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2017年からの世界 これからの太陽活動 未来の地球

太陽活動はさらに沈静化し、世界中でミニ氷河期的状況の拡大が進む中で、「太陽の変動が地球の気候に与える影響について」のアメリカ国家レベルの大会議の記録を読む

投稿日:2017年12月18日 更新日:

12月16日 前例のない降雪量(3m)に埋もれるドイツ・ブロッケン

Keraunos‏

12月15日 韓国最大の河川が異常に早く凍結したことを報じるニュース

KBS NEWS

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マウンダー極小期的な異様な冬の様相が現れる中で「太陽との関係」は

少し前に、

ミニ氷河期が世界に到来したかのような2017年の12月に

という記事で、世界各地で寒波や大雪に関して、かなり激しい状況を見せる地域が多くなっていまして、南北アメリカ、ヨーロッパ全域、ロシア、トルコ、インド、パキスタンなどに広がっています。もっとあるのかもしれないですが、知る限りではそのようになっています。

さらには、現在「真夏」である南半球でも、この12月は不安定な気候が続いていまして、少し前のオーストラリアのクイーンズランドでは、「 100年ぶりの寒い夏」となったことが、地元のニュースで報じられていました。

こういうような「通常とは違う寒さ」というものの原因は、その短い期間だけで考えれば、気圧配置だとか、北極からの冷たい大気だとか、いろいろとわかりやすい理由も存在するのですけれど、「長い期間にわたって」となると、今でも「気候のその変化がなぜ起きるのか」ということはほとんど不明です。

「長い期間」というと、たとえば、それが寒冷期の場合なら、ミニ氷河期というような言葉も思い出されるわけですが、ここ数年、一部の科学者たちは「すでに地球はミニ氷河期に入っている」とする学説を展開する人たちもいまして、たとえば、1年ほど前の記事、

ミニ氷河期は「2015年にすでに始まって」おり、今後「200年から250年間続く」というロシア科学アカデミーの科学者たちの主張が公開された
 In Deep 2016/11/05

という記事では、「地球は 2015年からミニ氷河期に入った」というロシア人科学者による論文についてご紹介しています。

sciencedirect

しかし、ミニ氷河期についてはともかく、気候の変動においていくつも考えられる要因の中で「最大のもの」と科学者たちが考えるのは常に太陽活動であり、その変動と地球への気候の影響がどのようなものなのかについての研究は長く続けられています。

たとえば、地球の気温の異常を作り出すものに、エルニーニョとかラニーニャ現象といったものがありますが、これは「海の海水温度が通常と違う」ことによって発生するものです。その「海水温度の変化」と「太陽活動の変化」に相関関係があることは長く知られたことでした。

しかし「どうしてそうなるのか」はやはりわからない。

いろいろなことが「わからないことばかり」ではあるのですが、それでも、科学者たちは自分たちの専門範囲を越えて議論を続ける試みをしています。

前回の記事、

太陽が暗くなってきている

では、スペースウェザーの「太陽からの放射照度が低くなっている」ことに関しての記事をご紹介しましたが、その中に、

・全米研究評議会(NRC)が発行した 2013年の報告書「地球の気候変動に太陽変動が及ぼす影響」

というものが出てました。

今回は、その内容をご紹介したいと思います。

この報告書が発表された後に、NASA がウェブサイト上でその内容の解説をしたものです。

NASA

かなり長いものですが、それをご紹介します。

ここからです。


Solar Variability and Terrestrial Climate
NASA 2013/1/08

太陽変動と地表の気候

銀河系の中の星として、太陽は非常に安定した星だ。他の恒星の中には、大きさと明るさが激しく変動を示すものがあり、時には爆発するような劇的な脈動を示す場合があるが、私たちの太陽の明るさは 11年間の太陽サイクルの過程で起こすその変化の幅は わずか 0.1%だ。

しかし、これらの明らかに小さな変化が、地球の気候に重大な影響を及ぼす可能性があることに関しての研究者の間での明白な現実が存在する。

全米研究評議会(NRC)が発行した「地球の気候変動に及ぼす太陽変動の影響」という新しい報告書には、太陽活動の変化が地球上でも明確に感じられるような影響を与える、その驚くほど複雑なメカニズムが載せられている。

太陽と気候の関係を理解するには、プラズマ物理学、太陽活動学、大気化学、流体力学、エネルギー粒子物理学、さらには地球の歴史など幅広い分野の専門知識が必要となる。

太陽の問題を解決するためには、いかなる科目の専門家であっても、単一の科目に関しての知識だけでは対応できないのだ。太陽の問題についての理解の進歩を得るために、全米研究評議会は多くの分野の専門家たちをひとつのワークショップの下に集合してもらう必要があった。

この報告書は、多くの分野からの解釈により太陽の問題の枠組みを確立するための取り組みをまとめたものだ。

参加者の 1人であるコロラド大学 大気宇宙物理研究室のグレッグ・コップ(Greg Kopp)氏は、11年周期の太陽サイクルの間の明度の変化は太陽の全出力の 0.1%でしかないが、そのような小さな変化が依然として非常に重要であることを示していると指摘している。

「放射照度の 0.1%だけの短期間の変動であっても、地球に存在する他のすべてのエネルギー源(地球内部の自然放射能など)を超えるのです」とコップ氏は言う。

特に重要なのは、太陽活動最大期の数年のあいだにピークをつくる太陽の極端紫外線 (EUV)放射だ。EUV 波長の比較的狭い帯域内では、太陽の出力は 0.1%のみではなく、10%以上の指数として変化する。これは上層大気の化学構造と熱構造に強く影響する可能性がある。

 

研究者たちは上層大気の変化が地球表面にどのように伝わるかについて議論した。太陽からの影響には多くの「トップダウン(上から下にだけ伝わる)」経路が存在する。

例えば、NASA ゴダード宇宙飛行センターのチャールズ・ジャックマン(Charles Jackman)氏は、成層圏の太陽エネルギー粒子や宇宙線によって生成される窒素酸化物が、地球上空のオゾンのレベルを数%減少させる可能性についてを解説している。

オゾンは紫外線を吸収するので、オゾンが少なくなるということは、太陽からより多くの紫外線が地球の表面に到達することを意味する。

ジャックマン氏はさらにこの可能性の先に話を進めた。氏は、成層圏におけるオゾンの損失が、その下の大気の力学をどのように変える可能性があるかを説明した。

「オゾンの喪失に伴う極地の成層圏の寒冷化は、対流圏付近の水平温度勾配を増加させると考えられます」とジャックマン氏は説明する。

これは、地球の中緯度の大気の渦による角運動量(物体の回転運動の大きさを表わす量)の流れを変える。

対流圏(大気圏の一番下で、私たちのいる場所もここ)の角運動量が地表を制御するため、角運動量は地球の環境にとって重要なものだ。

全米研究評議会でのワークショップで提案されたメカニズムの多くは、大気と海洋の複数の層の間の多段階の相互作用に依存していた。

アメリカ大気研究センター(NCAR)のジェラルド・ミール(Gerald Meehl)氏は、太陽の変動が地球の気候、特に太平洋の気候に大きな影響の痕跡を残しているという具体的な証拠を示した。報告書によれば、太陽黒点活動のピーク時に海水面温度のデータを見ると、熱帯太平洋において、その赤道東部の海上で、ほぼ 1℃の海水温の低下を​​伴う顕著なラニーニャ現象と似たパターンを示していることがわかる。

さらに、南太平洋に発生する大規模な収束帯である「南太平洋収束帯」では降水量の増加の兆候が見られるほか、中緯度の北太平洋および南太平洋では、通常以上の海面圧力があり、これらは太陽黒点周期のピークと相関していた。太陽活動サイクルの変化の兆候は、太平洋で非常に強いが、科学者たちには、太平洋気候システムの何がそれらを増幅させるように働いているのかはわからないままだ。

地球の気候システムに関する謎の 1つは、熱帯太平洋で観測される気候兆候の大きな変化を 11年の太陽周期の中で起きる比較的小さな変動がどのように作り出すことができているのかということだ。

これは、 スーパーコンピュータの気候モデルを用いた検証では、太陽と海洋の相互作用には、「トップダウン(太陽からの一方的な作用)」だけではなく、「ボトムアップ(地表から高層大気への何らかの作用)」が必要であることを示している。

近年、研究者たちは、太陽が地球温暖化に果たしている可能性を考慮してきた。太陽は私たちの地球の主要な熱源だからだ。しかし、全米研究評議会の報告書によれば、太陽変動の影響は地球規模よりも地域的であることが示唆されている。全米研究評議会では、太陽変動は過去 50年間の地球温暖化の原因ではないと報告している。

太陽活動の歴史的記録を樹木や氷床コアから研究しているレイモンド・ブラッドリー(Raymond Bradley)氏は、太陽の影響は地域的な降雨が強く受けているとして、それは気温よりも大きく影響を受けていると考えられると語る。 「気候に太陽光による影響が実際にある場合は、直接的な気温の結果としてではなく、一般的な循環(雨などの水の循環のこと)の変化によって現れるのです」と氏は述べている。

17世紀後半から18世紀初頭に、70年間ものあいだ黒点があらわれなかったマウンダー極小期には、ヨーロッパと北アメリカが激しい寒さにさらされたが、 その地域的な冷却のメカニズムは、太陽の極端紫外線出力の低下であった可能性がある。しかし、これは推測に過ぎない。

現在(2013年)進行している太陽のサイクル 24の太陽活動は、過去 50年以上で最も弱い。さらに、議論の余地はあるとはいえ、太陽黒点の磁場強度の長期的な弱化傾向の証拠が存在している。アメリカ国立太陽天文台では、次の太陽サイクル 25が到着するまで太陽の磁場は非常に弱く、太陽黒点が形成されることはほとんどないだろうと予測している。

NASA 本部の気候科学者であるハル・マリング(Hal Maring)氏は、この報告書をについて以下のように語った。

「参加されたパネリストの方々によって多くの興味深い可能性が示されました。しかし、太陽活動の変動による地球の気候への影響を決定的に評価することができるほどモデル化されているものはないのが現状です。太陽の地球への影響について具体的で物理的な完全なモデルの獲得への可能性の手がかりをつかむことは重要な課題です」

 


 

ここまでです。

結局、ここでも、

> 太陽活動の変動による地球の気候への影響を決定的に評価することができるほどモデル化されているものはないのが現状です。

というようなことになっていて、「太陽と地球の気候の関係」をダイレクトに示すような単純なメカニズムは存在しないようではあります。おそらくは、太陽と地球の「相互の働き」で複雑な気象が作られているのだとは思いますが、しかしその「主導権」はやはり太陽にあるのではないでしょうか。

そして、 NASA の記事にもありましたが、その太陽の活動はこれから「かつてないほど弱くなっていく可能性」があります。それはグラフを見る限り、「確実」といえるほどのものでもあります。次の 11年周期さえきちんとくるのかどうかというような。

現在のままの太陽活動の衰退が続いていけば、地球に「 17世紀のマウンダー極小期のような状態が再来する」というような予測は、それほど突飛なものでもないと私は思うのですが、皆様はどうお感じになられるでしょうか。


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