M. I. Budyko [ブディコ] (1956 / 内嶋 善兵衛 訳 2010) 地表面の熱収支

  • Mikhail Ivanovich Budyko, 1956: Teplovoĭ Balans Zemnoĭ Poverkhnosti (Heat Balance of the Earth’s Surface). Leningrad: Gidrometeorologicheskoe Izdatel’stvo.
  • ミハイル・イ・ブディコ 著, 内嶋 善兵衛 訳, 2010: 地表面の熱収支。成山堂書店, 271 pp. ISBN 978-4-425-51271-3.

Budyko (1920-2001) はソ連の気候学者で、Leningradにあった (Voeikov記念) 中央地球物理観象台につとめ、その所長だったこともある。

地表面とは、地面および海面だ。

「熱収支」は、おそらくエネルギー保存の法則より古い概念なのだろうが、いまのわたしは次のように説明している。エネルギーの保存の法則にもとづくエネルギー収支なのだが、運動エネルギーの寄与を省略して考えてよいばあいに、それ以外のエネルギーを「熱」と呼んでいるのだ。

Budykoの本は、おもに内嶋さんによって日本に紹介されてきた。

わたしが最初に出あったのは、1970年代後半に市販されていた『気候と生命』(ロシア語版 1971年、英語版 1974年、日本語版 1973年 (内嶋と岩切 敏の訳、上下2巻で 東京大学出版会から出版) ) の日本語版だった。わたしはこれをおもに読んできた。大学の図書には英語版もあった。

その本の参考文献にもあがっている『地表面の熱収支』(ロシア語版 1956年、日本語 1959年、内嶋 訳、河川水温調査会) の日本語版も1980年代にわたしがいた研究室にあった。拾い読みしたかぎりの内容は『気候と生命』にも書かれていることで、『地表面の熱収支』に増補して『気候と生命』が成り立ったようだ。【ソ連では、出版事業に同じ本の再版をする習慣がなく、売りきれた本にさらに需要があるときには新しい本として企画する必要があるので、このような形になりがちだった、という話を聞いた記憶があるが、情報源も真偽も確認していない。】

内嶋先生が宮崎公立大学学長を退職後、訳しなおして2010年に出版した。それだけの重要性を感じておられたのだ。わたしの手もとにあるのは、出版直後に訳者からお贈りいただいたものだったかもしれない。読まずにしまいこんでいたが、2021年1月に取り出して、目次を書きぬいてみた。

旧訳書とてらしあわせていないが、用語が、旧訳書が出たあとの気象学や農業気象学の文献にあわせて、変えられているところがあるようだ。

図が多数あり、地図上に等値線をひいたものや、折れ線グラフ、2つの量の散布図などがある。今回の訳書では、訳者が墨入れしなおしたそうだ。このうち仮に「折れ線グラフ」と言ったものは、いずれも、あきらかに手がきの曲線がひかれている。数量の変化のおおまかな特徴は見やすいが、数値を読みとるにはあやうい気がする。(散布図は精密にプロットされているようなのだが。) わたしが見たかぎりのソ連で出版されたほかの科学書も同じスタイルだった。

数式で変数をあらわす文字は、ローマ字とギリシャ文字で、その多くの選択はちかごろの同様な内容の本と同様なのだが、地表面のエネルギー収支項のうち、顕熱の乱流輸送は P (われわれの習慣では H)、地表面から下のエネルギーの流れ(陸では地中熱伝導) は A (われわれの習慣では G)がちがっている。われわれの習慣は、 W. D. Sellers (1965) Physical Climatology (University of Chicago Press) からきていると思う。

わたしは地表面のエネルギー収支式の各項の物理量の次元を単位時間あたり・単位時間あたりのエネルギーの流れ (エネルギーフラックス密度、SI単位は W/m2)としてあつかうことにしている。本書 第1章第1節での地表面の熱収支式の導入では、まず各項を瞬間値として P’, A’ などのように書いた式をたてたうえで、ある期間 (月とか年) の積算値を P, A のように書いて、以後はこちらをつかっている。そうすると、本書の熱収支式の各項は、ある期間で積算された、単位面積あたりのエネルギーの流れ(本書でつかわれている単位ではないがSI単位ならば J/m2) をさすと読むべきなのだろうか? しかし、数値をしめした図表では、単位は、分母に「年」などがはいった「kcal/cm2 年」などになっていて、量の次元は、単位時間あたり・単位時間あたりのエネルギーの流れだ。(単位表記は訳者の考えがはいっている可能性がある。ロシア語原本の表記は確認していない。) 【なお、『気候と生命』 では、熱収支式が導入される第1章第3節に P’ などの出てくる式はなく、第1章第1節で「太陽常数」が「cal/cm2 min」という単位で導入されるところからの流れをみると、第3節の「フラックス」は単位時間あたり・単位時間あたりのエネルギーの流れをさしているのだろう。】

わたしは旧訳書を全部読んでいなかったので、正味放射と、「放射乾燥度」(正味放射と降水量の比を無次元化したもの)の2軸の上に世界の植生型を位置づけた図と議論は『気候と生命』ではじめて出てきたと思っていたのだが、本書第4章第11節「熱収支と地理学的な成帯性」ですでに出てきていたのだった。【「成帯性」はちかごろの出版物では見かけないが、1950年代以前の地理学の文献では見かけたおぼえがある。わたしはその意味をしっかりつかんでいないが、植生あるいは景観のそれぞれの類型が空間的にまとまって出現する地域が、地図上で帯状といえるような形で出現していることをさしているのだと思う。】 植物の光合成と蒸散をむすびつけた解釈がこころみられているが、光合成生産量やバイオマス量などの定量的なデータはつかわれていない。

最後の「地球の熱収支」の章では、緯度帯別、海陸別の集計値をしめしている。また全球平均値も出している。惑星アルベドは 0.40 とされている。(『気候と生命』では 0.33 となっている。いまでは衛星観測で 0.30 前後とわかっている。)

気候の変化に関する議論は、『気候と生命』ではいくらか出てきて、それよりあとの著作で主題となるのだが、本書にはまだほとんどないようだ。

本書と『気候と生命』とのどちらも、いまでは、現役の教科書ではなく、知識の発展をさかのぼるときに読む古典になった。両者をつきあわせることは、学説史をやるならば必要だろうが、わたしはその意欲はない。自然科学の教員として、複数の先人のひとりとしての Budykoの発想を参照するには、どちらか一方を、出典を明示してつかえばよいと思っている。わたしは今後も『気候と生命』をおもに見ることになりそうだ。

折りかえしのあとに 目次をつける。

== 目次 ==
内容紹介
はしがき
目次
第1章 序論
– 第1節 熱収支式
– – 水収支式
– 第2節 地表面の熱収支研究の概要
第2章 熱収支成分の気候学的計算法
– 第3節 純放射 (正味放射)
– – 全天日射量
– – 表面のアルベド
– – 長波放射
– 第4節 地表面と大気間での乱流顕熱交換 (顕熱伝達)
– 第5節 蒸発による熱放出 (潜熱伝達)
– – 地面からの蒸発
– – 水面からの蒸発
– – 地中・水中熱交換量
– 第6節 熱収支成分の決定精度
第3章 熱収支成分の地理的分布
– 第7節 放射バランス
– – 全天日射量
– – 吸収日射量
– – 有効長波放射量
– – 純放射量
– 第8節 熱収支
– – 潜熱伝達量 (乱流潜熱フラックス)
– – 顕熱伝達量 (乱流顕熱フラックス)
– 第9節 熱収支成分の年変化と日変化
– – 陸地での熱収支成分の年変化
– – 海洋での熱収支成分の年変化
– – 種々な気候条件での熱収支成分の日変化
第4章 熱収支と自然地理学的過程のエネルギー要因
– 第10節 陸地の熱収支と水収支との関係
– 第11節 熱収支と地理学的な成帯性
– – 地理学的成帯性と気候指標
– – 地理学的な成帯性に関する法則
– 第12節 熱収支と植生の発達条件
第5章 熱収支と土地改良工事の気象効果
– 第13節 耕地保護林
– 第14節 灌漑
第6章 地球の熱収支と水収支
– 第15節 地球の熱収支
– 第16節 水収支と水循環
結論
引用文献
訳者あとがき
索引

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