CO2濃度の変動は気温変動に遅れている（ラグがある）

科学的知見...

過去５０万年、地球の気候は長い氷河期の間に比較的短期な温暖化期間（間氷期）を経験してきました。大気中の二酸化炭素濃度は、氷河期の周期と一致した形で気温上昇とともに８０～１００ppm上昇しています。歴史記録を注意深くみれば、CO2が気温を１０００年あたりラグしてる。この結果は２０年前から分かっていた事ですが(Lorius 1990)、今でも混乱を招きます。温暖化はCO2増加を示唆するのか、それとも逆の因果関係なのか？答えは両方です。

 

図１：ボストークの氷コア記録からCO2濃度データ(Petit 2000)と気温変動(Barnola 2003)。

間氷期は大体１０万年周期訪れる。これはミランコビッチサイクルと呼ばれており、地球の軌道変化に起因されます。地球の軌道変化には主に三つあります。軌道の形状を指定する要素として、地球の公転軌道の離心率（eccentricity）は楕円形から円形まで変形する。自転軸の傾きは太陽と比較して23°あたり。この自転軸の傾斜角（obliquity）は22.5°～24.5°の間を振動する。地球が軸を回転していると、歳差運動（precession）が起き、軸の向きは北極星から織女星の間にぐらぐらする。

 

図２：軌道変化は主に三つの要因がある。地球の公転軌道の離心率(eccentricity)と自転軸の傾きの周期的変化(obliquity)、さらに自転軸の歳差運動(precession)。

この三つの要因により、長期的に地球にかかる日射量が変動する、高緯度地域では得に。例を挙げると、1.8万年前、南半球に当たる日射量が春季に上昇した。それによって南極の海氷は後退し、南半球の氷河が融解しだした(Shemesh 2002)。氷の減少によって正のフィードバック効果が生じ、氷からのアルベド効果をも減少しました。これは温暖化を加速しました。

南極海が温まると、CO2の水への溶解度は低下します(Martin 2005)。海洋はそれによってCO2を大気へと放出する。深海がどうCO2を放出するか正確なメカニズムはまだ分かっていないが、海洋における鉛直混合と考えられる(Toggweiler 1999)。このプロセスは８００～１０００年かかり、CO2濃度は１０００年あたりの周期で上昇していると観測されてる(Monnin 2001, Mudelsee 2001)。

海洋からのCO2ガス放出はいくつかの効果があります。大気中のCO2上昇は本来の温暖化を増幅させます。比較的弱いミランコビッチサイクルからの強制力では、最近の氷河期を終了させた劇的な気温変動を説明するためには不十分です。しかし、CO2の増幅効果は観測した温暖化と一貫してます。

南極海からのCO2は大気とも混合し、北の気候をも温暖化させます(Cuffey 2001)。熱帯海洋堆積物からの記録では熱帯地方の温暖化が南極温暖化と同じ時期におきてる事が分かってます、CO2上昇と同じ時期です(Stott 2007)。グリーンランドの氷コアによれば、北半球の温暖化は南極CO2上昇をラグしています(Caillon 2003)。

CO2が温暖化をラグしているのを人為的温暖化の反証として挙げるのは、ミランコビッチサイクルの理解不足をあらわにしてます。査読された研究を検討してみればいくつかの結論にいたります：

• 退氷期はCO2ではなく、軌道変化によるもの。
• CO2は温暖化を増幅させ、近年の温暖化は軌道変化では説明できない。
• CO2は地球全体に温暖化を広める。

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