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海水が蒸発して大気に運ばれた水蒸気は、上空で凝結して雲となるのですが、その際に「潜熱」を海面から上空に運んでいます。
二酸化炭素などの温室効果気体が増えることによって地球の気候が温暖化します。
温暖化が進むと、雨の分布が変化しますが、これらは非常に複雑な現象で、室内実験でこなせるようなものではないので、その変化の予測は簡単ではありません。
従って、二酸化炭素が増加して起こる気候変化を科学的に予測できる唯一の方法は、コンピュータを用いた「数値シミュレーショです。
また、温暖化にともなって海面水位が高くなるので、その予測もわれわれの重大関心事です。
蒸発の際に潜熱は海水から水蒸気に与えられ、水蒸気が上空で凝結して雲粒になる際には潜熱は空気中に放出されます。
その結果、熱が海水から上空の空気へ運ばれていきます。
この熱の移動は、温度分布を左右しますから気候に大きく影響しています。
水蒸気が凝結してできた雲は、また、放射の収支に影響して気候変化に寄与しています。
日なたでは暑く日陰が涼しいことからも分かるように、日差しの強い夏には、雲のない場所で気温が高くなり、日射が雲に遮られたところは気温が低くなります。
また、雲の無い夜間には、放射冷却で気温が下がります。
高温域と低温域との間の温度差が、気圧や気流の分布を左右したり、また、上昇気流を起こしたりするので、雲や降水の分布にも影響します。
温度変化にともなって海氷の分布も変わります。
さらに、風速の分布が変化すると、黒潮などの海流も変わって海面水温も違った分布に出されます。
寒く感じることがあります。
皮層を濡らしている水が蒸発するときに熱が必要であり、それを身体から奪うので寒く感じるのです。
このように、水などの液体が蒸発して気体になるときに必要な熱が潜熱です。
逆に気体の水蒸気が液体の水になるときには、潜熱が放これらの現象の変化にともなって、日射を吸収する割合や地表面から出ていく赤外放射が変化するため、地球への熱の出入りも変わって、温暖化の程度が異なったものになるのです。
このように、地球の気候が変化する仕組みには、大気のみならず海洋や雪氷などの間の非常に複雑な相互作用が含まれています。
数多くの複雑な作用をすべて取り入れなければ、温暖化の正確な予測ができません。
そのため、どうしてもスーパーコンピュータを用いた計算が必要になります。
複雑な気候変化を予測できる唯1の科学的な方法は、物理法則に基づいた「数値シミュレー数値シミュレーションと数値天気予報例えば、風が東風から西風に変化するのは、力が作用すると物体の速度が変わるという「ニュートンの運動法則」に従って、起こっています。
また、気温は、熱を加えると温度が高くなるという「エネルギー保存の法則」によって、変化します。
「雲物理学の法則」によって、湿度が100％に達すると水蒸気は凝結して雲粒となります。
このような現象を支配している物理法則は、すべて数式で表すことができます。
その数式をコンピュータにより答えを求めて現象を再現するのが、「数値シミュレーション」です。
数値シミュレーションと同様な方式を用いて、日々の天気が予報されています。
それは「数値天気予報」と呼ばれていて、現在、気象庁の発表している日々の天気予報は、主としてこの方法に基づいて行なわれています。
予報官の経験や「かん」に頼っていた昔の天気予報とは異なり、数値天気予報は科学の法則に基づいた合理的なもので、現在では世界各国の日々の天気予報の主流となっています。
昭和2年ころでは、前の晩に出された翌日の天気予報の成績は7点くらいでしたが、最近では8点を超える好成績です。
このように最近の日々の天気予報が、昔に比べて格段に良くなったのは、この数値天気予報が定着したからです。
気象庁へは、時々刻々、世界の全域から通信回線を通じて、世界の約7000か所の観測所の観測データが送られてきます。
これらのデータを、気象衛星や船舶のデータとともに、コンピュータで処理すると、低気圧や高気圧の場所やその強さなど、現在の世界全体の大気や海洋の状態が分かります。
この状態を出発点として、物理法則を表した数式をコンピュータで解くと、今日から明日や明後日までの気圧などの変化を計算できます。
その結果が、天気予報として発表されているのです。
気候の数値シミュレーションは、現在の実際の状況を非常によく再現しています。
2月から2月までの3か月平均の海面気圧の分布に関して、数値シミュレーションの結果と現状を比較したのが31です。
英国気象局の数値シミュレーションの結果で、気象局の数値シミュレーションによる計算結果であり、下は観測データに基づく実際の分布。
大気中の二酸化炭素が現在の2倍になった場合、気温が現状とどのように違うかについて、世界各国の約2の研究グループが数値シミュレーションを行なってきました。
地球全体の気測データに基づく気圧分布の実状です。
日本の気候に大きく影響しているシベリアの高気圧やアリューシャンの低気圧などがかなり忠実に再現されていることが分かります。
個々の等圧線の形は、計算結果と実状とで必ずしも一致していませんが、実際の気圧配置が年によって若干異なっていることを考えますと、この程度の差異は問題になりません。
数値シミュレーションは、このように、現在の状況を非常によく再現できていますから、「同じ手法を用いて、大気中の二酸化炭素が増加したときの状況を正確に計算できるので、地球温暖化の予測が可能だ」と考えるのは当然です。
いずれも温暖化を示していて、寒冷化を示すものは1つもありません。
そして、計算された地球全体の平均温暖化の程度は、1.9から5.2℃の範囲です。
これらの数値シミュレーションでは、深さ約100メートルまでの海洋表層と大気のみを考慮していて、深層海洋の影響は取り入れていませんでした。
深層海洋の状況が充分に知られていなかったからです。
深層海洋まで考慮すると、温暖化の程度は小さくなると考えられます。
その理由は、大気に比べて海水の「熱容量」が大きく、同じ熱量が与えられても海洋は温暖化しにくいからです。
世界の海洋の平均の深さは約4000メートルですから、深層海洋まで取り入れると、表層だけを考慮した場合に比べて温暖化の程度が小さくなります。
米国の海洋大気庁の真鍋淑郎をリーダーとする研究グループは、「地球温暖化に対して深層海洋がどの程度に影響するだろうか」また、実際に大気中の二酸化炭素は、年々連続的に増加しているので、「二酸化炭素が徐々に増加すると仮定した場合、温暖化はどのように進行するであろうか」という疑問に答える研究を、1980年代の末から進めました。
彼らは、二酸化炭素が毎年1％ずつ増加するという「漸増」条件で、数値シミュレーションを実施しました。
最近の大気中の二酸化炭素は、実際には毎年約0.5％ずつ増加しています。
メタン、1酸化2窒素、フロン、対流圏オゾンなど他の温室効果気体も増加していますので、実際の温室効果の増強は、二酸化炭素に換算して、年率1％にほぼ等しいと見てよいのです。
真鍋らは、この条件で百年分の変化を計算し、地球温暖化の数値シミュレーションの結果を求めました。
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