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科学
地球の6500万年の歴史は、私たちが未知の領域にいることを示唆しています。
最近の出来事が示すように、世界銀行でさえ将来の気候変動の軌跡を把握しようとしています。その方法は様々ですが、多くの組織は「気候感度」と呼ばれる指標に頼っています。これは少し大まかですが、シンプルです。CO2排出量が倍増した場合に予想される気温上昇の値を示します。
現在、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）はこの値を2～4.5℃と推定しており、最も可能性が高いのは3℃程度です。しかし、様々な研究でこの範囲にばらつきのある測定値が出ており、上限を特定するのは困難でした。現在、大規模な研究者グループが、過去の複数の研究の情報も取り入れながら、地球の過去に関する数百万年分のデータを検討しています。最終的に、グループはIPCCの推定値はほぼ正確であると判断しました。
大気中の二酸化炭素濃度が増加しても、気温は直線的に上昇するわけではありません。これは、吸収する赤外線光子の数で考えてみましょう。それぞれの光子は一度しか吸収できず、二酸化炭素分子を多く追加すればするほど、既存の分子がその光子を吸収する可能性が高くなります。結果として、二酸化炭素濃度が倍増するごとに、ほぼ同等の影響が出ると予想されます。
その影響とは一体何なのでしょうか？第一原理から計算することが可能です。既知の力とフィードバックをすべて気候モデルに組み込み、CO2濃度を2倍にして、平衡状態に達した後に何が生じるかを調べます。これはIPCCがこれまで採用してきた手法ですが、IPCCが用いる気候モデルによって得られる値は異なり、そのため推定値は2.1Kから4.4Kまで幅があります。
代替的なアプローチは、過去の大規模な気候変動期における地球の気候感度を測定することです。残念ながら、これらの推定値はIPCCの推定値と必ずしも一致するわけではなく、さらに残念なことに、両者は必ずしも一致していません。こうした不一致が、PALAEOSENSプロジェクトと呼ばれる大規模な研究者共同プロジェクトを促し、何が起こっているのかを解明しようと試みるきっかけとなりました。
歴史的再構築の問題の一つは、必要なデータが全て揃っていないという点です。氷床コアは過去約80万年分のデータを非常によくカバーしており、その中に閉じ込められた気泡は地球全体の大気の組成をある程度推定できます。しかし、氷床コアは局所的な気温しか正確に捉えていません。氷床コアの先へ進むと、必要なデータのほとんどを代理データに頼らざるを得なくなります。現状では、強力な温室効果ガスであるメタン濃度など、いくつかのデータについては、適切な代理データが存在しないのです。
もう一つの問題は、地球が動的なシステムであるということです。気温上昇に対する反応の中には、積雪の減少（太陽光を宇宙に反射することで冷却効果をもたらす）のように、かなり急速なものもあれば、はるかに緩やかなものもあります。例えば、海洋は巨大なヒートシンクとして機能し、何世紀にもわたって温暖化を遅らせることができます。そのため、長期的な平衡反応を特定することは非常に困難です。著者らが述べているように、「この[気候]平衡に達するまでのタイムスケールは長いため、…通常、平衡に達する前に強制力は変化します。」
さらに事態を混乱させるのは、さまざまな論文が気候感度を定義するために微妙に異なる方法を使用していることです。
そこで研究チームは、気候感度の単一の定義を用いて、既存の様々な研究を再分析し、温室効果ガスの変化に対する急速な気候応答と、気候が平衡状態に達するために必要な長期的な応答を区別しました。著者らは、急速な応答が気温変化全体の約3分の2を占め、通常は100年以内に発生すると推定しています。
再解析により、いくつかのことが明らかになりました。一つは、気候感度が時間とともに変化するということです。これは、大陸の配置が大気や軌道の影響とは独立して気候に影響を与えるという点で、ある程度は既に知られていました。今回の新たな解析では、この変動は氷床コアにも明らかになりました。氷床コアは、大陸がほぼ現在の配置であった過去80万年間のみをカバーしています。変化はわずか半ケルビン程度ですが、気候感度自体が地球の初期条件に敏感であることを示唆しています。
分析期間を6500万年まで延長した結果、著者らはIPCCの予測が正しい確率は約70%と算出しました。より具体的には、著者らの68%信頼区間は2.2Kから4.8Kの範囲でした。95%信頼区間はやや広範でしたが、IPCCの範囲を網羅していました。
しかし、さらに憂慮すべきことに、彼らは恐竜が絶滅した頃まで遡っても、現在のような時代は二度と訪れないと試算している。「現在の大気中の温室効果ガス濃度と、人為的排出による放射擾乱は、新生代におけるいかなる自然現象よりもずっと速いペースで増加している」。まさに未知の領域に足を踏み入れたようだ。
Nature、2012年。DOI: 10.1038/nature11574（DOIについて）。
ジョンはArs Technicaの科学編集者です。コロンビア大学で生化学の学士号、カリフォルニア大学バークレー校で分子細胞生物学の博士号を取得しています。キーボードから離れている時は、自転車に乗ったり、ハイキングブーツを履いて景色の良い場所に出かけたりしています。
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