No. 102 May 1 2017

触媒懇談会ニュース
触媒学会シニア懇談会

地球温暖化の原因を再考する
御園生 誠
これまでにずいぶん議論があったのに、何をいまさらと思う人もおられるかもしれので、未来型技術には 21 世紀終盤での出番を期待する。

ないが、パリ協定が発効し各国に対策の強化が求められるなか、改めて温暖化の原因

１．気候変動と温室効果について、事実と考え方をできるだけ客観

気候とは長期間にわたる大気の平均的な的にかつ割り切って整理した。諸兄諸姉の状態、そして、その変動が気候変動である。

ご批判に供したい。

変動の時間軸は数十日（季節の変化）のもの

温暖化の原因について、筆者は、「自然変から数万年（氷期、間氷期のサイクル）のも動要因と人為起源の要因がともにあるが、のまである。なお、異常気象は、25-30 年に20 世紀の気温上昇に対しては前者の寄与一度の気象の揺らぎであり、それ自身に特が少なくとも半分程度ある」と考えている。

別な問題はない。その頻度や強度が顕著にもしそうなら、とるべき対策もおのずと違変化する場合に問題になるが、世界気象機って、巷でよく聞く劇薬のような対策でな構や気象庁によれば、まだ顕著にはなってく、漢方薬のように穏やかな対策で済むでいない。

あろう。“角を矯めて牛を殺してしまう”こ

地球温暖化（註 1）に関して、過去約 20とは避けたいものである。なお、本稿は、近年間、様々な対策がとられてきた。温暖化防刊予定の拙著「現代化学環境学入門（仮題）」

止に関するパリ協定の合意（COP21, 2015の一部を編集したものである。

年 12 月）により、対策はさらに新しい段階

肝心の対策は省略するが、簡単に言えば、に入るものと予想される。

“正味の”省エネ、節エネ、効率向上、化石エ

20 世紀半ば（1940-1960）に地球平均気ネルギーの低炭素化を、組織的に実施し（生温が低下した時は、地球寒冷化騒動があっ活が窮屈になりすぎない範囲で）、新・再生たそうだが、そのカラ騒ぎを繰り返すこと可能エネルギー（太陽光、風力など）は、技は避けたい。といって、対策が不十分で後悔術進歩、コストダウンの進捗に合わせ緩やすることになっては困る。21 世紀末を迎えかに普及拡大することが良いと考えている。

た時、人類は、21 世紀初頭（つまり現在）“正味”とは、全ライフサイクルでの評価のを振り返って昔の人はよくやったと称賛す意。この対策は 21 世紀中盤までを考えたもるのだろうか、それともカラ騒ぎをしたと慨嘆するのだろうか。
そこで、改めて地球温暖化の原因を見直２．気候変動に関する見解の乖離してみたい。地球温暖化を理解するには、現在に至る気候の変化についても、将来（１）温室効果ガスによる地球温暖化のメの予測についても、様々な見解が出されてカニズム、（２）温室効果ガスの濃度変化、いる。とくに関心が高い産業革命以降から（３）過去の地球気温の変化、（４）温室効現在に至る地球の気温上昇の原因に関して、果ガス以外の気候変動要因を知る必要があ

見解は次の二つに大別される。なお、19 世る。

紀末からの測定値についても論争があった

いまさらながらであるが、地球に降り注が（”Climategate”事件）、ここでは、IPCC

ぐ太陽エネルギーは紫外線と可視光線が多（気候変動に関する政府間パネル）や気象

く（波長分布は太陽表面の温度 6,000℃で決庁のデータに従う。

まる）、地表は、この光を吸収して温まって第 1 の見解（かりに人為派とよぶ）、人間から再び宇宙へエネルギーを放出するが、活動の影響を重視するもので、IPCC が中心

これは主に赤外線である（波長分布は地表である。この見解は、地球平均気温は、19温度で決まる）。そして、地表は、地球が放世紀から上昇し 20 世紀後半に顕著に上昇出するエネルギーと入射する太陽エネルギしたとする。20 世紀の 100 年に 0.6 - 0.7 ℃ーとがバランスする温度に落ちつく。

上昇した。そして、20 世紀後半の気温上昇

このとき、大気中に CO2、水蒸気、メタは、ほぼ間違いなく人間活動の急拡大にとンなどの温室効果ガスが存在すると、これもなって排出された温室効果ガス（CO2 がら分子が地表からの赤外線を吸収し、その主）の急増が原因だと主張する。

エネルギーを宇宙と地表の両方向へ放射す

図 1 は、5 次 IPCC 報告書（5IPCC, 2014）

る。温室効果ガスが増えると地表へ戻るエで 証 拠 と し て 示 さ れ た も の でネルギーが増えて地表温度が上昇する。こ（4IPCC(2007)もほぼ同様）、この図をもとれが温室効果である。に、20 世紀後半の気温上昇は、人間活動が温室効果ガスが存在しないと、地表温度主因である結論している。すなわち、20 世は約 255 K ( = - 18℃）だが、温室効果があ紀後半に観測された気温上昇は、自然変動るおかげで、地表が約 15 ℃になり生物がだけを考えたシミュレーションでは再現で棲むことができる。なお、CO2 の温室効果

きないが、人為的起源の温室効果ガスを加を 1 としたときの、他の温室効果ガスの相えたシミュレーションによりはじめて観測対的な温室効果（同じ濃度で比較）を地球温結果と合う。

暖化係数というが、メタン 25、亜酸化窒素

新聞報道によれば、IPCC 関係者は、産業298、CFC（フロン類。分子種で異なる）10革命頃から 20 世紀末までについても、気温- 104 と見積もられている。温室効果の大きは単調に上昇し、それが人為的な温室効果さはこの値と大気中濃度で決まる。水蒸気ガスによると主張しているという。しかし、の温室効果は最大であり、CO2 の約 4 倍あ

下記「要約」には 20 世紀後半についてだけると推定されている。

述べられている。実際、20 世紀前半から中化」, 2003）、丸山茂徳氏（「地球温暖化論に騙されるな！」, 2008）、渡辺正氏（「地球温暖化神話」, 2012）も自然変動を重視する。
赤祖父氏によれば（「正しく知る地球温暖化」2008）、1880 年以降の気温上昇は、16、17 世紀にあった地球の小氷期(英国のテームス川の凍結や日本の諏訪湖の御神渡り多発の時期）からの緩やかな気温上昇が主要な過程である。地球気温は 18 世紀ごろから
図１

地球温暖化のシミュレーション約 0.5℃／100 年の速度でほぼ直線的に上測定された地球平均気温とシミュレーション結果昇していて、全体の気温変化は、この直線的を比較したもの（1900-2010, 5IPCC）。自然起源だ変化に十数年周期で起こる別の自然変動がけでは合わないが、人為起源を加えると観測値（実重なったものとして理解される（図 2）。

線）とわりとよく合う。気候モデルの違いによりシミュレーション結果には幅がある。

この変動は、人間活動による CO2 排出が増加した時期よりも以前から存在するので、自然変動である。自然変動には、太陽の活動盤については、シミュレーション結果が測（活動が活発な時に増える黒点や太陽風）、定値を再現しているとは言い難い。
なお、IPCC 報告の全体は膨大なので、ここでの議論は IPCC 報告の「政策決定者向け要約」（和訳）とこれに関連するいくつかの解説書を参考にした。この「要約」は国際政治による調整の産物であるが、それには、「人類が排出する二酸化炭素などの温室効果ガスが前世期より増加し、地球温暖化が起こっている。従って、人為的な CO2 の排出を大幅に低減して、21 世紀末までの気温

図２地球気温の変化（1880-2000）

上昇を 2 度以下にすべきである」とある。

自然変動による小氷期からの直線的上昇に、同

しかし、元来、IPCC は、科学的成果のとりじく自然起源の周期的変動（正負）を重ねると、観まとめが目的なので、報告書の本体で気温測結果が説明できる（赤祖父、2008）

上昇の許容限度について断言しているか定かでない。
もう一つの見解（自然派）は、近年の気温地球の公転や自転の変動（ミランコビッチ・サイクル（註 2）、火山活動などがある。

上昇の主因が過去に見られる自然変動の続

赤祖父氏の評価では、20 世紀後半は人為きであると主張する。これは赤祖父俊一氏的な原因も寄与しているが、18 世紀以降のに代表されるもので、伊藤公紀（「地球温暖自然現象による直線的気温上昇が 0.5℃／

100 年、20 世紀の気温上昇が 0.6 - 0.7℃

年の気温変化が 10 ℃以上あるなかで、/100 年を考えると、人為起源の影響は全体0.1℃以下の変化を肌で感じることはない。の 1／6（から 2／7）程度にとどまる（図 2

たしかに、東京の気温がこの半世紀で上昇参照）。今後の予測はしていないが、将来のしているとは感じる。おそらく、これは、大課題は地球温暖化よりエネルギーと食糧で都市特有のヒートアイランド現象と地域的あるとした。丸山氏は、将来の気温低下を心偏りが重なったもので、地球全体で起こっ配している。ている現象ではないであろう。

両見解の一番の違いは、20 世紀全般にみ（２）氷河が崩落する写真や氷河が後退すられる気温上昇を 19 世紀以降の産業革命る話題もよく出るが、これは温暖化のせいの発展によるとみるか（人為派）、16，17 世とはいえない。氷河は川であり、氷河が流れ紀の小氷期からの回復期とみるか（自然派）て崩落するのは当たり前の自然現象である。という点にある。これに加え、20 世紀中盤

なお、19 世紀以前に始まった氷河の後退も（20-30 年間）の気温下降を、過去に続く短少なからずあるという。

周期の自然変動とみるか（自然派）、そうで（３）海面の上昇により、南洋の小さい島々ないとみるか（人為派。火山活動や測定法のが水没の危機にあるという記事や映像を今変更）の違いがある。

でもよく見る。地球温暖化のせいで海水面

なお、5IPCC 報告によると、放射強制力が上昇したためだという。しかし、これもあ（気温の変化を起こす効果を放射エネルギりえない。20 世紀の平均の海水面上昇は、ーの収支であらわした地球温暖化効果）は、100 年で 20 センチメートル以下、10 年にCO2 が最大で、メタン、ハロカーボン類が2 センチメートル以下。干満の差が数メーこれに続く。水蒸気の放射強制力は示されトルに達するのにくらべれば、さざ波程度ていないが、水、水蒸気の総合的な効果は小でしかない。水没の本当の原因は、おそらさいとしている。

く、地盤沈下か土地の乱開発か暴風雨による高波であり、地球温暖化とは無縁であろ３．よくある誤解
気候変動とその原因を考える前に、地球う（杉山大志「地球温暖化とのつきあいかた」2014）。

温暖化に関する明らかな誤解に改めて注意を喚起したい。一時、身の回りの不都合な現

４．過去の気候変動 — 測定値と推定値

象を何でも地球温暖化のせいだとする言説

まず過去の気温変動をいくつかの図を通が新聞やテレビによく登場した。その後、こして俯瞰的に眺めてみよう。とくに、図の横の手の言説は影をひそめていたが、最近に軸（時間目盛）の違いに注意していただきた

なってまた流行の兆しがある。

い。ただし、古い時代は、氷床中の気体分析、たとえば、年輪の解析、古文書の記述からの推定値で（１）地球温暖化を肌で感じるという人がある。また、データが地球全体の代表としているが、それはあり得ない。地球の平均気温よいかという点にも注意を要する。現在も上昇は 1 年間で 0.01℃程度である。毎日毎気温が上昇する地域と低下する地域が共存している。

られる（氷期・間氷期サイクル）。面白いこ

地球は、46 億年前の誕生以来、劇的な気とに大気中の CO2 濃度もほぼ同じ周期の変候変動を度々経験した。最近の 80 万年を見動がある（因果関係は未解決）。最終の氷期ても、図 3a のように約 10 万年を周期とすは約 1 万年前に終了し、その後の温暖な気る氷期と間氷期があり、約 10℃の変化がみ候の恩恵を受けて人類は文明を育てた。

図３ a. 80 万年前からの地球気温の変化
南極気温の推定値（阿部学、国立環境研 HP)。気温の低い期間が氷期、その間のやや短い気温が高い期間が間氷期である。氷期、間氷期とも多数の気温の小変動がある。
図 3 b. 過去 1200 年の気温変化８（米国科学アカデミー、2006）

図 3a の横軸幅を拡大したデータを見るが隆起した時期なので、この程度の上昇でと（拡大図は示していない）、氷期にも間氷すんだという考えもある。この時代、関東平期にも数十年周期と千年弱周期の数℃の気野の半分は海の底にあった。

温変動が多数ある。当然ながら推定値にバ地球温暖化問題に関係の深い紀元 900 年

ラツキはある。問題にしている 16，17 世紀から今に至る気温変化について、米国科学の小氷期は、この変動の一つと考えられる。

アカデミー（NAS）がまとめたものを図 3b

温暖化により氷河が解けた時代には海面に示す。NAS の作業の契機となったのが、が大きく上昇した。
「縄文海進」と呼ばれる1998 年の Mann らの報告である。気温が気温の高い時期には（約 6000 年前）、日本

900 年ごろから緩やかに直線的に低下した付近の海面は今より数十メートル高かった

後、20 世紀になって急激に上昇したとする。という。実は、世界全体では海面は百数十メその形からホッケー・スティック曲線とよートル上昇したのだが、ちょうど日本列島ばれ、いかにも近年の人間活動の急拡大により気温が上昇したように見えたため、地読み取れるのではないだろうか。20 世紀後

球温暖化論争の火付け役の一つとなった。

半の気温上昇が加速して見える点は、今後そして、初期の IPCC 報告で重要な役割を注視する必要があろう。
20 世紀中の変化を図 4 に示す（毎年の変果たした。
ところが、その後、この報告にはいくつか動が大きいので、前後 5 年計 10 年分の変動の重大な誤りが指摘された。そこで、NASを平均して表示し長期の変化を見やすくしが、地球温暖化の議論を適正化するため、既たもの。10 年平均）。全体の変化を直線で近往の報告の中から比較的信頼性の高いもの似したものがあるが（気象庁ホームページ）、を集めてまとめたのが図 3b である。ここでこの図の変化をよく見ると、おおよそ 4 本もかなりバラツキがあることに驚く。このの折れ線からなることが分かる。つまり、図には、上述の Mann らの報告も採用され1900 年から 1940 年頃まで上昇（30-40 年ているが、多くの曲線が交錯する中に埋没間）、1940 年頃から 1960 年頃は下降（20-してホッケー・スティック曲線の存在はよ30 年間）、そしてその後 2000 年頃までの再く見えない。

上昇である（30-40 年間）。そして、2000 年

図 3b から全体の傾向を導き出すのは容からしばらく停滞していた（約 15 年間）。

易ではないが、紀元 1000 年前後に気温の高折れ線（破線）は筆者が加えたもの。図 1，い時期があり（中世温暖期）、いったん、気2 の傾向とほぼ合っている。2014-16 年は再温が低下した後（16，17 世紀の小氷期）、び上昇したが、数年の変動だけで長期の変1800 年頃から再上昇し始めている傾向が化を判定することはできない。

図４

20 世紀の地球平均気温の変化（1890-2015 年の各年平均値と 10 年平均）

黒丸（各年）、曲線（10 年平均）、直線は気象庁 HP から。4 本の折れ線（破線）は筆者が加筆。

５．過去における気温以外の変化
5IPCC 報告は、1950 年以降、気温、大雨、干ばつなどの異常現象の強度や頻度が増えたと述べている。しかし、気象庁のレポート

によると、異常気象は、兆候はあるものの明ば、今は、小さな変動を繰り返しながら次の確ではないという。

氷期 （10 万年後？） に向かう長期的な気世界の平均海面水位は徐々に上昇してい温下降の途中ということになる（図 3a 参る。海水温上昇による海水の膨張と陸地か照）。これらはいずれも自然要因による変化

らの雪氷の流入によるとされる。しかし、そである。の変化は、既述のように、波の高さや干満の差に比べるとはるかに小さい。
北半球の積雪面積は徐々に減少している。

最後の氷期以後（つまり間氷期）にも自然要因による小変動が多数ある。中世温暖期（5IPCC 報告は懐疑的だが、おそらく存在

北極海の海氷面積は、もともと季節変動がした）とその後の小氷期（16，17 世紀。存非常に大きいのだが、全体として少しずつ在はほぼ確か）はそれらの小変動の一つで減少する傾向にある。この原因としてある。19 世紀ごろからの地球気温の緩やか

5IPCC 報告は地球温暖化を示唆している。

な上昇が、人為的な原因なのか、それとも自ただし、南極では雪氷が増加したとの報告

然変動なのかで見解が分かれる。両方の要があるという。

因とも気温上昇に寄与していると思われる

大気中の CO2 濃度は、1900 年から 2015が、その大小関係が問題である。

年まで毎年の季節変動を繰り返しながら筆者は、以下を理由に、20 世紀における（植物のライフサイクルによる）、300 ppm

0.6 – 0.7℃の気温上昇のうち、自然要因が弱から 400 ppm 超に増加した。大昔には、少なくとも半分程度あると考えている。まCO2 濃度が今の 10 倍あったそうだが（そのず、過去に見られた変動は将来も繰り返さ頃は気温も海面も高かったらしい）、1 万年れるに違いないこと。つぎに、自然説（0.5℃

前から 19 世紀に至るまでは 300 ppm を越/100 年の直線的上昇と±0.2℃の短期変動のえず、産業革命以前の 1000 年間は、270-重なり）は半定量的であるものの過去数百

290 ppm でほぼ一定であったと推定されて年の気温変化を無理なく説明できることいる。したがって、近年の濃度上昇が顕著で（図 2、図 4）。他方、シミュレーションをあることは確かである。

基礎にした人為説は、1950 年前後と直近との 2 回あった気温停滞を合理的に説明でき６．過去の気温変動の原因と未来予測ない。1950 年頃から CO2 排出量は急増し

a. 過去の気温変動のまとめたが、気温変化には対応する変化が見られ既述のように、過去には大きな気温変動が度々あった。10 ℃程度の気温変化を伴うないことも、人為起源が最大要因とは考え難い理由である

約 10 万年周期の氷期・間氷期サイクルがあ太陽活動の盛衰（黒点や入射光の強度）とり、これとともに、大気中の CO2 濃度も変気温の間に見られる強い相関は、気候変動化した。両者はほぼ同期しているが、どちらのすべてを説明できるわけではないが（他が先行し、どちらが原因なのかについて議の仮説も同様だが）、注目すべき事実で、自論はあり、結論は出ていないようである。今然変動の重要性を示唆する。もうひとつ忘後も、このサイクルが繰り返されるとすれれてならないのが水蒸気と水の影響である。

水蒸気の温室効果は最大で、その濃度は変CO2 の排出削減努力を考えると可能性は小動する。また、寒冷化効果があるとされる局

さい。低濃度シナリオも、すでに 400 ppm

所的な雲などの影響を、粗いメッシュ（100を超えているので可能性は低い。

km2 格子）のシミュレーションでどのよう肝心の IPCC 予測の確かさであるが、こに処理できたのか判然としない。

れは二つの要因に左右される。第一は、コンb. 未来予測

ピューターシミュレーションの信頼性であ

5IPCC 報告で予測された 21 世紀末（80る。その信頼性は、過去の観測データをどの余年後の未来）の気候がしばしばマスメデ程度再現できたかにより判定するしか方法

ィアを賑わせる。これは、IPCC がコンピュはない。頼りは再現性だけなので、各気候モーターシミュレーションの結果をとりまとデルの再現性の詳しい検証が重要である。

めたものである（註 3）。第 5 次報告で想定要因の第二は、二酸化炭素排出量を左右すされた未来シナリオ群は、CO2 濃度の変化

る経済成長とエネルギーの低炭素化率などの程度を変えたもので結果のまとめを表 1

社会経済的要因の予測である。これらの予に示す（高位 2、中位、低位の 4 つの代表的測はきわめて難しく、信頼性が高いとは言

濃度経路、鬼頭昭雄「異常気象と地球温暖えない。

化」2015）。第 4 次報告と異なり社会経済的な変化には直接的にはふれていない。

5IPCC 報告によれば、1870 年以降の人為的に排出した CO2 の累積量と気温上昇とこれらシミュレーションによれば、21 世の間に、最近よく引用される図 5 の相関が紀末には 20 世紀末に比べて 0.3－4.8 ℃上ある。
この図の初めの 2010 年までが観測データである。それ以降は、CO2 を気温上昇

表１

５IPCC の未来予測（大気中の二酸化炭の主因とした気候モデルによる計算値であるから（4 つのシナリオにより 4 つの終点素濃度と気温上昇）
21 世紀末2081-2100 までがある）、CO2 排出量とよい相関があってむ

CO2 濃度の気温上昇（カしろ当然であろう。

ppm

ッコ内は平均）℃

７．まとめ

低位安定

421

0.3 - 0.7 (1.0)

これらの予測をもとに、気温上昇を抑制

中位安定

538

1.1 - 2.6 (1.8)

する手段（緩和策）や気温上昇による各種被

高位安定

670

1.4 - 3.1 (2.2)

害を低減する手段（適応策。註 4）を論じる

高位参照

936

2.6 - 4.8 (3.7)

ことになるが、すでに温暖化の原因について長々と書いたので、この論は別の機会に昇する。また、海水面は 0.40 – 0.82 m 上昇譲りたい。気候は、膨大な数の要素が複雑にすると予測されている。ただし、これらのう絡んだシステムで、未解明の部分が多い。数ち最大値の 4.8℃と 0.82 ｍは、二酸化炭素年先の天候の予報もそうは当たらないこと

濃度が 21 世紀末に 936 ppm になるシナリ

を思えば、超長期の予想が困難なことは想オであり、最近の CO2 濃度の上昇速度や像に難くない。

図５

気温上昇と二酸化炭素の累積排出量（1870-2100 年、5IPCC）

2010 年までが実測値。それ以後は予測値で、4 つのシナリオで異なる（表 1 参照）。

まずは、気候の科学が、若い学問であり地分からないことや不確実なことをありのま

球温暖化について断言するには力不足であま正直に社会に提示することが、科学者倫ることを認めるべきであろう。そして、予測理の基本である。
2017.3.7には大きな不確実性があることを前提に、気候変動のリスクと対策を考えるべきである。この点に関しては、地震学と地震予知の関係が教訓的である。今は、予知より防災・

註１） 地球平均気温の求め方減災が重視されている。

世界の約 6,000 か所の観測データをもとに初めに述べたように、筆者は、「自然変動算出される。これは、時代による観測法、要因と人為起源の要因があるが、20 世紀の測定点の変化の影響を受けている。1980 年

気温上昇に対しては前者の寄与が少なくとごろからは人工衛星の観測データもある。

も半分程度ある」と考える。それゆえに、穏ヒートアイランド現象は補正したとされる。

やかだが確実な対策を選ぶのが良いと思っ註 2）ミランコビッチ・サイクルている。

氷期の周期的発現を説明する仮説。
（１）地

この問題で科学者が果たす役割は非常に球公転軌道の偏り（離心率）の変化（約 10大きいが、政治と国民感情の強い影響のも万年周期）、（２）地球自転軸の歳差運動（約とで、科学者がその責任をしっかりと果た

2 万年周期）、（３）地球自転軸の傾きの変化せるか大いに危惧される。科学者は、分から（約 4 万年周期）と地表との相互作用によないことを分かったように発言したり、いり、氷期、間氷期が周期的に訪れるとするもたずらに不安を煽ったりしてはならない。

ので、実際とかなりよく合うとされる。

註 3）気候モデル
IPCC では、 20 機関による 40 の気候モデルのシミュレーション結果を図 1 のようにまとめた。20 世紀後半については、シミュレーションの結果は実測された気温上昇とほぼ合っている。しかし、19 世紀末から 20世紀半ばにかけての観測データを再現しているかどうかは判然としない。少なくとも20 世紀における 2 回の気温停滞をシミュレーションが再現したとはいい難い。
また、数多い気候モデルの中で、どのモデ
ルの再現性が良かったのかが分からない。
再現性の良いモデルを採用して将来予測をするのがよいのではないか。
註 4）温暖化リスクと適応策
5IPCC 報告で予想された気候変動による被害は、海水面上昇による一部地域の水没、生態系の変化（北へ移動。感染症領域の拡大）、農耕・生活適合地域が現在の温暖地域から寒冷地域へと移動、気候変動（異常気象の頻度および強度）の増大などである。これに対して日本政府は品種改良、堤防整備、健康管理などを含む国家戦略「適応計画」を発表した（2016 年）。