人類誕生前「異質」の温暖化が起きていた【脱炭素社会への「本質」理解 第7回】

Chematelsの連載「脱炭素社会への『本質』理解」もいよいよ最終回です。今回は、前回の第6回「地球46億年史には『全球凍結』時代も」に引き続き、地球の歴史という視点から気候変動を捉えてみます。

地球の気候が太陽に支配されていることは疑いありません。けれども、近年の急激な地球温暖化は、太陽活動の影響によるとはいえないという説が有力です。第2回「環境科学の視点で懐疑論の主張をただす」と第3回「地球丸ごとの理解で導ける温暖化の現状」でこれについて詳しく述べたのでご参照ください。

一方、急激な温暖化現象は、はるか過去の約5500万年前にも起きており、「暁新世-始新世温暖化極大」といわれています。この時期、平均気温は5～9℃上昇し、極地に氷はありませんでした。この温暖化の原因は、海底蓄積物や火山活動に伴う噴出ガスを起因とする二酸化炭素の温暖化効果とされます。やはり太陽活動が直接関与したとする説はないようです。

太陽の光度は約42.5億年前には現在の約70％しかなく、地球表面に水を維持できる力はなかったという理論的推測があります。一方で、地球表面には約38億年前から継続的に水が存在し続けていたという地質学的・古生物学的証拠もあり、この二つは矛盾しています。これを「暗い太陽のパラドックス」といいます。

しかし、光度は低くても約14 億年前の地球大気中の二酸化炭素レベルは現在の大気に比べ10～200倍の値をとり、地球表面の温度を高く保つために有効な温室効果をもたらしていたという説があります。

太陽黒点と太陽活動はリンクしますが、太陽活動が気候変動に直接影響するかは確定していません。イタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイ（1564-1642）らが観測を始めて以来、400年以上にわたり黒点の観測が続けられ、約11年周期で増減することが知られています。

黒点が増えると黒点周辺の温度が上昇し、太陽からの可視光の放射は増えます。しかし、放射の変化量はごくわずかであり、気候に大幅な影響を及ぼさないとされます。これが温暖化で太陽の影響を無視してもよいとする有力な根拠となっています。

実際、図1にあるように、黒点数と気温の変化のグラフは前半では連動しているものの、後半は反比例しているように見えます。

また、図2にあるように、大気の温度の変化は太陽黒点数の変化よりも、二酸化炭素濃度の変化と連動しているように見えます。

地球の温度環境は氷河時代と無氷河時代に大きく分けられます。この二つのうち氷河時代には、氷河が拡大する寒冷な氷期と､氷期と氷期の間の温暖な間氷期があります。この氷河時代における氷期と間氷期のサイクルを説明するのが、ミランコビッチサイクルです。

セルビアの地球物理学者ミルティン・ミランコビッチ（1879-1958）は、太陽放射量の変化について、離心率と呼ばれる太陽と地球距離の変化、軌道傾斜角と呼ばれる自転軸の傾き、それに地軸の歳差運動の三つから、約10万年、約4万1000年、約2万2000年という三つの周期があることを導きました。そして、地球が受ける日射量が変化すると地球の気候変化に影響があるとする仮説を立てたのです。

氷河時代の氷期と間氷期の周期は、過去80万年間について有孔虫の酸素同位体比の周期性や氷床コアのデータから、約10万年であることが証明されています。このことからもミランコビッチの仮説は広く受け入れられています。

ただし、ミランコビッチサイクルには弱点もあります。それは、短期間の温暖化の説明ができないことです。また、次の氷河期がいつ来ても不思議はないのですが、確実な予測をすることはできません。

デンマークの物理学者ヘンリク・スベンスマルク（1958-）が2019年3月、「気候変動における太陽の役割」という論文を公表し、注目されました。その内容は、太陽活動起因の磁場と銀河宇宙線が地球の雲の形成を誘起し、気候変動に重要な役割を果たしているというものです。スベンスマルクのこの仮説を少し詳しく説明すると次のようになります。

通常、銀河宇宙線は地球大気をイオン化します。その結果、雲の凝結核がつくられます。雲がつくられると、太陽光に対する反射能が増大し、地球の気温は低下します。

これに対し、太陽活動が増加すると、太陽表面の磁場が太陽風によって地球に多く運ばれ、地球近辺の磁場が強くなります。すると、雲をつくる役割の銀河宇宙線が地球にあまり届かなくなり、雲が少なくなって気温が上昇するというわけです。

スベンスマルクの論文には、低高度の雲量と宇宙線束には相関性があることがデータで示されています。

スベンスマルクの仮説をめぐっては、神戸大学の研究チームがモンゴルのゴビ砂漠の堆積物を調査し、仮説の根拠を立証しています。今後も注目していく必要があるかもしれません。

連載「脱炭素社会への『本質』理解」は今回で終了です。ご愛読ありがとうございました。