• John C. Mutter, 2020: Climate Change Science — A Primer for Sustainabile Development. New York: Columbia University Press, 194 pp. ISBN 978-0-231-19223-1 (paperback)

2020年の新刊、わたしは2020年11月に日本の洋書店の店頭で見て、同じ書店の通信販売で買った。

気候変化に関する自然科学の入門書だ。最後の第6章で人間社会の持続可能な発展につなげているが、それは総論だけであり、社会科学の本ではない。

予備知識が高校の物理ぐらいの人に10時間ぐらいで気候の科学を理解してもらう入門書としてはよさそうだ。ただし、あとでのべるように、数量の分布図が読みにくいという欠点があり、また、大気や海洋の循環の説明はあまりうまくないので、ネットなり他の本なりから材料をおぎなえる教員か先輩がついていないとつらいかもしれない。

第1章。まず気候と植生の関係から気候への短い導入がある。ケッペンの気候区分を簡略化してつかおうとしているのはよいのだが、サハラと日本南部などをいっしょにしてsubtropical zoneというまとめかたはまずい。

それから、世界平均地上気温が15℃であることを因果関係を追って、太陽が出す放射、太陽と地球との位置関係、地球の太陽放射反射率、温室効果の4段階で説明する。温室効果は、まず大気を1枚のガラス板のようなもので近似したモデルで説明し、それから、どのような分子がどのように赤外線と相互作用するのかの説明がある。ここはしっかりした教材だと思う。(わたしの授業でもだいたい同じ流れになる。)

第2章。まず世界の地表付近の風、気圧、降水量の分布を見せている。

それから、それがどのようなしくみでできているかの説明がある。まず海陸風の模式がでてくる。それから、大気大循環は、赤道で上昇して極で下降するものになるかという考えを示し、地球の自転があるのでちがってくるのだと述べる。コリオリ効果の説明はしっかりしている。大気大循環の説明で、ハドレー循環と同等にフェレル循環と極循環を強調してしまっているのはうまくないと思う。しかし熱帯について積雲の分布、温帯についてジェット気流を示しているのは適切だろう。モンスーンは季節による降水帯の南北移動を基本とし、それに海陸風と同様なしくみと、地形性上昇による降水のしくみがくわわるという説明になっている。それから、海洋の大循環の簡単な説明がある。また、仮想的な大陸上で(海との関係で) ケッペン流の気候がどう分布するかという模式図がしめされている(これを出すのは20世紀なかばの気候学者の直観を重視しすぎという気もするのだが)。

著者はColumbia大学のEarth InstituteでSustainable Developmentの教育を担当しているのだが、ウェブサイトで経歴について見ると、もとの専門は固体地球物理なのだ。この第2章を見たわたしは、著者の気象学・気候学・海洋学の知識は何十年もまえに学んだままになっていて、著者はそれでよいと思っているのだろうという印象をもった。(コリオリ効果や海陸風の原理に関するかぎりはそれでかまわないのだが、モンスーンなどについては教えるならば勉強しなおしてほしいと感じる。)

第3章。自然の原因による気候の変動・変化。

はじめのわりあい短い部分で、第四紀の氷期サイクルを、Milankovitchの理論をふまえて論じている。フィードバック一般と雪氷アルベドフィードバックの概念も導入される。

章の大部分は、天候の年々変動や十年規模変動の話で、エルニーニョ・南方振動(ENSO)に重点がある。Columbia大学にはENSOの予測とその応用を専門とするIRIがあって、著者はそことつきあいがあるらしい。北大西洋振動(NAO)や、太平洋十年規模振動(PDO)にもふれている。

第4章。人為起源の気候変化(地球温暖化)の、いわゆる予測。厳密な意味での予測でないので projection という人が多くなっているが、本書では prediction と言ってしまっている。排出量シナリオから順を追って説明している。ただしこの章の範囲では、気候は世界平均地表温度にしぼっている。

第5章。地球温暖化の各論。

まず海面変化。とくに、氷床がとけるとどのような海面変化がおきるか。また、海面が上昇すると人間社会に困難をもたらす地域の例。

つぎに、温暖化がすすむと熱帯低気圧はどうなるか(ちょっと複雑な話)、

すこしだけ社会がらみの話で、気温の年々変動が大きくなると予測される国々とGDPの低い国々との重なりが大きいという図(Sebastian Bathiany, Wageningen University)が出てくる。この重なっているところはおもに熱帯の国であることを本書の著者が指摘している。そして著者は、地球温暖化はとくに熱帯の国に困難をもたらすのだという。しかしわたしは、その結論はもっともだとしても、気温の年々変動の振幅は熱帯ではもともと小さいのだから、それが大きくなるほうに変化して社会に困難をもたらす可能性は、なくはないとはいえ、少ないだろうと思う。熱帯で重要になるのは気温ではなく、乾湿だろうと思う。

最後に commited warming という話がある。温室効果気体排出をやめたとしても、大気中の温室効果気体のたまりと、気候システムのエネルギーのたまりがあるので、気温上昇はまだ続く、ということだ。

本書の図のうち、メカニズムを説明する模式図は著者のオリジナルらしいものもあるが、大部分の図は、あちこちのウェブサイトで公開されているものを使っている。表現対象の選択はよいと思うのだが、ものごとの地理的分布を示した図の多くが、情報読み取り困難になっている。本書は白黒印刷で、グレーの階調は表現されてはいるのだが、原図では色で区別されていたにちがいないものごとが区別できないのだ。

ただし図2.3は、等値線間の区間を、印刷技術の「網版」と同様に、規則的に分布する点で構成された模様で塗り分けていて、その点では、白黒の出版物を出す人に見ならってほしい表現方法だ。しかしこの地図には、緯度経度がわからないという大きな欠点がある。大陸の形からみて緯線も経線も直線でない地図投影方法を使っているにちがいないのだが緯線も経線もひいてないのだ。(なお、この図の出典は、日本の気象庁の JRA-55 Atlas となっている。しかし本書に書いてあるURLは 2020-11-27 現在、存在しなくなっている。JRA-55 Atlasは https://jra.kishou.go.jp/JRA-55/atlas/ にあるが、そこで作れる図の表現方法は本書にあるものとちがっている。)

ちかごろ、研究論文雑誌はカラーの図をわりあい安く出せるところがふえてきたが、教材や知識普及の出版をするときには、著者と出版社のすくなくともどちらかが、白黒で読みやすく図をつくる技術を持っている必要があると思う。(たとえば、わたしは、地図上に数量の分布を示すのに、カラーならばGrADSでよいが、白黒の図がほしいときは網版のようなドットパタンを使えるGMTでつくりなおすことを考える。)

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。

== 目次 ==
Contents
Acknowledgments
Introduction: Strategy and Outline of the Primer
1. Why Does Earth Have the Climate It Does?
– The Large-scale Pattern of Earth’s Climate and Vegetation
– The Earth’s Temperature Field
– [Box 1.1] Temperature Measurement Scales
– Why 15 deg. C (60 deg. F)?
– – Factor 1: Solar Energy Output
– – [Box 1.2] The Planck Function
– – Factor 2: Geometric Effects
– – Factor 3: Earth’s Albedo
– – Factor 4: The Greenhouse Effect
– – [Box 1.3] Calculating Emission Temperature and Greenhouse Effect
– The Mechanism of Greenhouse Warming
2. Precipitation, Winds, Atmospheric Pressure, and the Origin of Climate Zones
– Patterns of Wind, Precipitation, and Sea Level Pressure
– Origin of the Observed Patterns
– [Box 2.1] The Coriolis Effect
– Three Circulating Atmospheric Cells in Each Hemisphere Determine Earth’s Climate
– Atmospheric Circulation Cells and Climate Zones
– “Motion” of the ITCZ and Monsoon Weather
– The Role of Global Oceans in the Climate System
3. Climate Dynamics: Natural Variations
– Long-Term Climate Cycles: Origins of Glacial and Interglacial Periods
– [Box 3.1] Feedback Effects
– Natural Climate Variations on Time Scales of Years to Decades
– – El Niño Southern Oscillation
– – Global Impacts of ENSO Variations
– ENSO Prediction: Method and Applications
– – Method
– – ENSO Prediction for Sustainable Development
– Other Seasonal and Interannual Climate Signals
4. Climate in the Future
– Climate Models
– [Box 4.1] The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
– How Predictions are Made
– – Model Imputs: Emission Scenarios
– – [Box 4.2] Emissions Scenarios from the Special Report on Missions Scenarios (SRES), AR4
– – From Emissions to Concentrations
– – From Concentrations to Radiative Forcing
– – Calculating the Temperature Field
– Possible Futures
– – [Box 4.3] Skewed Gaussian Distribution
5. Earth’s Responses to Climate Change
– Sea Level Changes
– – Streic Sea Level Rise
– – Contribution from Glaciers and Ice Sheets
– Frequency of Occurrence of Tropical Cyclones
– – Tropical Cyclone Formation
– – Global Distribution of Cyclone Nucleation Regions and Track
– The Future of Climate Variability
– Committed Warming
6. Climate and Sustainable Development: Summary and Closing Remarks
– Summary
– Climate Change and Sustainable Development
Glossary
Notes
Further Reading
Index