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All IPCC definitions taken from Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Annex I, Glossary, pp. 941-954. Cambridge University Press.

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過去にも加速度的な温暖化は起きている(中世)

科学的知見...

自然起源の気候変動をたどってみると、気候はエネルギーインバランスに敏感なのが立証されています。地球の熱が蓄積するにあたって地球気温は上がります。現在、二酸化炭素は人為的温室効果によって気候にエネルギーの収支バランスを崩しています。歴史的気候変動は二酸化炭素からの気候感度をより根拠づけます。

懐疑論...

地球の気候は私たちが二酸化炭素を大気に垂れ流す以前にも変動がありました。ヨーロッパでは中世の方が暖かかったのです。18世紀は気温が寒冷し、「小氷期」とも呼ばれていました。もっと遡ると、地球は現在の気温よりも高かった時期があります。つまり現在の温暖化は本当に人為的なのか?

地球温暖化の議論に関わってる人達全員が同意できる事が一つあるとすれば、それは過去の気候は自然に変動していたという事です。産業革命が起こるずっと前、地球は寒冷期と温暖期を繰り返し経験してきました。この事実を用いて、現在の温暖化も全て自然現象だと論ずる方も少なくありません。この推論は査読を得ている科学的知見とは正反対です。

気候は次の原理に基づいています:気候に熱を加えれば、地球気温は上昇します。逆に言えば、気候の熱が抜ければ気温は下がります。例えば地球のエネルギー収支が正の方向を示してるとしましょう。つまり地球に入ってくるエネルギーの方が宇宙へと放射するエネルギーより高いという事です。このプロセスを放射強制力と呼ばれ、正確には「対流圏の上端(圏界面)における平均的な正味の放射の変化」と定義されてます。地球が正の放射強制力を経験すると、気候に熱が蓄積し、地球の気温上昇が起きます(もちろん単調にではありません。内部変動性からのノイズが気温上昇のシグナルに加算されます。)。

気温は放射強制力によってどれだけ変化するか?変化の具合は気候感度によって異なります。気候感度が高い程、気温の変化が強くなります。気候感度の最も一般的な考え方は、空気中の二酸化炭素を二倍にしたら全球気温がどれだけ変化するかどうか。二酸化炭素によって吸収されたエネルギーは太陽放射伝達コードを使って計算できます。算出した感度は衛生と地表からの測定を使った実験で立証されています。二酸化炭素量を二倍にした時の放射強制力は3.7 Wm-2です(IPCC AR4 Section 2.3.1)

なのでCO2倍増の気候感度とは、3.7 Wm-2の放射強制力から来る全球気温の変化と同じ意味です。もちろんこの強制は二酸化炭素意外にも、エネルギーインバランスを起因する因子であれば気候に影響を与える事ができます。

CO2倍増でどれだけ地球が暖まるのでしょうか。フィードバック機構が無い世界であれば、全球気温は1.2℃上昇します(Lorius 1990)。しかし気候を変化させる正と負のフィードバック効果が存在するので、しっかりと両方考慮しなければなりません。一番強力の正のフィードバック効果が水蒸気。気温が上昇すると、大気中の水蒸気が増えます。水蒸気は温室効果ガスなので、温暖化効果をより強くします。逆に水蒸気の上昇は雲の増加を促進させ、負のフィードバックとなる確率が高いのです。

では正味のフィードバックは何か?気候感度は観測データから算出する事ができます。気温の記録と放射強制力のデータを全面的にみて、気候感度が比較できます。図1に今までの気候感度のリサーチを要約したものです(Knutti & Hegerl 2008)

Instrumental Period ~ 計測機器からのデータ(過去150年)

Current mean state ~ 現時点での平均気候の状態

General Circulation Models ~ 全球気候モデル

Last millennium ~ 過去千年

Volcanic eruptions ~ 火山噴火

Last Glacial Maximum, data ~ 最寒冷期、データ

Last Glacial Maximum, models ~ 最寒冷期、モデル

Proxy data from millions of years ago ~ 何百年前の気候データのプラクシー(年輪など)

Expert elicitation ~ 専門家の主観

Combining different lines of evidence ~ 根拠を統合すると

図1:それぞれのエビデンスから見い出した気候感度の分布図。円の中が最も可能性が高い数値を示す。可能性が高い数値は太い横棒の中に入る(66%以上の確率で)。そして90%以上の確率で気候感度は少なくとも細い横棒の中に入る。破線は上限がしっかりと制約されていないという事。×マークは異常値。グレーの棒線はIPCCの可能性が高い範囲(2~4.5℃)、細い黒線は最も可能性が高い数値を示す(3℃)。

計測機器のデータ(つまり過去150年)に基づく気候感度の推定値はたくさんあります。いくつかの研究は20世紀に観測された表面と海洋の温暖化を用いて放射強制力の推定を出しました。様々なメソッドが使われています:簡易気候モデル、中程度に複雑な地球システムモデル、統計モデル、エネルギーバランスモデル。放射収支を分析するために衛生データも使ってます。

最近では20世紀の火山噴火からの効果や古気候復元を使った最寒冷期の検証などを行っています。

これらの研究を総合してみましょう。数々の独立した研究が様々な期間を検証し、様々な分析方法を使って、気候に関連する様々な自然と人為的作用をみてきました。結果、一貫して3℃の気候感度という数値に収まっています。

結合したエビデンスによれば、放射強制力からの正味フィードバックは有意に正の方向を示しています。気候感度が凄く高い、もしくは凄く低い、という根拠は乏しいです。

CO2によって地球に熱が蓄積されてきています。CO2の放射強制力は高い理解を得ていて、経験的観測でも立証されています。熱の蓄積から来る気候応答は気候感度によって決められます。

皮肉にも、懐疑派が過去の気候変動を持ち出すと(人為的温暖化批判のために)、実際には高い気候感度と正の正味フィードバックの根拠を呼び出しているのです。より高い気候感度はCO2強制が根源のより大きい気候応答を意味します。過去の気候変動は現在の地球温暖化の大部分は人為的だという証拠を与えてます。

Translation by apeescape, . View original English version.



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