版が、Internet Archiveのhttps://archive.org/stream/understandingcli00unit/にある。複数のデータ形式があるが、PDF版は https://archive.org/download/understandingcli00unit/understandingcli00unit.pdf である。

この本は、わたしも[教材ページ]で使っている「気候システムの概念図」の出典として知られている。この図は、1970年代後半から80年代初め、気候をとらえる新しい考えかたとして解説や教科書的なものの序論によく出てきた。システムは、大気、海洋、雪氷という部分からなっていて、部分どうしがエネルギー(熱)、水、力をやりとりし、また、太陽の変動などの外部要因の影響を受けて変動する。水蒸気を別として、二酸化炭素をはじめとする大気成分の変化は外部要因扱いされていた。陸面(陸水・陸上生態系)はシステムの部分としては明示されていなかったが、1980年代にはそれを書きくわえた変形版のほうがむしろふつうになった。

本書が参考文献としてあげられているときの著者名と出版者名が一定していない。これはNational Academy of Sciences (NAS、アメリカ合衆国科学アカデミー) の関連機関のNational Research Council (NRC)の下に作られた委員会の報告書(や会議録)ではいつものことで、NRCをあげるべきか、その下の委員会をあげるべきか、そこから委任されて実際に文章をまとめた部会をあげるべきか、その代表者をあげるべきか、迷うのだ。また出版もとは、1980年代以後の同類のものならばNational Academy Press (今はNational Academies Pressになっている)なのだが、本書の巻頭の書誌情報をみるとNational Academy of Sciences (のPrinting and Publishing Office)となっている。近ごろ、National Academies Pressの出版物は過去にさかのぼってwww.nap.eduの下に電子版が置かれているのだが、本書がそこに見つからなかったのは当然かもしれない。しかし、Internet Archiveのサイトで無料公開されていた。

GARP (Global Atmospheric Research Program、当時の日本の公式名は「地球大気開発計画」だったが、直訳して「全球大気研究計画」としておきたい)は、1970年代におこなわれたICSUとWMOの共同事業だ。研究の資金は多種多様なところから出ているが、ICSUとWMOのもとに国際的な運営委員会が作られ、また各国のICSUに関係する機関(日本ならば学術会議、USAならばNAS)のもとに国内委員会がつくられて、課題の設定や調整をしていた。GARPの課題のうちでは、時間規模数日の天気に関するものが先に動き出した。気候も含まれてはいたのだが、その研究課題は当初ははっきりしておらず、天気に関する研究が実地に進むのと並行して検討されていたのだった。その検討は、GARPに続いて1980年代から実施されているWCRP (世界気候研究計画)の立案につながった。(ただし英語のclimateは日本語の「天候」を含むことに注意が必要だ。WCRPで最初に動いたのはエルニーニョ・南方振動を含む天候年々変動の研究だった。)

当時のUSAのGARP委員会の顔ぶれも興味深いが、ここでは、委員長がVerner E. Suomiで本書のForwordを書いていることにだけふれておく。

本書の内容をまとめたのはPanel on Climatic Variationで、メンバーは、W. Lawrence Gates, Yale Mintz, Wallace S. Broecker, Kirk Bryan, Jule G. Charney, George H. Denton, Harold C. Fritts, John Imbrie, Robert Jastrow, Edward N. Lorenz, Syukuro Manabe, J. Murray Mitchell Jr., Jerome Namias, Henry Stommel, Warren M. Washington, それにconsultants としてJohn E. Kutzbach, Cecil E. Leith, Abraham H. Oort, Richard C. J. Somervilleである。このうちGatesとMintzがco-chairだったが、Washingtonの自伝 (2008, 第7章 53ページ)によれば、大部分を書いたのは”Larry” Gatesで、彼が原稿を持って各メンバーのところをまわって説明し了解を得るという形でつくられたのだそうだ。

付録Aとして含まれている古気候のレビューは、おもに地質学者Imbrie、年輪研究者Fritts、雪氷学者Denton、同位体地球化学者Broeckerによるものにちがいない。過去の気候を知るのにはどんな方法があるか、年代決定はどのようにされるか、その結果として世界全体として時間規模ごとにではどのくらいの気候変動が起きたと考えられているかについて、当時の知見を要領よく整理している。1983年の真鍋淑郎さんの講義の、古気候モデリングの話の序論で古気候とはどんなものかを説明するところは、この付録にそっていた。また、4つの時間スケールで気候変化の時系列を示した図(図A.14、159ページ)は(当時の知見が限られていたので4つのグラフに示された気候変数はそれぞれ異なるのだが)、IPCC報告書に類似のやや新しい図が出るまでは、気候変化に関する解説や教科書類によく引用された。

ほかの部分は、1980年代当時、まさに進行していた研究が将来の予定として書いてあったわけなので、当時の学生としては、新しい文献を読めばこれを読む必要はないと感じられて、ていねいに読まなかった。

部会のメンバーはみんな自然科学者だ。国が経費を支出する研究事業を提案することになるので、社会にとっての意義を議論してはいるが、予測能力が高まれば災害の被害を減らせるだろうといった一般的な主張までであり、具体的な応用の計画を述べてその効果を評価したりはしていない(と思う。ただし読み落としがあるかもしれない)。

– – –

さて、今回(2015年1月)にこの本で確認したかったのは、気候の意図的改変に関する構想があったかどうかだった。第2次大戦後早い時期に気候のcontrol、1970年代にmodification、最近はengineeringということばが使われることが多いので、PDFファイル中でこれらの単語(の語幹)を検索し、その前後から話題を読みとった。Controlの大部分は、自然のプロセス(たとえば雪氷が地表面熱収支をcontrolするというような)か、データの品質管理などの話題だった。Engineeringのうちには、研究所などの組織名の構成要素があった。はずれと思ったものについてメモをとらなかったので見落としがあるかもしれないが、気候改変に言及していると判断されたのは次の3か所だった。

第1章(序論)、5ページ (Future Efforts and Resourcesの節、Research Approachesの小節)。
Since our fundamental goal is to increase our understanding of climatic variations to the point where we may predict (and possibly even control) them, we must subject our ideas to quantitative test wherever possible.

第6章(A National Climatic Research Program)、91ページ (The Research Programの節、Needed Applications of Climatic Studiesの小節、Exploration of Possible Future Climatesの項目)
This, together with the knowledge gained from the observational and research portions of the program outlined above, will lay the scientific foundation for what might be called climate engineering.

第6章(同)、105ページ (The Planの節、Timetable and Priorities within the Programの小節、The Long-Term Phase (1980 – 2000)の項目)
Although priorities cannot be set at such long range, the eventual practical payoffs of this program will be the determination of the degree to which climatic variation on seasonal, annual, decadal, and longer times scales may be predicted and the degree to which they may be controlled by man.

このように、気候のcontrolあるいはengineeringは出てくることは出てくるのだが、将来の課題のうちにあってもなくてもよいように軽く扱われている。わたしのかってな推測だが、おそらく委員のうち少人数がこれを入れるように積極的に主張し、少人数がそれに反対したがこの形ならば容認し、大多数は無関心だったのではないかと思う。

文献

  • 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.

折り返しのあとに詳しい目次をつける。

U.S. Comittee for the Global Atmospheric Research Program /iii [名簿]
Panel on Climatic Variation /iv [名簿]
Foreword /v-vii by Verner E. Suomi, Chairman, U.S. Committee for the Global Atmospheric Research Program
Preface /ix-xii by W. Lawrence Gates & Yale Mintz, Co-Chairmen, Panel on Climatic Variation
Contents /xiii-xv
1. Introduction
Limits of Our Present Knowledge / 2
– Need for Data
– Need for Understanding
– Need for Assessment
Future Efforts and Resources / 5
– Research Approaches
– The Question of Priorities
Purposes and Contents of This Report / 7
2. Summary of Principal Conclusions and Recommendations /9
3. Physical Basis of Climate and Climatic Change /13
Climatic System / 13
– Components of the System
– Physical Processes of Climate
– Definitions
Causes of Climatic Change / 20
– Climatic Boundary Conditions
– Climatic Change Processes and Feedback Mechanisms
– Climatic Noise
Role of the Oceans in Climatic Change / 25
– Physical Processes in the Ocean
– Modeling the Oceanic Circulation
Simulation and Predictability of Climatic Variation / 28
– Climate Modeling Problem
– Predictability and the Question of Transitivity
– Long-Range or Climatic Forecasting
4. Past Climatic Variations and the Projection of Future Climates /35
Importance of Studies of Past Climates / 35
Record of Instrumentally Observed Climatic Changes / 36
Historical and Paleoclimatic Record / 37
– Nature of the Evidence
– Summary of Paleoclimatic History
Inference of Future Climates from Past Behavior / 40
– Natural Climatic Variations
– Man’s Impact on Climate
5. Scope of Present Research on Climatic Variation /46
Climatic Data Collection and Analysis / 46
– Atmospheric Observations
– Oceanic and Other Observations
– Observational Field Programs
Studies of Climate from Historical Sources / 49
Studies of Climate from Proxy Sources / 50
– General Syntheses
– Chronology
– Monitoring Techniques
– Proxy Data Records and Their Climatic Inferences
– Institutional Programs
Physical Mechanisms of Climatic Change / 54
– Physical Theories and Feedback Mechanisms
– Diagnostic and Empirical Studies
– Predictability and Related Theoretical Studies
Numerical Modeling of Climate and Climatic Variation / 56
– Atmospheric General Circulation Models and Related Studies
– Statistical-Dynamical Models and Parameterization Studies
– Oceanic General Circulation Models
– Coupled General Circulation Models
Applications of Climate Models / 59
– Simulation of Past Climates
– Climate Change Experiments and Sensitivity Studies
– Studies of the Mutual Impacts of Climate and Man
6. A National Climatic Research Program /62
The Approach / 63
– What Climatic Events and Processes Can We Now Identify?
– Why Is a Program Necessary?
The Research Program (NCRP) / 66
– Data Needed for Climatic Research
– Research Needed on Climatic Variation
– Needed Applications of Climatic Studies
The Plan / 94
– Subprogram Identification
– Facilities and Support
– Timetable and Priorities within the Program
– Administration and Coordination
A Coordinated International Climatic Research Program (ICRP) / 105
– Program Motivation and Structure
– Program Elements; Program Support
References / 111
Appendix A: Survey of Past Climates / 127
Introduction / 127
– Nature of Paleoclimatic Evidence
– Instrumental and Historical Methods of Climate Reconstruction
– Biological and Geological Methods of Climate Reconstruction
– Regularities in Climatic Series
Chronology of Global Climate / 148
– Period of Instrumental Observations
– The Last 1000 Years
– The Last 5000 Years
– The Last 25,000 Years
– The Last 150,000 Years
– The Last 1,000,000 Years
– The Last 100,000,000 Years
– The Last 1,000,000,000 Years
Geographic Patterns of Climatic Change / 163
– Structure Revealed by Observational Data
– Structure Revealed by Paleoclimatography
Summary of the Climatic Record / 179
Future Climate : Some Inferences from Past Behavior / 182
– Potential Contribution of Sinusoidal Fluctuations of Various Time Scales to the Rate of Change of Present-Day Climate
– Likelihood of a Major Deterioration of Global Climate in the Years Ahead
References / 190
Appendix B: Survey of the Climate Simulation Capability of Global Circulation Models / 196
Introduction / 196
Development and Uses of Numerical Modeling / 198
Atmospheric General Circulation Models / 201
– Formulation
– Solution Methods
– Selected Climatic Simulations
Oceanic and Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation Models / 218
– Formulation
– Solution Methods
– Selected Climatic Simulations
– Coupled Ocean-Atmosphere Models
References / 236

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