Nesme-Rives [ネム-リブ] & Thuillier [チュイリエ] (2001 / 北井 礼三郎 訳 2019) 太陽活動と気候変動

  • Élisabeth Nesme-Ribes & Gérard Thuillier (序文 Jean-Claude Pecker), 2000: Histoire Solaire et Climatique. Paris: Éditions Belin / Pour la science. ISBN 2-7011-1966-9.
  • エリザベート・ネム=リブ、ジェラール・チュイリエ 著、北井 礼三郎 訳, 2019: 太陽活動と気候変動 — フランス天文学黎明期からの成果に基づいて。恒星社厚生閣, 244 pp. ISBN 978-4-7699-1634-5.

日本語版は2019年4月の新刊。2000年に出たフランス語の本の翻訳だ。

わたしはたまたま、フランス語版も持っている。2001年9月にパリのカルチエラタンで気候(全地球規模のエネルギーと水の循環)の研究集会があったとき、会場のちかくの本屋で買ったのだ。会議の言語は英語だったが、フランス語圏にいるあいだはフランス語を読む元気があった。しかし、そのとき、別の本を優先させてしまい、日本語圏に帰ってからは読む意欲をうしなって「積んどく」になっていたのだった。

2019年7月末、日本語版にざっと目をとおした。

著者たちは、フランスの、太陽を観測する人工衛星の計画「PICARD (ピカール)」にかかわっていた。訳者あとがきによれば、この衛星は2010年にうちあげられ2014年まで観測をつづけた。Nesme-Ribesさんは天文学者で太陽の変動を研究していた。衛星計画では目標を設定する役わりだったのだろう。本書完成前に亡くなっている。Thuillierさんは地球物理学者で、参考文献リストにあるうちで早い時期の論文の表題にはオーロラが出てくるので超高層大気あるいは「太陽地球系」の研究者だったと思われるが、本書を書いたころは衛星で太陽を観測する機器を設計したり観測を実行することを職務としていたようだ。

本書は6つの章がある。

そのうち第1章と第2章は科学史的なものだ。話題の中心は、17世紀にパリ天文台で当時としては非常に精密な観測をしたJean Picard (ジャン・ピカール) (1620-1682)【本書では天文学史上の人物には生没年があげてあるのだが、かんじんのこの人については没年はあるが生年がみあたらず、ほかの情報でおぎなった。】だ。衛星計画の名まえはこの人にちなんでいる。Picardの観測によって、いわゆるマウンダー極小期の太陽のふるまいがわかる。

しかも、Picardは太陽の直径や木星の直径の測定をしている。第4章の話題だが、現代の観測にもとづいて、太陽の直径は太陽活動にともなって変動しているという研究成果があった。そうすると、Picardやその後継者が観測した太陽の直径の変動も、太陽活動と関連しているだろう。そこで太陽の直径の計測は PICARD 衛星計画の主要な課題のひとつとなった。訳者あとがきによれば、その結果は、2010-2014年には黒点数は増加したが太陽直径の変化は見られないという、おそらく著者の期待からははずれたものになったが。

第3章と第4章では、おもに現代の観測と17世紀以来の黒点の観測にもとづいて、太陽はどのような物理的な構造をもち、どのような電磁波や粒子線(太陽風)を出しているか、それはどのように変動しているのかを論述している。(第3章にも変動の話があり、ふたつの章のあいだの話題のわりふりがあまりうまくないように思う。)

第5章は地球の気候とその変動の話題。大部分の話題は、地球物理的な気候システム論と、地質学的な古気候学の、教科書的なものだと思う。地球史や大陸移動の話、氷期サイクルの話、人間活動起源の温室効果ガスの話など、いろいろな時間スケールの話題がまざって出てくる。

そして、太陽の影響の話になる。地球の気候の変動のうちで十年から百年の時間スケールのものに影響するだろうとしている。

まず、約11年周期の「シュワーベ・サイクル」にともなって「太陽定数」の変動があること、それと世界平均気温との相関が見られたこと(Lee 1992, やっと1サイクルのデータがとれた時点の報告だが)、シュワーベ・サイクルの周期の長さ(時間)と北半球平均気温の時系列が似ていること(Friis-Cristiansen & Lassen 1991、対象期間は1860-1985年)をあげている。

次に、17世紀の気候が寒冷だったことの要因として、温室効果ガス、太陽活動、火山活動の重みを評価する研究を紹介し、太陽活動の低下が主要だった、ただし太陽活動にともなう「太陽定数」の変化では説明困難で、気候システム内の増幅作用を考える必要がある、と論じている。(ただし、結論をもたらした参考文献がわからない。著者のオリジナルな研究なのかもしれないが、研究報告としては説明が不じゅうぶんだ。図47によれば、ここで使われている太陽の情報は、Leanほか(1995)が推定した「太陽定数」である。)

「増幅作用」として、まず海洋の熱塩循環をあげるが、これは百年よりも長い時間スケールできくとする。次に、太陽活動にともなう紫外線の変動は大きく、それが、成層圏のオゾンや、海洋表層のプランクトンの光合成生産などを通じて、気候への影響がありうると考えている。さらに、太陽磁場が銀河宇宙線を変調し雲量に影響を与えるというSvensmarkの説を(宇宙線量と海上の雲量の変化が対応するというグラフとともに)紹介している(ただしその説への疑問ものべている)。

それから、気候モデルを簡単に紹介している。その同じ小節の結論を列挙したなかに、「1880~1993年の期間については、黒点数から見積もった太陽活動と二酸化炭素濃度で気温変化の97%が説明できる。このうち3分の2が太陽活動である。」とある。これは、わたしがもっている気候変化の基礎知識とくいちがっている。著者が示した数値は個別の研究の結果にちがいないが、どの研究によるものかよくわからない。わたしの推測としては、「気候モデル」の段落では「物理化学的なモデル」(大気・海洋の大循環モデル)をおもに紹介しているのにもかかわらず、97%という数値の根拠は経験モデル(統計的モデル)だろうと思う。本書執筆時点で標準とされた黒点数の時系列にも図47の「太陽定数」にも19世紀末以後に増加傾向があるから、時系列の類似性で寄与率を決めたのならば、そういう結論がみちびかれそうではある。ただし、確認できていないが、海洋によるエネルギーのためこみを考慮していないだろうと思う。もしそうならば、うまくない研究だ。(なお、わたしは最近 花岡(2019)の本[読書メモ]で知ったのだが、2015年に改訂された太陽黒点数の時系列では18世紀以後に明確な増加傾向は見られなくなっている。そちらにもとづけば太陽の寄与の見積もりもかわると思う。)

第6章は「将来の気候変化」。
地球の軌道要素(ミランコビッチ効果)によって次の氷期が予期できる。太陽活動の数千年スケールの周期性をもし信頼すれば、マウンダー極小期のたぐいの再来による小氷期の再来が予期できる。20世紀の気温上昇については、人為起源の温室効果が有力である。

21世紀の気候、とくに世界平均気温の予測について、「仮説A」として、太陽活動の周期性の延長にもとづくもの(Damon & Jirikowic 1992)、「仮説B」としておもに人為起源の温室効果気体を考えたもの(IPCC, 1995)を示す。また、17世紀から20世紀の気候変化について、温室効果気体と太陽のほかにエアロゾルを考慮した研究(Schelesinger & Ramankutty 1992, Kelly & Wigley [「Wingley」は日本語版の誤植] 1992)の結果も示す。著者の考えは、温室効果気体が重要だという考えと、太陽活動が「太陽定数」の直接の効果よりもなんらかの形で増幅されてきいているという考えのあいだで、ゆれ動いていたようだ。

参考文献の著者のうちには、本書出版以後に地球温暖化懐疑論者としてよく知られた Soon とBaliunas も出てくる。彼らはもともと天体物理学者であり、Baliunas は変光星の研究でNesme-Ribesと共著の仕事もあるので、本書の議論には彼らが影響をおよぼしていた部分もあるのかもしれない。また “Sakurai, K.” は桜井邦朋さんにちがいないが、参照された文献は太陽の変動に関する論文であり、気候との関係に関する意見が参照されたのではなさそうだ。

本書は、17世紀にどんな太陽の観測がされたかについての科学史的知識を得たい人には有用だろうし、太陽に関する自然科学的知識の基本は(わたしは専門的判断はできないが)おそらくよいのだと思う(ただし、上にのべた黒点数の改訂のほか、太陽の電磁流体の対流に関する知識は更新する必要がある)が、太陽が気候におよぼす影響についての自然科学的知識の源としては、20年まえの知識で書かれしかも記述態度がゆれ動いている本書を読むことはすすめられない。(2000年ごろの知見の状況をふりかえるのには役だつかもしれない。別の本で入門をすませておく必要があるが。)

折りかえしのあとにくわしい目次をつける。

== 目次 ==
目次
– – 謝辞
はじめに /ジャン=クロード・ペケア
訳者まえがき /北井 礼三郎
序論
第1章 近代天文学の夜明け
– 17世紀初頭の天文学の知見
– 黒点と極東での天文学
– – 中国での天体観測法
– – 古代の観測への関心
– ガリレオ式望遠鏡とそれを用いた観測
– 17世紀の政治状況
– フランス王立科学アカデミーと17世紀におけるパリ天文台のヨーロッパ学派
– 天文学部門
– パリ天文台
第2章 フランス天文学
– 科学目的
– – フランスの地図
– – 地球半径とその形状の決定
– – 経度の決定
– – 時間の測定
– – 天文学プログラム
– フランス天文学の装置開発
– – 時間の精密測定
– – 屈折望遠鏡と反射望遠鏡
– – 位置測定と四分儀
– ジャン・ピカールと精密天文学
– ジャン・ピカールのウラニボリ訪問
– – オラウス・レーマーとの出会い
– ジャン・ピカールと天体直径の測定
– 王立科学アカデミーの大きな業績
第3章 太陽
– 太陽は1つの恒星である
– 太陽の物理的構造
– 太陽の自転
– 太陽は変動する恒星である
– – 黒点発生の周期性
– – 蝶型図
– – 磁場サイクルあるいはヘール・サイクル
– – 1610年以前のサイクルの復元
– 太陽変動の源としての磁場
– 太陽から放出されるエネルギー
– – 光として
– – 粒子として: 太陽風
– 太陽直径は太陽活動の指標であるのか
第4章 太陽定数の変動
– 太陽黒点磁場による熱的効果
– 17世紀の観測
– – 黒点観測
– – オーロラ
– – 太陽直径
– – 太陽の自転速度
– 1610年以降の太陽定数の復元
– 周期的な変動をもち、時には活動の休止期間がある恒星は太陽だけであろうか
– 太陽の周期的変動
– – 太陽自転による27日周期
– – 1年の周期
– – 27カ月周期
– – シュワーベ・サイクル
– – グライスベルグ・サイクル
– – 180~200年周期あるいはスエス・サイクル
– – 太陽の長期サイクルと惑星の影響
– – 2300年周期
– 数万年の周期
– 長期の進化
– 超長期進化と太陽光度の永年変化
第5章 地球の気候
– 気候の概念
– 過去の気候をいかにして知るか
– – 氷河
– – サンゴ礁
– – 年輪気候学
– – 花粉学
– – 大陸極冠
– – 堆積学
– 地球の気候は変動したのであろうか
– – 白亜紀の高温期
– – 漸新世から更新世への期間の寒冷化
– – 中世高温期
– – ルイ14世治世下の気候の変化
– フィードバック効果と非線形効果
– 地球気候に関わる諸要素
– – 太陽
– – 温室効果
– – 温室効果ガスの源
– – 水の循環
– – プレートテクトニクスと造山運動
– – 火山起源のエアロゾル
– – 生物起源のエアロゾル
– – 地球軌道パラメーターの変動
– – 大気循環
– – 海洋の循環
– – 大気と海洋の表面の性質
– – 炭素サイクル
– 地球気候の歴史上の主な周期
– 気候システムのフィードバック作用
– 太陽と地球気候
– – 地球が太陽から受けるエネルギーの変動の起源
– – 気温と太陽活動
– – 降水量と太陽活動
– 太陽が地球気候に及ぼす影響への疑念
– 太陽活動変動の増幅作用
– – 熱塩循環
– – 紫外線の効果
– – オゾンと大気循環
– – 宇宙線の影響
– 気候モデル
第6章 将来の気候
– 決定論とカオス
– 中長期の気候変化
– – 次の大氷河期
– – 太陽起源の小氷河期の再来
– 19世紀初頭からの気候状況
– 地球温暖化が導くもの
– – 海洋の膨張
– – 降水
– 短期気候変化の原因
– 仮説A: 太陽独自の原因による21世紀の気候変動
– 仮説B: 人為放出物質による21世紀の気候変動
– – 二酸化炭素
– – メタン
– – 亜酸化窒素
– – CFC, HCFC と HFC
– – オゾン
– – 人為エアロゾル
– – 温室効果の差引勘定
– 現在の気候変化とそのモデル化
– 様々なモデルとそれらの正当性
– どうすべきか
– 具体的な行動
– – 人工生成物放出の低減
– – 森林破壊
– – 生活レベル、人口と経済発展
– 気候の研究
– – 大気パラメーターの調査
– – フィードバック機構の物理
– – 気候のモデル化
– – 太陽の作用に対する知見
結論
おわりに /チュイリエ
用語解説
参考文献
訳者あとがき — 原著出版後の研究の動向 /北井 礼三郎
事項索引
人名索引

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