第５回

環境サイエンスカフェ

テーマ 「気候変動の科学・その５」～太陽活動と気候変動：太陽から黒点が消えた日～
講 師

多田隆治 さん ＜古環境学者＞

日時2011 年 10 月 26 日（水）18：30～20：00

会場

サロン・ド・冨山房 Folio

参加者

東京大学理学系研究科 教授

３8 名

多田先生：こんばんは。今回がシリーズ５回目のまず始める前に、太陽活動が気候変動を引き起こ

最終回です。このシリーズを始めたときは、２回す可能性が十分あるのだと、要するに、太陽が気目、３回目でお客さんがいなくなったらどうしよ

候変動を引き起こすのだということを信じていら

うかなと、かなり不安だったのですが、こうしてっしゃる、そう思っていらっしゃる方、手を挙げ

何とかお客さんの数も減らずに最後までたどり着ていただけますか。半分以上ですね。では、逆に、きました。何となく名残惜しい気持ちもあるので

そんなことはあり得ない、もしくは、ほとんど影すけれども、ほっとしている部分もあります。

響なんかないと思っている方は、どのぐらいいら

早速、今日のお話に入っていきたいと思います。

っしゃいますか？手を挙げていただけますか。一

今日は「太陽活動と気候変動」のお話をします。

人、二人ぐらいですか。はい、どうもありがとう【図１】これはかなり皆さん興味がおありの方がございました。

多いみたいで、アンケートでもかなり熱の入ったがわたしにどのように説得されるのかがちょっと質問がありました。

楽しみです。まず、きょうのお話では、太陽のこ

今日の話の終わりまでに皆さんとを知らなければ始まりませんので、太陽の活動というのはどのように起こっていたのか、それがどのように観測されていたのかという話を最初に簡単にします。今から 30 年ぐらい前は、太陽活動が気候変動に関係しているということを言うと、その当時の気象学者の人に鼻でフンと笑われてしまい、まともな科学者はそんなことは考えない、という時代でした。それを徐々にひっくり返していったというか、太陽活動と気候変動の関係を世の中に知らしめてきたのは、実は現在の観測より【図１】

1

も古気候の記録をもとにしたいろいろな研究だったのです。過去の太陽活動がどうやって分かるのだろう？これは結構不思議な話なので、ちょっと難しいかもしれませんけれども、先ず、このお話をします。次に、観測衛星が 1979 年に最初に打ち上がってからもう 30 年以上たちますので、観測記録がだんだん積み上がってきた結果、太陽活動と気候との関係がだんだん見えてきたというお話しします。そして最後に、では、太陽活動と気候が具体的にどういうメカニズムでつながっているのかというお話をして終わりたいと思います。
【図３】
S0(1-A)πre2 = α4πre2Ie
ここで、左辺は地球が受ける太陽のエネルギーで、
S0 は太陽定数、A は反射率（アルベドと言います）、
πre2 は地球の断面積です。一方、右辺のαというのは、後で説明しますけれども、射出率です。そして、4πre2 は表面積、Ie は地球からの長波の放射です。この式の慮編をπre2 で割って、Ie= σTe4(Teは地表面温度、σはステファンボルツマン定数で、5.67 x 10-8 Wm-2K-4）を代入すると、【図２】

S0(1-A) = α4σTe4

いつもは、最初に復習をするのですけれども、これに、S0（太陽定数） = 1380W/m2,

きょうは前回の復習ではなくて、第１回目の復習ベド） = 0.3, α（射出率） = 0.62（温室効果） ををします。
【図２】それには理由があります。第１代入すると Te= 288 K（=15℃） となります。

回目に、地球の表面の温度はどうやって決まるの

この式は、「地表面温度（Te）は、基本的には太かという話をしました。具体的には、「太陽の光が陽の明るさと、アルベド（反射能：当たった光の地球に当たる面積は地球の断面積に等しく、太陽何割を反射するかということです。）、それから、から地球に供給されるエネルギーは、太陽の明るさ（太陽定数）ｘA（アル射出率（α：温室効果の程度を表します。）の三つ

地球の断面積で与えられる。

で決まっている。」と言う事を意味します。射出率

一方、地球は、こうして受けた太陽エネルギーを、について、もう少し説明しておきますと、地表か黒体放射といって、自分の温度に対応した長波長

ら放射されたエネルギーのうちどのぐらいの割合の電磁波を地球の表面全体から放出する事によりが地球外に出ていくか、その割合を示しています。

バランスさせて、地表温度を一定に保っている。」

これら 3 つの値は、変わり得る値です。A やαという放射平衡のお話しです。地表温度というのが変わり得るというのは、よろしいでしょう。一は、地球が受けているエネルギーと出すエネルギ
ーのバランスで決まっているのだということです。
つまり、地球が太陽から受けるエネルギーと地方、太陽の明るさというのは、通常は一定だとしているわけですが、実は変わるのです。では、これがどのぐらい変わるのか、それがどのぐらい温球が放射するエネルギーがイコールとして計算し度に影響を与えるのかというところから考えていてやればいい。それが次の式です。
【図３】

きたいと思います。
2

まず、太陽の活動は、どのように変わってきたら」なのです。
【図４】通常、黒点は、太陽を見れのかという話から始めたいのですが、ここで質問ばすぐに見えるからご存じですよね。でも、実はをさせていただきます。太陽活動といえば、皆さ

黒点以外に「白斑」というものがあるのです。こんは太陽黒点の変化を思い浮かべられると思うのれは、よく見ると太陽の黒点の周りに存在する、ですが、では、黒点が多いときと少ないときで、太陽がより明るい部分。そういう意味で、黒点がどっちのほうが太陽は明るいのでしょうか？

多いということは太陽の活動が激しいと言える訳ですが、活動が激しいとはどういうことかという会場：多いとき。

と、太陽の表面付近でのガスの対流が強くなっていると言う事です。黒点の中心は温度が低くて暗多田先生：多いときのほうが明るい。それは正解

いのだけれども、その周りには、それを補って余なのですけれども、でも、衛星が飛ぶ前の、今かりある大きさと数の白斑がある。
【図５】で、黒点

らたかだか 40 年ぐらい前には、どっちが明るいかと白斑それぞれの、太陽の明るさに対する寄与をという議論があったのです。それは何故かという見てみると、黒点が暗くなっている時には白斑のと、黒点と言うからには黒いわけですよね。太陽ほうが明るくなっていて、この両方を足すとトーの一部が黒くなっているということは、その分だ

タルでは明るくなっているということなのです。

け太陽の明るさは低くなるのではないかという考えがあったのです。答えは「黒点が多い方が明るい」なのですけれども、では、何故、黒点が多い
ときのほうが太陽が明るいのか。それについては
いかがですか？
会場：黒点が多いときは、太陽の活動が活発になるときだと聞いたことがあるのですけども。
多田先生：そうなのですけれども。太陽活動が活発だと言う意味は？ほかにどなたか、ご意見あり
ませんか。

【図５】
こういうことも最初のころはなかなかわからなかったのですね。だから、その当時は本当に黒点が多いほうが太陽が明るいのか暗いのかが議論になったのです。何でそれが分からなかったかとい
うと、地球には大気があって、それが太陽光を散乱したり吸収したりするものですから、地表から測っている限りは、その影響のほうが太陽活動による明るさの変化より大きかったのです。それでなかなか分からなかった。
その後、1979 年に衛星が打ち上げられて太陽の【図４】

明るさの観測が始まって答えが出たのですが、太答えは、「黒点が多い時には白斑も多く、それが、陽の黒点周期、いわゆる 11 年周期に対応して太陽

黒点の暗さを埋め合わせても余りある位明るいかの明るさは何パーセントぐらい変わっていると思3

われますか？ 10％変わっていると思う人はいな

確立してやれば、黒点を使って太陽の明るさの変いでしょうね？１％より高いか低いか。１％ぐら

化をもっと過去まで遡れる。そこで、黒点数と太いだと思う人、手を挙げてください。

陽の明るさの間の関係を求めると、そこそこきれ

ああ、結構いらっしゃいますね。

いな関係があって、黒点が多いほど太陽は明るい

では、0.5％ぐらいだと思う方。はい。

という関係が導き出されたというわけです。
【図 7】

では、0.1 あるいはそれ以下と思われる方は。
大体三分されましたね。数としては１％ぐらいという方が３分の１ぐらいで、0.5 ぐらいというのが３分の１で、0.1 というのが３分の１ぐらいですね。その答えはというと、これが先ほどお話しした衛星の観測の結果です。
【図６】

【図７】
これがヒントになるのですが、そうすると、黒点の数の変化を調べることで太陽活動がどういう周期で変化したかのかが分かってくるわけです。
では、太陽はどのぐらいのタイムスケールで変化したとお思いでしょうか？

【図６】
衛星は寿命があって、数年ごとに新しい衛星を打ち上げるわけですが、それぞれの衛星が持っている測定器は、実は微妙に値がずれている。それをキャリブレーションすると言うのですけれども、
要するにどのぐらいずれているかを補正して最終的に１つの太陽の明るさの変動曲線を描くわけです。図の曲線で細かくたくさんギザギザしているのは何が原因かというと、太陽の自転が原因なのですね。太陽の黒点が地球に向かったほうに来るか、それとも裏側に隠れるか、そういったことが【図８】

原因でこのギザギザ生まれます。このデータは【図８】は、過去約 400 年間の太陽黒点数の変1979 年から 2000 年までの記録ですけれども、そ化です。図を見てお分かりだと思いますが、一番れをスムージングすると、いわゆる 11 年の周期で周期が短く、明確な黒点数変動が、11 年周期の変大体 0.1%くらいの振幅で変化します。0.1%という化です。実は、一般に 11 年周期と言われていますのは大したことはないですよね。

が、その周期は正確には 11 年とは限らないのです。

ついでにお話ししておくと、黒点数というのは、短い場合で８年から９年、長い場合で 12 年ぐらい

衛星が打ち上げられるずっと前から観測がされてです。実は、その周期の長さが太陽の活動に関係いるわけです。それと太陽の明るさの間の関係をしていると言われており、長い時期に太陽活動が4弱まっていることが分かってきました。

なかったのかとい事がなかなか分からないわけで

図を見ると、確かに 11 年周期というのは非常にすね。それをエディさんが、一生懸命調べて、太顕著に見えますが、それ以外にもう少し長い周期陽を観測する人はいたのだけれども黒点がほとんが見えます。約 11 年周期の上に来るのが、大体どなかったのだということを突きとめたのです。

88 年ぐらい。これもぴったり 88 年というわけで同時に、ヨーロッパの気候のいろいろな記録をはなくて、88 年を中心に 80 年から 100 年ぐらい調べると、例えばこれはテムズ川が凍ったと言わの間で変化しているらしいのです。更に長い周期れる時期の絵なのですが、どうもマウンダー極小もあるように見えますが、記録が短すぎてはっき期と合っているらしいということを見い出して、りしません。

「サイエンス」というアメリカの有名な科学誌にさらに、西暦 1650 年～1700 年ころにかけて、論文を書かれたのです。これをきっかけに、太陽

太陽の黒点がなかった時期が見られます。これを活動と気候変動の関係が話題に上り始めたのです。

「マウンダー極小期」と呼ぶのですが、太陽から

しかし、まだまだ反対する人のほうが多くて、彼

黒点が消えた時代として有名です。このマウンダ

は、その後何年もかかって、その考えを徐々に広ー極小期が、実はヨーロッパの小氷期と呼ばれるめていったのです。

時代と合っているのではないか、そういう話を、わたしも、この方が 1990 年ぐらいに日本に来少なくともちゃんとした科学誌に初めて書いたのられたとき、お会いしていろいろお話を聞きましが、ジャック・エディという方です。
【図９】

たが、非常に熱心で、人のいろいろな話をよく聞かれる方でした。そうやって情報を集めながら一
つ一つ証拠を固めていったのです。
先ほど太陽の明るさの変動幅は 0.1％というお話をしましたが、よく考えれば、たかだか 30 年の衛星記録ですよね。一方、二つ前のグラフでは 80年周期とか、ひょっとしたらもっと長い周期があって、太陽の黒点が全然ない時代もあった事を示しました。では、黒点が無くなった時には、太陽の明るさはどのぐらい減り得るのでしょう。そういうことを考える人がやはりいるのです。これに関してはどのぐらい変わると思いますか？例えば、【図９】0.2％ぐらいは変わるのではないかとお思いの方

この方は天文学者、太陽物理学者なのですが、は手を挙げてください。

気候にも興味を持って、小氷期に関するいろいろ

３～４名ぐらいですか。では、0.3％ぐらいは？

な文書記録を調べた。実は先ほど、黒点数の記録

では、0.5％ぐらいと思われる方はどうですか？

は 1600 年までたどれるという話をしましたが、はい、どうもありがとうございました。

西暦 1700 年以前は記録が飛び飛びになり、ある

これも正解は、わからないのです。現在分かっところである期間、僧侶などが記録し、その人がている範囲でどういうことが言われているかをご死んでしまうと記録が途切れて、別のところでま紹介します。その一つが、太陽に似た星を見つけたそういう記録がなされる。それらをつなぎながてそれを観測し、それがどのぐらい明るさを変えら一生懸命調べる。そうすると、西暦 1650 年～

るのか、その変えるときの様式がどうなっている

1700 年ころにかけては、黒点の記録が見つからなのかというのを調べる研究です。
【図 10】い。しかし、記録がないのは、たまたまそれを記

特に、太陽と質量、年齢も似た星を探してきて録する人がいなかったのか、本当に太陽に黒点が見ると、大抵はやっぱり太陽みたいに明るさを変5化させているのです。
11 年とは限らず、数年とか、昇です。無視はできないですが、とても大きい値

短いのになると数カ月ぐらいの周期で変化していとは言えないですね。

る星もあるのですが、そういう中でほとんどまた

こういうことで、太陽の明るさが 0.1％ぐらい変たきのない星があるわけです。では、そういう星

わっても、あうるいはマウンダー極小期のようながどのぐらい暗くなっているかという比較をして無黒点状態になって明るさが 0.24%下がっても、推定した値が 0.24％ぐらい暗いのです。更に、そ地表面温度には余り影響しないという考え方が、れ以外の暗くなる理由ををいろいろ考えて全部足1980 年から 1990 年ぐらいには支配的だったので

すと 0.35%ぐらいになるのです。結局、妥当な値す。だから、太陽活動が気候変動を引き起こしてというのは多分 0.24％くらい、どんなに頑張っているという主張をしても、なかなか受け入れられも 0.35％ぐらいよりも変動させるのは難しいといなかった。

うのが結論です。もちろんこれは比較恒星学、要するに太陽と似た星と比較してどうなっているかという類推ですが、ある程度は根拠があるということです。マウンダー極小期というのは活動がない状態に相当すると考えると、0.24％低下したとなるわけです。

【図 11】
ここまでを一応まとめますと、太陽の明るさは、総放射量でいくと、0.1％ぐらいしか変わっていな
い。かなり多めに見積もったとしても 0.3％ぐらいでしょうということです。放射平衡でこれを考えると、地表面温度を 0.07℃、最大で 0.25℃ぐらい【図 10】

しか変化させることができないという事です。太

実は、衛星観測データ、特に太陽の明るさの変

陽活動が気候に影響を与えるという考え方は、こ

動幅が 0.1％しかないというデータが 1980 年代にのような理由で当時の気象学者の人たちには受け出てきて、それが、「気象学者が太陽は気候にほと入れられなかったのです。

んど影響しない」という主張を強くした理由なの

一方、古気候学者達はエディさんの主張に耳をです。どういうことかと言うと、先ほどの放射平傾けて、太陽活動と気候変動の関係を探り始めた

衡の式で、太陽の明るさが 0.1％変わると地表温度のが、やはり 1970 年代からです。これにはいろがどのぐらい変わるのかという計算をしたわけでいろ理由があって、堆積物の縞、年輪みたいなもす。さっきの放射平衡式に 0.1％だけ増やした太陽のですが、の厚さを測ると、どういうわけか 11 年

定数を代入して計算した場合の、地表面温度の増周期がよく出てくるのです。そういうことが一つ加はわずか 0.07℃。ほとんど変わらないのです。

のきっかけなのですが、古気候学者が太陽活動と太陽の明るさが 0.1％変わっても、地表面温度には

気候変動の関係に興味を持ったもう一つの理由は、ほとんど影響しない。では、大きめの値、0.3％で過去の太陽活動の変動を復元する方法が開発され計算したらどうかというと、それでも 0.25℃の上てきた事です。そういう方法が手に入ると、やは
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りそれを使って、過去の気候変動と比べてみたく

スペクトル分布の変動です。この【図 12】太陽光なるわけです。そういう研究が 80 年代ぐらいからのスペクトルを示します。横軸が波長で、左側が始まりだしたわけです。

紫外領域、右側が赤外領域、一番高いピークのとということで、次に、過去の太陽活動の復元法

ころが可視領域です。縦軸がエネルギー、明るさのお話をします。過去の太陽の活動は、一体どのを示します。現在の太陽というのは、この黒線でように復元するのでしょう。質問が、あまりに漠示したようなスペクトル分布を持っているわけで然とし過ぎているので、その前に、太陽活動の変す。地球に届くエネルギーの大半は、可視領域の動というのは、先ほどは総放射量の変動としてお光が担っています。では、太陽が明るくなると、話ししましたけれども、それ以外にどういう形でこれがどう変わるのでしょうか。最初は、どの波表れ得るのでしょうか、と言う質問をします。か長も同じように、例えば 0.1％強くなったり、弱くなりマニアでないとご存じないかもしれないのでなったりというふうに考えていたのですけれども、すけれども、いかがですか？

そうではないということが分かってきました。それが１番目の点です。それはどういう意味がある

会場：フレアとかプロミネンスみたいな形で、太のか、次に説明しましょう。

陽から出てきたプラズマの流れ、太陽風の強さとか。
多田先生：いいですね。太陽風が出てきましたね。
結構いい線をついています。
会場：太陽の磁場が弱まったり強まったりして、ほかの星に影響がいくと思います。つまり、地球に異常が起きて、放射線量とかが増える。
多田先生：そうですね。それが過去の太陽活動【図 13】の変動を復元する原理の中核的な役割をするので次の【図 13】は、横軸が 1979 年から 1995 年

す。では、ここでは、太陽活動に伴う重要な変動までです。いろいろなカーブがありますが、何かを二つお話しします。

というと、色々な波長ごとの太陽の明るさ、スペ
クトルの強さの変動を示しているのです。光の波
長が 200 から 250 ナノメートルというのは我々の目では見えない紫外線の領域です。図の下に行って 400 ナノメートルになると、ぎりぎりで人間の目で見える領域に入ります。例えばこの 200 から
250 ナノメートルという領域では、太陽活動が最大のときと最小のときで光の強さが４％ぐらい違うのです。一方、トータルでは、さっきも話しましたように、0.1％ぐらい。そして、その中間の 300～400 ナノメートルの領域だと 0.25％くらい。す【図 12】

なわち、太陽放射のエネルギーの大半を担う可視

先ず、一番目の変動ですが、それは、太陽光の領域での変化はほとんどないのだけれども、紫外
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領域、実は赤外領域もそうなのですけれども、で

上層大気の分子とぶつかって、それをこわすのでは変化の割合が大きくなるのです。紫外領域の光す。

の寄与は、エネルギーの総量としては微々たるものですが、今問題にしているのは、変動の割合なのです。紫外領域での変動は、割合としてはすごく大きい。それが実は重要なのです。

【図 15】
図では、宇宙線が大気中の酸素や窒素にぶつかって、これをバラバラにするのです。そして、そこで出た中性子がまた窒素とぶつかったりすると、【図 14】

炭素 14 などを作り出す。炭素は、普通は分子量が二番目の変動は、地球に到達する宇宙線の強度

13 か 12 ですよね。14 というのは放射性の炭素での変動です。実は、太陽にも磁場あり、その強さす。放射性ですからどんどん崩壊して数が減ってや空間パターンは、太陽活動に伴って変化します。

いくわけです。炭素 14 は、何に使うので有名です

その太陽の磁場が、太陽系外から太陽系に入ってか。

来ようとする宇宙線、「銀河宇宙線」というのです
けれども、を防いでいるのです。【図 14】磁場が会場：古いものの年代測定に使う。

強いと、宇宙線を曲げて、太陽系の中に入って来ようとするのを妨げる効果が強まります。逆に弱多田先生：そうです。年代測定に有効だというの

くなると、銀河宇宙線がたくさん入ってくるようで、土器とか人骨とかの年代を測る道具に使われになる。この現象が、実は、過去の太陽活動を知ています。というわけで、実は宇宙線がたくさんる手がかりになるのです。

入ってくると、大気中で炭素 14 がたくさんできる

まず、銀河宇宙線とは何なのかというと、基本のです。ベリリウムという分子についても同じよ

的に 90％が陽子、10％がα線、あとβ線、γ線がうなことが起こって、ベリリウム 10 という分子がほんの少しずつというもので、超新星爆発などで作られます。それらが、過去の太陽活動を復元す作り出されるのです。それが太陽系外の宇宙からる際に利用できるのです。

飛んでくるのですが、それが太陽系内に入ってく

ついでに、ここでもう一つお話ししておくと、るのを、太陽磁場が防いでいるのです。完全に防地球の表面で銀河宇宙線が入ってくる量を測るといではいないのですが、太陽活動が強いとより防いう場合、実は中性子を計っているのです。それ

御が強くなり、弱くなると防御が弱くなるのです。

を基に、入ってくる宇宙線の強さを推定している

その結果、地球に入ってくる銀河宇宙線の量が変のです（【図 16】の左）。

わってくるのです。

先ほどから太陽活動が地球に入ってくる銀河宇

では、銀河宇宙線が地球に入ると何が起こるの宙線の量をコントロールしているという話をしてでしょうか？次の【図 15】にあるように、地球のいますが、それの証拠は何かという話をします。
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次の図の上のオレンジ色で書いたグラフが太陽黒ば、その変化を調べることによって太陽活動の変

点数の変化で、横軸が 1960 年ぐらいから 2008 年

化を見ることができる。それが原理なのですけれまでです。そして、下のグラフが、中性子計で測ども、一つ問題があります。何かというと、炭素っている中性子入射量です。この量が、宇宙線の14 にしてもベリリウム 10 にしても、時間ととも入射量を反映しているのです。

に崩壊していくのです。例えば今ここに 1000 年
前の木の年輪があるとしますよね。その中の炭素14 の濃度を測っても、それは、その年輪ができた
ときの炭素 14 の濃度ではないわけです。では、どうしたら良いでしょうか。
会場：半減期から逆算することはできないですか。
多田先生：逆算することができます。その為には何が分かればいいですか。
会場：別の方法で年輪の年代が分かっていれば、【図 16】

逆算して、その年輪が出来た時の濃度が求められる。

2 つのグラフを比較すると、中性子入射量にも11 年周期の変化が見えるだけではなく、そのピー

多田先生：そうです。正解です。年輪を数えれば、

クの高さとか形も太陽黒点数変動とかなり似た形

その年輪が何年前の年輪か分かりますよね。それで変化しているのがお分かり頂けると思います。

の現在の炭素 14 の濃度を測ってやって、その年輪

それから、その変動の幅というのは実は結構大きが出来てから今までに崩壊した分だけ補正してもいのですね。
極大値が１万に対して極小値が 8,000との値に戻してやると、その年輪ができた当時のですから、変動の割合としては 20%を越えます。

炭素 14 の濃度が分かるのです。そういう方法での

実は宇宙線の地球への入射量の変化の割合は大き

炭素 14 濃度の初期値の推定が 1970 年ぐらいからいのです。

始まりました。ベリリウムでも同じような方法がさて、こうして、銀河宇宙線が入射して、大気使えます。但し、ベリリウムは年輪には入っていの上層で大気分子に衝突して炭素 14 やベリリウ

ないので、氷を使うのです。グリーンランドや南ム 10 などを生み出す事、地球に入射する宇宙線量が、太陽活動の影響を受けて変化する事が分かってきたわけです。では、過去の太陽活動の変化というのはどうやって復元することができるでしょうかというのが次の質問なのですけれど、これを正確に答えるのはかなり難しいと思います。大まかな答えで結構ですが、いかがでしょうか。
先ほど、例えば炭素 14 の生成率というのは、太陽活動が強いときは少なくて、弱いときは多いという話をしましたよね。だったら、過去に遡って、それを測ってやればいいわけです。過去のある時【図 18】

期の大気中の炭素 14 の濃度を測ることができれ
9極の氷床の氷の縞を使って年代を推定する方法を

つを重ねてやると、完全ではないですが、そこそ使います。
【図 18】

こ重なっているのが分かると思います。

今お話ししたのはちょっと複雑な話なので復習を兼ねてもう一度ご説明しますけれども、銀河宇宙線というのは、基本的にはランダムに宇宙空間を飛んでいます。それが太陽系に入ってこようとするのですが、そのときに太陽の磁場活動や太陽風によってこれが防がれる。要するに、太陽活動が強いかどうかが、銀河宇宙線の入射量を決めているのです。
実は地球の磁場の変化も銀河宇宙線の入射量に影響します。ただ、地球の磁場というのは 11 年周期の様な短いタイムスケールでは余り変化せず、【図 19】

もっと長いタイムスケールで変化するので、数年こういうふうにして、炭素 14 の濃度がどのぐらい～数百年いう短いタイムスケールでは影響がない

変わるのが、太陽の黒点数でいえばどのくらいにことが分かっています。数百年より長いタイムス

対応しているかを換算するのです。それがこの図

ケールになると、評価する必要が出てきます。

の意味するところで、観測値が存在する期間で、上層大気に銀河宇宙線が入ってくると、炭素 14

炭素 14 やベリリウム 10 の濃度がどれだけ変わるとかベリリウム 10 と言った「放射性核種」が大気のが、太陽の明るさがどれだけ変わるのに対応しの上層で生成されます。そのうち、炭素 14 のほうているかという比例係数を求めてやり、その関係

は、これは CO2 中の炭素となって、大気の中で拡を基に年輪や氷に記録された炭素 14 やベリリウ

散して均一化します。それを植物が光合成によっム 10 の濃度変化から、過去の太陽活動の変化を復て年輪に取り込んで固定するわけです。ベリリウ

元するのです。

ム 10 のほうは、形成されるとすぐにエアロゾル

そういう目でもう一回この図を見てみますと、（微小な液滴）に取り込まれて地表に落ちてきます。これが氷床中に不純物として混入しますので、それを測ることができます。だから、先ほどの原衛星での観測に対応した現在の振幅に対して、例
えばマウンダー極小期の振幅は２倍弱です。先ほどご紹介した比較恒星学的推定では、2.4 倍でした

理で、ベリリウム 10 とか、炭素 14 の濃度を、年ので、そこそこ合っていることが分かります。

輪を１年１年、過去にさかのぼって測ってゆくことによって、過去の太陽活動を復元することができるというわけです。
そのためには、現在測られている太陽放射量や宇宙線入射量と炭素 14 やベリリウム 10 の濃度との間で換算式を立てる、要するに炭素 14 の濃度がどれぐらい変化すると、それは太陽活動の明るさの変化にしてどのぐらいに当たるのかという関係
式を立てる必要があるわけです。それらの関係を示したのが次の【図 19】で、青が中性子の入射量の変化、つまり銀河宇宙線入射量の変化を示した【図 20】

ものです。赤が黒点数の変化、グレーでシェード

今では炭素 14 やベリリウム 10 の濃度変化が過を掛けたのが、炭素 14 の濃度変化です。これら 3
10

去 9000 年まで復元されています。
【図 20】の赤線

過去 9000 年を通じて 0.2％程度ということが推定

は炭素 14、青線はベリリウム 10 の濃度変化を示できるわけです。

しています。図では、それぞれの長周期の変化は取り除いているのですが、両者の変動がよく合っていることが分かります。この様に二つの独立した指標で同じ変化が見えているということは、銀河宇宙線の入射量変動を表しているに違いないと考えられる訳です。

【図 22】
ここまでをまとめると、第一に、黒点の変動に伴う太陽の明るさ（全放射量）の変化は 0.1％ぐら
いですが、紫外線領域のように放射スペクトルの裾野にいくと、その変動幅は増加し、例えば４％【図 21】

ぐらい、40 倍にくらいになる。第二に、銀河宇宙

この結果を周期解析して、どういう周期がある

線の入射を反映する中性子フラックスも、実は黒のかを解析した結果が次の【図 21】です。図では、点数の変動と非常によい相関を示していて、その時代で幾つかに分けています。図では 2000 年か

変動幅も 20％ぐらいある。第三に、炭素 14 やベら 3000 年前、4000 年から 5000 年前と、5000 年

リリウム 10 といった宇宙線放射核種を使って太から 6000 年前に分けていますが、時代によって陽活動の記録を 9000 年前まで伸ばす試みがなさ

周期構造が若干は変わっています。大局的には、れていますが、その変動幅は、マウンダー極小期

先ほどお話しした 88 年周期が明確に見えていま

以降の変動幅とあまり変わらない。だから、マウす。その次は 150 年ぐらい、それから 220 年ぐら

ンダー極小期の状態をちゃんと把握出来れば、太い、そして 400 年ぐらいの周期がある事が分かり

陽が一番暗くなった状態を把握したことになるだます。

ろうという事です。それから、今日は時間の関係ですから、太陽活動の周期というのは、階層構

でデータをお見せしませんでしたけれども、実は造を持っているのです。そのうち、我々が明るさ

もっと長い 2500 年ぐらいの周期も存在します。

の変化幅まで含めて知っているのはせいぜい 400ということで、マウンダー極小期を知るとこと年周期まで。それより長いタイムスケールでの変には結構意味があるということがご理解いただけ

化はよく分かっていません。図の縦軸はソーラ

たと思います。

ー・モジュレーション・ファンクションといって、それでは、そのマウンダー極小期の気候はどう

濃度それ自体ではないのですけれども、それを規なっていたのでしょう。実は、マウンダー極小期格化した関数なのです。図での過去 9000 年間のの前に、中世温暖期、Medieval Warm Period と変動幅は 1,000 ぐらいで、マウンダー極小期の変言いますが、という時期があって、この二つを寒動幅 1,200 とあまり変わりません。この記録を信い時期と暖かい時期というふうに対比させて議論用すれば、太陽活動の数百年スケールの変化は、することが多いのです。次の【図 23】に示すのも
11

そういった研究の一例です。上のグラフは、木の期と言われる時代は、ヨーロッパはとても寒かっ

年輪の幅を基に過去 1500 年間の全球平均気温のたと言われています。

変化を復元した結果です。グラフを見ると、全球

では、2 つの時代で、気温の空間分布はどうだ

気温は、西暦 1000 年以降徐々に下降していたのったのでしょうか？従来は、ある特定の地域の古が、西暦 1800 年以降上昇しています。これがホ気候記録を基に、温度がどう変わったか、と言っッケーのスティックの格好に似ているので「ホッた議論が多かったのですが、データがどんどん増

ケースティックカーブ」と呼ばれるのですが、こえていますから、空間的にどうなっていたかを示

れが本当がどうかという事でいろいろな議論が巻す事が出来るようになってきました。それを示し

き起こっているのです。

たのが、次の【図 24】です。この図は基本的に年輪のデータを使って復元されたもので、中世温暖期と小氷期の気温が、平均からどれだけずれていたかを示しています。青い色になるほど平均よりも寒かった、赤い色になるほど平均より暑かったということを示しています。

【図 23】
今回は、1800 年以降の温暖化の話はしないで、
いわゆるマウンダー極小期と小氷期、「リトルアイスエイジ」と呼ばれている時期、の関係に関する話をします。小氷期の定義は、人によって違うの【図 24】ですが、図では 1400 年から 1700 年と広めにとっこの図を見るとどういうことが分かるでしょうてあります。図から明らかなように、小氷期の一か？

番最後あたりがマウンダー極小期に対応します。
また、中世温暖期、「メディーバルウォームピリオ

人によって見るところは違うかもしれないですド」、というのは 950 年から 1250 年あたりです。

が、全体で見ると、中世温暖期のほうが小氷期よ

下のグラフは太陽活動の指標の時代変化を示してりは黄色、赤が多い。つまり暖かいのが解ります。

います。図を見ると、中世温暖期というのは、ど

しかし、中世温暖期でも寒いところはあるし、小っちかというと太陽活動が活発な時期に対応して氷期といっても暖かいところはあるわけです。でいます。一方、小氷期というのは、実は、その中

すから、これが太陽活動に伴う変化であるとするごろに比較的太陽活動が活発な時期が挟まっていと、どうも単純に全体が暖まるとか寒くなるといて、その前後に不活発な時期があるということでう変化ではなくて、パターンの変化と言った方がす。

良いのではないかと思います。

上のグラフから明らかなように、実は、中世温

それをもう少し明確にするために、上の図の温

暖期と小氷期の間での全球平均気温の差というの度偏差から下の図の温度偏差を引いた図を次におは、たかだか 0.4℃ぐらいで、あまり大きくはない

見せします。【図 25】世界の各地点で、小氷期にのです。しかし、いろいろな文書記録では、小氷

対して中世温暖期がどの位暖かかったかを示した
12

図です。図を見ると確かに中世温暖期のほうが全のあたりに気圧が高くて乾燥した領域があり、ス

体に暖かくなっていますが、それ以外に、この図カンジナビアのほうは、気圧が低くて湿潤な領域

からどういう特徴が見えるでしょうか。

があるということです。実は、このパターンというのは、北大西洋振動、NAO といいますけれども、の気候パターンに良く似ています。NAO というのは、大西洋周辺に住んでいる人たちがネーミングしたものですけれども、実は、これはヨーロッパ
だけの現象ではなくて、全球的に、特に北半球で強く起こっています。これを北半球全体について見たものが、北極振動です。
【図 27】【図 25】

会場：北半球と南半球。
多田先生：そうですね。一つは、北半球高緯度域
がやたらに暖かいですね。ヨーロッパの北とかカ【図 27】

ナダですね。もう一つは、青い部分が少ないけれ
ども存在しますよね。どこにあるかというと、東北極振動というのを、多分皆さん聞かれたこと

赤道太平洋域です。この二点が注目点になるのでがあると思うのですけれども、特に去年あたり新はないかと思います。

聞を結構賑わしました。どういうものかというと、南北半球の極域には低気圧がずっと存在します。
そして、その周りには相対的に気圧の高い部分が分布します。極を真上から見ると気圧の高い所がドーナツ状の分布をしていて、低気圧域と高気圧域のコントラストが強くなったり弱くなったり振動しているのです。それを極振動と言います。北半球では北極振動と呼ばれ、南半球にも同じような振動があって南極振動と呼ばれます。この北極振動のプラスのモードというのは、気圧のコント
ラストが強い時期の事を言います。北の極域は低【図 26】

気圧がより強くなって、南の中緯度域は高気圧が今の図は全球の図でしたけれども、ヨーロッパ

あれば、それがより強くなっているという状態で周辺は、もっと細かい研究がされています。次のす。逆にそれが弱くなるのが、極振動がマイナス【図 26】は、ヨーロッパにおける中世温暖期と小の時期です。先ほどの NAO というのは極振動と氷期での、降水量、気圧、風、気温の差を示した

同じで、NAO プラスは北極振動のプラスに対応し図です。

ます。どうもこの北極振動が太陽活動と関係して図を見て分かる事の第一は、ちょうどスペイン13いるらしいというデータが、先ほどの中世温暖期と小氷期の気温偏差を取った図でも見えているし、
ヨーロッパだけを詳しく調べた図でも結構きれいに見えています。
去年の冬が北極振動がマイナスの状態だったと思うのですが、ヨーロッパやアメリカで大雪が降って、新聞などでそれは北極振動のせいだという話が出たと記憶します。例えば大雪が降るようなところというのは北半球高緯度全域に広がっているわけではなく、ある特定の地域で起こっている【図 28】のです。どちらかといえばパターンの変化なのです。全体が暑くなる、全体が寒くなるのではなく布を示した図です。太陽活動の指標として、Ｆ10.7て、パターンが変わってある特定の地域が非常にという 10.7cm の長波での太陽の明るさを使って寒くなる。また別のところは、むしろ暖かくなる、います。先ほどもお話ししましたが、可視領域でそういった変化なのです。

は、太陽活動に伴う明るさの変動はほとんどない

そういうわけで、どちらかというと古気候学分のですが、非常に波長が長い領域や短い領域では、野の研究から太陽活動と気候変動は関係している

太陽活動に伴う明るさの変動が見えてくるわけでらしいというデータがどんどん出てきたのです。

す。大気の影響を取り除いても十分見えるというそれを追うような形で、現在の観測記録でもそうので、昔からこのＦ10.7 という長波長の光の強さいう関係が見えるという論文が 2000 年代に入るを見ます。上の図を見ると、特に赤道付近と、中と出てきました。理由には、大きく分けて二つあ

緯度域で高い相関が見られるのが分かります。対って、気象学者たちは最初は放射平衡だけで考え流圏下部の厚さとの相関を示す下の図でも特に赤ていたのだけれど、どうもそれだけではないとい道付近では相関が見えています。左側のグラフは、うことがだんだん分かり始め、古気候学のほうか

縦に緯度、横に相関係数をとったものですが、やら太陽活動と気候変動の関係が見えてきたので、

はり赤道付近で相関係数が高くて、0.5～0.6 あり

そう目で観測記録を見直してみたら関係が見えてます。また中緯度域で再び相関が増すのが見てときたという部分が一つあるのですが、もっと大きれると思います。

い理由は、先ほども言いましたけれども、衛星記録がたまってきたことです。衛星観測が始まった
当初は、太陽の黒点周期で１回分しか記録がありませんでした。そんな状態だと統計的に有意な違いというのはなかなか出せない。しかし、今やもう 30 年を超しましたから、黒点周期３つ分の記録を持っているわけです。そうすると太陽活動が極大の時期と極小の時期でどういう違いがあるかという事が観測記録から見えるようになってきました。それが一番大きいのです。
【図 29】

そうすると、観測記録からいろいろなことが見えてきます。【図 28】この図はその一例ですが、これは何を意味するのでしょうか？次の【図 29】

この図は、太陽活動と対流圏上部の厚さ（上図）

は、地球の子午面方向の断面で、地球の大気循環および下部の厚さ（下図）の相関係数の地理的分がどの様に成り立っているかを示しています。基14

本的に大気の循環というのは赤道域で上昇流を起こして亜熱帯域で下降流を作るハドレー循環と、
それとかみ合うように、中緯度域で下降して、高緯度域で上昇するフェレル循環、さらにそれとまたかみ合うように回る極循環があります。これら
は、赤道を境に対称に両半球に存在します。
つまり、地球の大気循環というのは、緯度方向に三つの循環が歯車みたいにかみ合わさってできているのです。そして、両半球のハドレー循環がかみ合った赤道域では上昇気流が非常に強く、そ【図 30】

こに雨をたくさん降らせます。その結果、その下には熱帯雨林が分布する。一方、中緯度域では下極大期の気温は、赤道付近の大気の上層と、ハド降流が卓越しています。赤道域で上昇して雨を降レー循環の外縁部分で上がっています。このパタ

らせて、カラカラになった空気をそこで吹きおろーンは、ハドレー循環自体が上にと横に伸びて広します。その結果、その下には砂漠が発達するわ

がっていると考えると、よく説明でき、先ほどのけです。

考えを支持します。

ひとつ前の図で、太陽活動と対流圏の厚さの相

さらに、先ほども言いましたように、衛星デー

関が強いところというのは、一つはこの上昇気流

タがたまってくるにつれ、太陽活動が最大のときが起こっている所、もう一つは、下降流が起こっと最小のときの差として、どういうパターンが生ている所です。一つ前の図が何を意味しているか

まれるかを調べることもできるようになってきまというと、太陽活動が強まると、赤道域（赤道収した。その一例が次の【図 31】です。これは太陽束帯と言います）の上昇流が強まって対流圏の厚活動極大期と極小期の間での１、２月における地さが増すとともに、ハドレー循環自体ももう少し表面温度の差の空間分布を示したものです。図か

高緯度まで広がると言う事です。要するに、ハドら、どの様な特徴が読み取れるか、お分かりですレーセル循環が拡大してフェレル循環を置き換えか？。

た部分では、気温も上がって、対流圏の厚さも厚くなるわけです。つまり、太陽活動が活発化した
ときに、ハドレー循環の上昇流も強くなるし幅も広がる、という傾向が見えてきたのです。
太陽活動が活発になると、ハドレー循環の高さと幅が拡大することは、観測事実としてかなり確
立してきました。ここ数年、海外の学会でもこの話題を扱ったセッションが増えてきて、全体的にそれを肯定する論調になっています。
次の【図 30】は、今の言ったことを別の視点で見せた図です。左の図は、子午面方向の断面上で、気温と太陽活動の間の相関係数がどう分布してい【図 31】

るかを示しており、右の図は同じく子午面方向の赤道のところで水温が下がっていますね。太陽断面上で、太陽活動が極小の時期に比べて、極大活動が活発なときに東赤道太平洋の水温が下がっの時期ではどこで温度が上がっているかを示してている。先ほど、中世温暖期と小氷期の地表面温います。時間の関係で、右の図だけ説明しますが、度の差をとったときに、全体としては中世温暖期
15の方が暖かかったけれど、東赤道太平洋だけ冷たあまり違っていないのです。そこがポイントです。

くなっていましたよね。それと同じ傾向が見られ

太陽活動が気候に与える影響というのは、全体をるのです。このパターンを見て、あっ、あれだと暖かくするとか寒くするというよりも、パターン

思う人がいたらすごいのだけれども、どうでしょを変えている。それもランダムに変えているわけう？

ではなくて、ちゃんと規則性を持っていて、地球自体が持っている幾つかのパターンを強めたり、

会場：ラニーニャのほう。

弱めたりというふうにしているらしいということが分かってきました。

多田先生：そうです。ラニーニャのパターンです。

今言ったようなことが、ここ 10 年ぐらいの間に

ラニーニャ的なパターンが太陽活動が強いときに急速に分かってきて、太陽の活動が気候に影響を出るということが言えそうだということが分かっ

及ぼしているという事を、今ではかなりの人が信てきた。

じるようになっています。ただ、それは単純に暖実は、太平洋 10 年スケール振動（PDO と呼ば

かくなる、寒くなるというものではなく、むしろれます）という気候モードが気象データ解析からパターンの変化として現れ、それには地球を構成

提唱されているのですが、その PDO のパターン

するサブシステムがその振動を強めたり、弱めたにも似ています。どういうことかというと、例えりする事が関与しているらしい事も分かってきまば太平洋という大きな海を考えたときに、それがした。あとは、どういう物理化学メカニズムがそ振動をしているらしいのですが、その振動をどうういうことを引き起こしているか、が分かれば、も太陽活動が増幅する役割を果たしているらしい

問題はかなり解決に近づくと思います。あと５年ことが分かってきました。

ぐらいで大体解明されるのではないかと思うのですが、有力なメカニズムとして３つ挙げられています。最後に、それらをご紹介します。

【図 32】
ここまでをまとめますと、古気候記録や観測記【図 33】

録を総合的に見ると、太陽活動に連動して、高緯度地域では北極振動に似たパターンが生まれてい一つ目が、太陽の明るさの変化は微々たるものる。低緯度地域では、エルニーニョ、ラニーニャ

なのですけれど、それでも直接的な総放射量の変に似た変動が起こっている。赤道域から中緯度域

化が赤道域では効くのだという話です。【図 33】

ではハドレー循環が強まったり弱まったりしていこれは比較的単純化したモデルで行ったシミュレ

るということになります。

ーションの結果に基づく解釈ですけれども、その実は、気温の話はあまりしなかったのですが、話をしても訳がわからないだけだと思われるので、太陽活動が最大のときと最小のときの温度差は、定性的な話だけをします。太陽活動が活発化する
16

と赤道の太平洋域は加熱されるわけです。先ほどです。それに対して、黒い点がオゾン濃度の変化

太陽による加熱は 0.1℃に満たないというお話をです。だから、オゾン濃度というのは、実は太陽しましたけれど、それは全球平均の話で、赤道の活動の 11 年周期に応答して変動している、しかも、地域というのは、太陽に垂直に向かっているので、太陽活動が活発なときにはより暖かくするほうに極域に比べると、無視できない程度には大きいの働いていることが分かってきました。

です。東赤道太平洋では、湧昇流が起こっているのですが、それはどうしてかというと、貿易風が吹いて、それが沖合に表層の水を流す。そして、それを補うように下から冷たい水が上がってくるのです。その結果、ENSO を引き起こす赤道太平
洋の西と東での温度差が発生するのですが、この温度差が一たん発生すると、さらに貿易風を強めて湧昇を強める。そうすると温度差がさらに強まるというわけです。そして、ついにはラニーニャ
的なパターンを生み出す訳です。
それからもう一つが、オゾンです。これが今、【図 34】

多くの人が一番重要だと考え始めているものです。

今言ったような効果を組み入れて、マウンダー

大気中、特に成層圏、中間圏にはオゾンがたくさ

極小期にどの様な気候変化が起こるかというモデんあります。オゾンは、温室効果ガスです。しかル実験が行われています。【図 35】これは、そのも、オゾンを加熱するには紫外線（UV）が最適な例の一つですが、やはり暖かいところ、寒いとこのです。先ほども言いましたが、太陽活動に伴うろの分布パターンというのはモザイク状になって変動は、可視領域ではたかだか 0.1％ですけれど、

いて、全体が寒くなっているわけではないですね。

紫外領域では４％も変わります。ですから、太陽活動に伴って、実は成層圏とか、その上の中間圏の温度というのは、すごく大きく変わるのです。
今までは、そうした変化がどういうふうにして地表に伝わるかというメカニズムがあまり分かっていませんでした。何で分からなかったかというと、よく気候変動予測や気象予報に使われるような大型コンピュータを用いた大気循環モデルは、通常、成層圏下部までしか考えていないのです。それより上は考えていない。成層圏上部まで組み込んで、更にオゾンの影響を組み込んだモデルを使うと、【図 35】

大気上層での加熱が下層に伝わる様子がだんだんこの図から言えることは、極域で寒くなってお見えてきたのです。要するに紫外線の変動が、オ

り、その周りは相対的に暖かくなっていると言うゾンによる温室効果を大きく変えているのです。

事です。これは先ほどお話しした北極振動のパタ

太陽活動に伴って大気上層の温度が変わっているーンです。実は最近、さらに高度なシミュレーシ

ことはもう分かっているのですが、それがどう伝

ョンの研究が「ネイチャー・ジオサイエンス」とわるかが分かってきたことが一つ、もう一つは、いう雑誌に出まして、その結果は、太陽活動の変紫外線がオゾンを作る反応を促進するのです。次化できれいな極振動を生み出す事が出来ることをの【図 34】の細い線が紫外線のフラックスの変動17示しています。さきほども言いましたが、このときの半球平均の温度の変化というのはたかだか
0.3℃ですが、その分布パターンが大きく変わります。北極振動のマイナスに似たパターンが、作り出されたことが示されたわけです。
最後にもう一つ、それは宇宙線と雲の量の関係です。この説も今話題になっています。これは、ある一部の研究者が非常に熱意をもって宣伝しているもので、これが真理だと思っている方も多い
ようなのです。わたしは、この関係を 100％否定するわけではないですが、実はまだ十分検証され【図 37】ていないと思います。元々、スべンスマークとい応を入れてシミュレーションをすると、やはりう人が主張したのですが、その根拠を示したのが中・低緯度の気候パターンが変わるのです。スベ次の【図 36】です。図の赤線は、中性子フラック

ンスマークは、宇宙線と雲の量の変動パターンがスの変化を表します。

似ているから因果関係があるという論理を使っているのですが、実は、宇宙線の変動パターンと太陽活動のパターンも似ている。太陽放射量の変化
により中・低緯度の大気循環を変えれば、当然雲の量も変わりますよね。そういう過程でも説明できてしまうのです。だから、銀河宇宙線が雲を作って、それが気候を変えているという説は、因果関係をつなぐときに、論理が１つ抜けているのです。それを短絡的に結論に結びつけているところが問題なのです。その抜けているところをつながない限りは、ほかの２つの説と同じレベルには到【図 36】

達しないということです。

これは銀河宇宙線の入射量の変化と見る事が出

時間が来てしまいましたが、太陽活動が気候に来ます。青線は、衛星写真の解析に基づく、地球影響を与えていることに関して、皆さんある程度を覆う低層雲の量です。彼らは、宇宙線フラック

は納得していただけたのではないかと思います。

スと低層の雲の量がこれだけきれいに関係してい世の中でなされている議論は、往々にして、太陽るので、これは宇宙線が大気中で雲を作る事を示

活動が温暖化の原因で CO2 ではない、もしくはすと主張しています。実験をして、宇宙線が雲をCO2 が原因で太陽活動は関係ない、そういう 2 者

作り出すことが可能という事を一応示しているの択一的議論が多いのですけれども、実際は恐らくで、全く根拠のない説と言う訳ではありません。

両方が関係していると思われます。では、どのぐ

しかし、例えば次の【図 37】は低層雲の量と宇宙らい関係しているか。それがこれからの課題にな

線の入射量の相関の空間分布を示した図なのですってくると思うのです。これからお見せする最後が、要するに全域で良い相関を示しているわけではありません。相関の高いところは中緯度域です。
先ほど気象データの話で、太陽活動が活発になの図は結論ではありません。【図 38】現在進行中の地球温暖化を統計的にどう見ると一番うまく説明がつくかという、そういう試みの例です。

ると、ハドレー循環が大きくなるという話をしま

図の黒線が世界の平均気温です。太陽活動の変した。オゾンについても、オゾン生成の光化学反18

化と人為的 CO2 の変化、火山噴火、そして ENSOのすべてが、これにある割合で影響していると考え、其々にある係数を掛けて足し合わせてやるとすると、どういう係数を掛けた時に一番この変動に近い結果が出るだろうという、という試みです。
だから、物理化学的な根拠は実は入っていないのです。ただ相関を見ていって、一番近い結果を出した係数の組み合わせが正しいのではないかという考えです。何か競馬の予想みたいで、当たればいいでしょうみたいなところがありますが、一応【図 39】

そういうことをやった例です。

太陽活動は平均温度を上げるよりも気候パターン
を変えるほうの影響が大きいのです。それを考えないと、真の意味での太陽活動の影響の評価はできないと思います。

【図 38】
会場：すいません、ENSO というのはエルニー
ニョですか。
多田先生：そうです。先ほどお話しした様に ENSO

【図 40】

も太陽活動とリンクしているので、ENSO を独立要因として入れたほうがいいのかという問題もあということで、まとめますと、１）太陽の総放るのですが、ここでは、一応入れています。

射量変動は、赤道域で起こる正のフィードバック

そうすると、図の緑線に示されるように、そこで増幅されている可能性があります。２）多分一そこあった結果が得られます。次の【図 39】は、

番大きい影響を与えていると思われるのが、紫外それぞれの要因が温度にするとどれぐらい影響し線による成層圏のオゾンの生成とオゾンを温めるているかという内訳を示した図です。

温室効果で、これが特に中・低緯度における大気

そうすると、エルニーニョはせいぜい 0.1 ぐら

循環を通じて気候に影響を及ぼしている可能性がいとほとんど効いていなくて、太陽活動は 0.07、大きいと思われます。これはシミュレーションで温室効果ガスは 0.8 と一桁大きいというのが結果も再現できるようになってきていますので、かなです。それから、太陽活動の 0.07 という値も、実り確実だと思います。それから、この１と２を両は放射平衡を考えたときに妥当な値なのです。た方考慮した実験も行われ始めており、実際観察さだ、ここでもう皆さんお分かりだと思いますけれれる変動の大体７～８割ぐらいは説明できるといども、これは平均温度で議論をしているけれども、うことが言われています。３）銀河宇宙線が雲量19

を変える可能性は否定しません。しかし、まだ十多田先生：それは分かっています。分かっていま分に検証されたといえる説ではありません。

すというか、分かりつつありますと言うのが正し

20 世紀以降の温暖化の８～９割は、やはり CO2

いのでしょうね。さっきちょっとお話しした、ごに起因する可能性が高く、残りの１～２割が太陽く最近出た論文によると、太陽活動の影響が最初活動に起因する可能性がありますというのが、あに大気の上層に出始め、それが徐々に下に伝わっ

まりゆるぎない結論とは言えないのですけれども、ていく様子がシミュレーションで再現できるよう最後の話の結論です。

になってきたようです。特に、大気上層ではガスということで、一応用意した話はこれでおしまの濃度が薄いので、加熱もすごく簡単にできるのいです。どうもありがとうございました。

ですね。だから、温度変化だけ見ると、とてつもなく大きく変わっているのです。ただ、濃度は非司会：ありがとうございました。これで用意され常に薄いので、質量としては圧倒的に多い対流圏ている話が終わりのようですが、多分皆さんいろに、どういうふうにそんな薄いものの変化が伝わ

いろご質問があると思います。まずは、今日のおるかということは分からなかったのですけれども、話について質問がある方、どうぞ活発な議論をお風を介してだんだん下に伝わって、最終的には地願いします。

表にまで到達する様子が復元できたという話です。

会場：おもしろいお話、どうもありがとうござい

会場：先ほどのお話ですと、太陽の活動によってました。UV によってオゾンが増えて、それが温地球の平均温度というよりもパターンの変化のほ室効果ガスになるというストーリーなのですが、うが大事だというお話だったのですが、タイで集割と近世で、極地では逆に紫外線が強くなったら中豪雨が起ったりとか砂漠化が進むとか、地球のオゾンが減るということが起こっていると思うの

地域ごとに異常気象が起こりつつあるのですが、ですが、それは、この観測には影響が出てこない

その現象と太陽活動との相関的な研究というのは程度なのでしょうか。

なされているのでしょうか。

多田先生：わたしもオゾンのことは余り詳しくは

多田先生：個別の気象現象についてまではなされないのですけれども、ひょっとして、オゾン濃度ていないと思いますが、先ほどの図でもお見せしが低下すると、地表に到達する紫外線量が増える

ましたように、例えば北極振動のパターンと豪雪と言うお話ではないでしょうか？いわゆるオゾンの関係があることが統計的にも示されています。

ホールのお話です。これは、人為起源のフロンガ

この図はマンガですけれども、北極振動が弱まっスなどが原因です。

たときには、どういうところに非常に冷たい寒気が出てきて雪を降らせやすいかということは分か

会場：どうもありがとうございます。

っている。それから、先ほどご説明したように、
この北極振動と太陽活動かどうも関係しているら

会場：今のご質問と関係するのですけれども、太しいことも分かってきた。ただ、重要なのは１対

陽活動が活発化することによって短波長の電波が１対応ではないのですよね。北極振動というのは非常に増えてくると。それに伴って地球の上層部、全部太陽活動だけで動いているわけではなくて、成層圏なのでしょうか、その加熱効果というのが固有に動いているのだけれども、それに太陽活動

ものすごく大きいと思うのですが、その加熱されの影響がたまたま加わると非常に大きな変化になたのが地表に届くかどうか。その対流のメカニズ

る、そういう性質のものだと思います。

ムというのは分かっているのでしょうか。
会場：太陽活動が活発になる時期は 11 年周期だと20

いうふうに伺っていますが、マウンダー極小期のまれるちょっと前ぐらいから始まった約 90 年の前に 12.5 あるいは 13 年周期というのが来て、そサイクルの長さが、既に 100 年を超えており、その後にマウンダー極小期が来たというふうに聞い

ろそろ終わってもいい。そういう意味では、少なたことがあるのですが、今の時点で今年が 12.5 と。

くとも、いわゆる 80 年周期の極小期に来たと言えこの次の周期がもし 13 年というふうに延びましそうです。マウンダー極小期になると、さらにそたら、その後は寒い時期が来るのでしょうか。寒のもう一つ上の周期に当たるので、これが来たか

いというか、パターンですけれども、大体 70 年とどうかというのはちょっとまだ分かりません。多かの寒い時期が来るのでしょうか。

分、ダルトンとか、1900 年ミニマムのレベルのものが来る可能性がありますね。そうすると結構影

多田先生：よくご存じで。一つは、マウンダー極響が出てくるかもしれません。

小期の直前というか、極小期の間も周期が長いの

実は、総放射量変動だけだったら大したことはですよね。極小期は太陽黒点がないので、そういないのですが、今、すごく大きな話題になっていう意味では数えられないのですけれども、先ほどることがあります。それは何かというと、先ほどお話ししたベリリウム 10 とか炭素 14 を使って周太陽の活動に伴って太陽のスペクトルが変わると期を調べる研究がもうなされており、12 年前後のいうお話をしましたよね。紫外領域とか赤外領域

長い周期になっていることが分かっています。

での変動のほうが可視領域より大きいという話もそれに関係して、今、もう一つの重要なご指摘しましたが、その程度が通常の 11 年周期よりもはがありました。これは太陽の観測のほうでは結構るかに大きいと報告されているのです。今、それ大きな話題になっています。
、どういう話かというが本当かどうかを検証しています。要するに、スと、今、太陽活動のサイクルの 23 が終わって 24

ペクトルを取れる衛星が打ち上がったばかりなのに入っているのですけれども、23 の周期が非常にで、その衛星が正しいデータを出しているのか、長かったのです。アメリカの大気宇宙局などの予それとも測定機器の問題なのかという事をまだ議

想がことごとく外れて、毎月修正を繰り返したの論しています。もし、それが正しいとすると変動

で、みんながあきれたという話です。これは太陽は結構大きい。この図はそれを正しいとしてやっ

黒点数と明るさの関係を示した図ですけれども、たシミュレーションの結果なのですが、そうする

図に示されるように、黒点極小期の太陽の明るさと見事に AO のパターンが出てきて、太陽活動だが通常の極小期よりも下がっている、明らかに暗けで北極振動が説明できてしまうというのです。

くなっているのです。だけれども、明るさ現象はマウンダー極小期でも平均気温としてはたかだ

想定の範囲内です。マウンダー極小期のレベルまか 0.3～0.4℃の低下なのです。だから、そういうではまだ行っていませんが。次の図は太陽の黒点

意味では地球全体の平均気温にはそんなに影響は周期の長さと太陽活動の関係を示した図ですが、ないと思うのですが、パターンの変化という意味

黒点周期が長い時期というのは太陽活動が弱まっではかなり大きな変化が生まれてもおかしくないた時期とがよく合っています。図に示される期間のです。そうした太陽活動極小期がこれから 10にはマウンダー極小期が入っていないですが、こ年、20 年は続くと思われるのですが、それが終わの範囲では 12 年が最長です。一方、過去 5 つのサる前に太陽活動の気候への影響予測ができるのか

イクルの周期は 10.5、11.5、10、10.5 ときて 12.5

どうかが、今後競争になってくるのではないかと年に延びているわけです。だから、そういう意味

思います。

では、これからマウンダー極小期になるのではな
いかという話は、あながちうそとは言えません。

会場：ここ何年かの中で、2009 年を挟んででした

これは、また過去 400 年間の黒点数変動の図ででしょうか、全く黒点がなかった２年間があった

すが、約 90 年周期の繰り返しを見ると、我々が生ということでしたけれども、これまでの太陽黒点
21

の活動の知られている時代で、そういう黒点のな

会場：ありがとうございます。その話に大分関係

かった時期というのはあったのでしょうか。

するのですけれども、２点目が、ちょうどあのビヤークネスフィードバックのところで、結局は、

多田先生：それは結構あると思います。２年連続

ちょっとしたきっかけでラニーニャ的パターンがというのがどのぐらい珍しいか。珍しいことは間出る、そのお話ですが、やっぱりそれもまだ関連違いないのですが、本当に前例がないかどうかととかはちゃんとデータとしては出ていないといういうのは、ちょっとわたしは分からないです。しことでしょうか。

かし、１年ぐらいなかった時期が、マウンダー極小期以外にもあったらしいという事は、総黒点数

多田先生：そうですね、観測データの解析をするの記録でもある程度見えます。

と、時系列でラニーニャ的なパターンが出たり出なかったりというデータは見出せます。それを太会場：ラニーニャ現象の話で２点ほど質問がある

陽活動を気候モデルに入力して出せるかというと、のですが、大変勉強不足で申しわけないのですが、それはまだ出せていないと思います。ただ、太陽

まず、少し前にラニーニャ現象があったという話

活動を強めた状態でラニーニャ的なパターンを生がちらっと出ていたのですが、それについて、まみ出すことができるかというと、それはモデルのず太陽の活動とは何かしら関係とか相関とかはあ中では生み出すことができるようです。だから、ったのですか？

物理メカニズムとしてはそういうものが存在するというのが言えているけれどそれがエルニーニョ、

多田先生：ラニーニャというのは数年おきに起こ

ラニーニャを引き起こすすべてかというと、それっていますよね。では、それが太陽活動と相関すは違うということです。

るかというと、ほとんどないと思います。一方で、太陽活動の最大時と最小時の差をとると、ラニー

会場：マウンダー極小期と小氷期についてなのでニャ的なパターンが出てくるのは間違いありませすけれども、地域によって大小はあると思うのでん。面白いのは、温暖によっても、どっちかといすけれども、日本での古文書ですとかそういったうとラニーニャ的なパターンが出てくるのです。

記録で、例えば太陽の活動がちょっとおかしいとだから、いわゆるエルニーニョ、ラニーニャとい

か、ものすごくふぶいた年が続いたとか、そういう現象とダイレクトに関係しているかどうかといった記録というのは残っているのでしょうか。

うのはわかりません。わたしが話したのは、あくまでパターンが似ていると言う事です。実はパタ

多田先生：残っているはずです。それから、古気ーンとしてはエルニーニョやラニーニャと良く似候記録としても解析がされています。マウンダーているけれど、継続時間がずっと長い現象が、地極小期ではないですけれど、太陽活動とモンスー

質学的過去に繰り返したと言う事が、段々解ってンの間にはかなりいい相関が生まれることがあっ来ました。これはスーパーENSO という名前で、て、例えば関西地域の雨量と太陽活動が関係して呼ばれていますが、その形成メカニズムは ENSO

いるようです。因果関係は、完全には分かっていとは多分違っています。このスーパーENSO が太ないけれども相関は出ている、そういう研究は結陽活動と関係している可能性はあります。

構あります。文章では中国の古文書やなんかを掘そういう意味で、我々が気象で言っているようり起こして、小氷期のときに中国がどうだったかなエルニーニョ、ラニーニャが、ダイレクトに太というような研究もなされています。最初にご紹

陽活動とリンクしているかというと、それは多分介したエディさんというのは、そういう記録を丹違うと思います。

念に集めてマウンダー極小期と小氷期が関係するのではないかという説を最初に言い出した人なの22

です。だから、太陽活動と気候変動との関係の話
は、むしろ古文書記録の解析から始まっています。
会場：太陽の黒点が多くなったり少なくなったりするというのは、何か太陽がほかの惑星からの影
響とか、そういうのを受けているからなのでしょうか。
多田先生：それは完全にわたしの専門を超えているので、正しい回答ができるかどうかわかりません。ただ、太陽活動がどの様にして起こっているかという事は、まだ完全に分かっていないと、わ
たしは太陽物理学者の知人から聞きました。基本
的には太陽の表面付近での対流に関係するのです
が、太陽磁場の強さの変化とも関係しているという話です。それ以上のことは、わたし自身が、話は聞いたけど理解し切れていないので、やめておきます。
以上

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