地球温暖化防止シンポジウム

設立10周年記念特別行事　地球温暖化防止シンポジウム「地球温暖化―宇宙からの視点」

1. 出席者紹介
開会挨拶：　海野和三郎
第一部「地球的実践的視点」：　原田憲一、石塚明男、中島和夫、田中　優
第二部「天文学的視点」：　柴橋博資、一丸節夫、桜井　隆、草野完也、阿部彩子
閉会挨拶：　鎌田東二

2. 詩朗読、メッセージ、シンポジウム報告
・詩朗読：　「地球母さん」水木鈴子
・メッセージ：　東京大学総長　小宮山宏
・メッセージ：　全国地球温暖化防止活動推進センター代表　大木　浩
・シンポジウム報告：　海野和三郎

3. 資料
・「地球温暖化の天文学」海野和三郎（第1408回天文学教室談話会講演）

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◆海野和三郎（東京自由大学学長、東京大学名誉教授）

専門は、理論天体物理学。多くの理論天文学者を育成したことで知られている。海野門下生は通称“Unno School”と呼ばれ、日本の理論天文学に大きな業績を残している。
1925年10月2日埼玉県浦和市（現さいたま市）生まれ、1947年東京帝国大学理学部天文学科卒業、1952年東京大学付属東京天文台助教授、1953年東京大学理学部助教授、1963年東京大学教授、1986年定年退官し、近畿大学教授に就任。

【講演要旨】
「地球温暖化の天文学」
・何故CO2削減か
・水と太陽
・地球環境は超複雑系である
・二酸化炭素問題の重要性
・北極海と海洋大循環

銀河系10¹¹個の星の周りに水が液体の水として存在する惑星が一体何個あるか誰も知らない。海は、塩分濃度勾配を使って対流による熱拡散を阻止して保温し、海洋大循環が全深海温度をほぼ３℃に一様化している。森は、水を大量に蒸発し、森の上空に対流を起こし、風を起こし、その風に乗ってＣＯ２が乱流拡散で葉緑素にもたらされる（矢吹機構）。ＣＯ２が減って地球が寒くなるかと思いきや、太陽が増光して何億年もの間、生き物が進化発展してきた奇蹟の惑星、地球。その地球が億年かけて貯めた化石燃料を人類が１００年で使い尽くそうとしている。その影響がエネルギー・地球環境・人口問題となり、人類の未来を不透明にしている。宇宙からの視点が必要である。
　大気中ＣＯ２増加による１次効果は、疑いもなくその温室効果による地球温暖化である。しかし、地球には速い自転があり、氷・雪・靄・水・雲・水蒸気・結晶水などの７変化が、２次効果として、台風・竜巻・エルニーニョの激化、極氷・氷河の融解、カーボンハイドレートの気化、３次効果として海洋大循環や地殻変動などとの相互作用も考えられ何が起こるか分からない。このシンポジウムが、未来を明るくするのに役立つことを切に祈願する。

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◆原田憲一（京都造形芸術大学教授）

東京自由大学の「宇宙を知るコース」で、「人間は月に住めるか」「美しくなる地球」「近代西欧文明の呪縛からの脱却」の連続講座で、壮大な地球の物語を展開し、現在の環境問題、危機に対しいち早く警告し、スケールの大きな提案を行った。
1946年山梨県甲府市生まれ。70年京都大学理学部地質学鉱物学教室卒業後、同大学院修士課程に進学。
同年11月から2年間、米国マサチューセッツ州コッド岬にあるウッズホール海洋学研究所に留学。77年理学博士号取得。78年キール大学地質学古生物学研究所、79年米国ワシントン州立大学地質学教室の客員講師。山形大学理学部地球科学科応用地質講座教授。著書：『地球について－環境危機・資源涸渇と人類の未来』（国際書院）他。

【講演要旨】
　私は、温暖化の問題は存在していると考えていますが、その根源にある近代西欧の価値観をまともに批判することなく、二酸化炭素の増加ということに問題を矮小化し、小手先の技術で解決できるという幻想を振りまいているように思えます。
　西欧近代科学が描き出した不完全な自然像を人間中心主義的な解釈で利用しようとする科学技術のあり方、さらには将来世代観（歴史観）を欠いた「最大多数の最大幸福」という価値観を疑い、１０世代、百世代後の子孫から感謝されるような生き方を模索することが求められていると考えています。
　それは、１０年や２０年でできることではありませんが、誰かが先鞭をつけなければ始まらないことも明らかです。
　東京自由大学主催のシンポジウムだからこそ、既存のアカデミズムに縛られない、研究者の良心にしたがった議論が展開されることを期待しています。

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◆石塚明男（元東大海洋研究所海洋化学部門）

1964年金澤大学理学部卒業、理学博士。1967年名古屋大学理学部修士課程修了。2000年東京大学海洋研究所助手退職。現在、東洋大学非常勤講師。地球科学と日本事情（留学生のための）の講義を担当。
日本地質学会講演「341 ベンガル扇状地の粘土鉱物堆積史とヒマラヤの隆起」、「日本海堆積物の古堆積環境についての一考察」、地質学雑誌「日本,福井県の水月湖の湖泥中の硼素含量」他。

【講演要旨】
地球の歴史から考えて、大気の発達と生物の進化とは密接な関係があります。大気の化学成分の変化が大きく我々現在の地球上に住む生物に過大な影響を与えています。私の話の中で、もう一つ、重要なことは、太陽光度の増加と、生物が水中から発生した事実です。
　太陽光度が、約46億年の間に、約四分の一ほど増加してきましたが、地球の表面温度は、その間、あまり大きく変化しなかったことが、地質年代の化石から分かっています。また、地球での、生物の発生が、水中から発生したことは、約 30～10 億年前の堆積岩の中の化石から証明されています。生物が、水の中から、発生した必然性は、地球上に降り注ぐ紫外線にあります。生物の主な組成であるたんぱく質は、紫外線により、長時間照射されると破壊されるので、陸上で、生物は、生きてゆくことが出来なかったのです。そのため、大気の組成が、約10億年前に、ストロマトライトが多量に発生することにより、窒素と炭酸ガスの大気中の組成の中に、酸素が加わり、現在の酸素量の10分の一程度になった時、地球上にオゾン層が出来る様になってから、陸上に、生物が出現するようになりました。その間、火山活動の大きさによって、大気中の炭酸ガスの量が増加し、それに伴って、植物の大繁殖があり、その結果、大気中の炭酸ガス量が減り酸素量が増えて動物の絶対数が増えることになります。その結果、大気中の炭酸ガス量が減少して、氷河時代が到来するという事件が起こりました。間氷期と氷河期の間での海水面の変化は最大で 200 ｍの変化があります。それによって、巨大な森林地帯が、氷河期になり、海水面の低下と共に、積雪によって埋もれ、その後、温暖化によって、海水面の上昇により、水没し、上流の河川の堆積物によって、埋蔵して、石炭ができることになります。
　大気の組成の中で、炭酸ガスが、地球の歴史の中で、大きく減少してきているので、今後、火山活動の衰退による大気中の炭酸ガスの量の減少が起こり、太陽光度の増加に伴い、地球の表面温度が、上昇することが考えられます。その時、現在の植物による、人類の増加を今の食料で賄いきれるのかということが、人類の歴史の近未来には、起こりえます。現在、大局的に植物の種類を分類すると、Ｃ３植物とＣ４植物があります。温度の上昇に、少しでも耐える植物は、Ｃ４植物です。但し、大半の穀類は、Ｃ３の種類に属するのですが、Ｃ４植物に属する穀類は、僅か、トウモロコシとビートなどしか存在しません。そのことから、我々は、現在の温暖化を考えると、早急に、人類の食料を確保する為に、遺伝子組み換えによるＣ３植物の高温に強い作物を作り、そして、Ｃ４植物の穀類の種類をより多く作り出す必要があります。その後、地球表面温度が、上昇することによって、海水が沸騰する時期が来るまでに、あと５～10億年位の時間がかかります。その間に、我々は、地球の現在の状況と同じような惑星に異動しなければならなくなります。

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◆中島和夫（山形大学理学部地球環境学科教授）

1953年広島県生まれ。広島大学大学院修了。理学博士。山形大学助手、同大助教授を経て1996年より現職。JICA（国際協力事業団、現国際協力機構）の専門家として南米ボリビアでの技術協力（６ヶ月間）を経験。花崗岩とそれに伴う金属鉱床や地熱地域での熱水作用を地質学的、地球化学的に研究している。潜水調査船しんかい2000で東シナ海や小笠原の海底火山に伴う温泉調査などを行った。

【講演要旨】
　人間が生きていくためには様々なものが必要で、それらをあるいはその元になるものを資源といいます。我々がある物質を資源として利用するためには、それが自然の状態でどこかに集まっている（濃集）必要があります。物質は自然エネルギーを得て、移動することにより集まってくるのです。この自然エネルギーによって物質が移動・濃集する仕組みは太陽系の中では、現在のところ地球しか知られていません。
　資源を利用するためには、資源探査、採掘、選鉱、精錬などのプロセスを経ますが、その採掘から精錬までの段階で問題になるのはゴミ（精錬のために捨てられる尾鉱）と環境汚染があります。現在の日本では環境基準が厳しいので大きく問題になることは少ないですが、過去において重大な鉱害が発生し、多くの犠牲を払ったことはご存じの通りです。世界の資源保有後進国では、個人または家族などの小グループで鉱産地帯に群がって、不衛生な環境の中で採掘しているスモールスケールマイニングと呼ばれる採掘法があり、資源生産量のかなりの部分を支えていることもあり、健康問題や環境破壊として大きな問題になっています。また、資源の採掘が進むに連れて、品位（鉱石中に含まれる金属の割合）の少ない鉱石から金属を取り出すため、それだけ大きなエネルギーを必要とします。資源枯渇の問題はエネルギー問題であるとも言えます。
　人間が使っているエネルギーや経済活動の規模を分かりやすく伝える指標の一つとして、エコロジカル・フットプリントがあります。これは、ある地域の経済活動の規模を、土地や海洋の「表面積（ha）」に換算し、その面積を地域内人口で割ったものです。すなわち、エリアの適正規模（環境収容力）をどれくらい超えた経済活動をしているかが、一目でわかります。それによれば、世界中で使える陸地と海の面積を65億人の人数で割ると1.8 ha/人しかありませんが、日本のそれは4.3 ha/人、米国では9.5 ha/人です。日本は世界平均の2.4倍、米国では5.3倍の消費活動をしていることになります。
　このように、人間が生きていくためには資源が必要で、それを利用するには多くのエネルギーを使わなければなりません。それを地下から取り出す化石エネルギーに頼っていては、ますます温暖化が進みます。また、資源を利用するためには環境汚染などの犠牲を払っていることも忘れてはいけません。資源の特性を理解した上で、私たちはどういう道を選択すべきなのかを考えましょう。

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◆田中　優（未来バンク事業組合理事長）

1957年東京都生まれ。地域での脱原発やリサイクルの運動を出発点に、環境、経済、平和などのNGO活動に関わる。
著書：『いますぐ考えよう！地球温暖化（全３巻）』、『おカネで世界を変える３０の方法』、『地球温暖化／人類滅亡のシナリオは回避できるか』、『世界から貧しさをなくす３０の方法』、『戦争って、環境問題と関係ないと思ってた』、『戦争をやめさせ環境破壊をくいとめる新しい社会のつくり方』他。

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◆柴橋博資（東京大学理学系天文学科教授）

研究テーマ：太陽物理、恒星物理、日震学。日震学による太陽内部の研究・星震学による恒星内部の研究。近年，精密な観測により，太陽を始め磁変星，白色矮星，早期型星等のいろいろな恒星で振動が発見され，様々な固有振動モードが励起されていることが明らかになってきた。これら多数の固有振動を利用して，直接調べることのできない太陽や恒星の内部構造を探る研究をそれぞれ日震学，星震学という。その方法論を確立し，もって太陽および恒星の内部構造を解明する研究を行っている。

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◆一丸節夫（東京大学理学部名誉教授）

専門はプラズマ物理。著書：『プラズマの物理―物理学の回廊』他。

【講演要旨】
「地球温暖化－水と炭素のはたらき」
・プレリュード
　アスペン物理学センターエネルギーフォーラム 2006
　ＯＥＣＤ国際学習到達度調査（PISA） 2006【温室効果】
　ＩＰＣＣ報告 2007
・温室効果ガスのはたらき
　太陽から入射する光のエネルギーと大気層による吸収
　地表からの熱エネルギーの放出と大気層による再吸収
　地球表面の平均温度はどう決まるか？
・炭素問題
　大気中の炭素濃度は今後どう変るか？
　炭素排出量削減への“くさび”
　炭素（環境）税
　炭素排出量５０年半減計画
・水のはたらき
　海面の熱エネルギー
　《台風熱機関説》
　海面温度と台風の破壊強度指標

「炭素排出量削減中期目標」

　2005年の世界の温室効果ガス排出量は7.0 GtC/yrに上った。1 GtC/yrとは「年間炭素十億トン」のこと。小稿では、これまでと同様に、温室効果ガス排出量を炭素の排出量で表わす。それを二酸化炭素の排出量に直すには、炭素原子の原子量（=6）と二酸化炭素の分子量（=22）の比に当る22/6を掛ければよい。

　年間に排出された7.0 GtCのうち、1/3ほどは海洋に吸収され、数％は陸地で処理される。しかし、少なく見積もっても、その1/2に当る3.5 GtCは大気中の二酸化炭素濃度を増やすのに寄与することになる。先に「大気中の二酸化炭素濃度 1 ppm は大気中2.6 GtCの炭素を意味する」と話したことがある。だから、大気中3.5 GtC の炭素は1.35 ppmの二酸化炭素濃度分に相当し、温室効果により平均地表温度を一年に0.012 ℃だけ上昇させることになる。

　このような温室効果ガスの累積による地球温暖化を阻止するため、その排出量を５０年間で2000年値（6.2 GtC/yr）の半分に削減し、2050年の排出量を3.1 GtC/yrに抑制することが提唱された。この長期目標は、2007年６月の独ハイリゲンダム・サミットでも、また同１２月のインドネシア・バリ島での国連気候変動枠組条約締結国会議（COP13）でも、その必要性が留意された。

　2008年５月２６日付朝日紙夕刊は、一面トップに - 温室ガス削減国別目標策定促す環境相会合「５０年半減」加速 - との見出しを掲げ、神戸市で開かれていた地球温暖化問題に関する主要国（Ｇ８）環境相会合がその日の午前に閉幕したことを報じた。その議長総括の骨子は、
◇　「世界の温室効果ガス排出量を2050年までに半減」とする長期目標では、Ｇ８サミットでの踏み込んだ合意の意思を表明
◇　中期目標は実効的な目標設定が必要
◇　今後10～20年間に世界の総排出量を減少に転じさせるため、先進国は国別総量目標を掲げ、排出急増の途上国は抑制を目指すことが重要
◇　セクター別アプローチは国別総量目標設定に有効といったものであった。

　先に記した、５０年間で2000年値の半分に削減するという長期目標は、今回も参加国の大多数が見解を共有した。

　問題は中期目標である。昨年末のCOP13で「先進国は2020年に1990年比25～40 %削減が必要」との見解が示された。しかし、今回は数値も入らず、前進はなかった。排出減に転じる時期も、バリの「今後10～15年」から、議長総括では「今後10～20年」と逆に延びている。

　本来はＧ８でバリを超える合意を打ち出せなければ、次の国連での交渉に拍車をかけることはできない。今回のように環境問題に特化した閣僚会合でさえ数値目標に大きく踏み出せないようでは、北海道洞爺湖サミットでの進展も望めそうにはなさそうだ。

　そこで小稿では、これまでの炭素排出量の推移および2050年に排出量を3.1 GtC/yrにまで削減するという長期目標と整合する中期目標の数値設定は？　と設問し、以下に考えてみた。
　まず、変数 x = 暦年 - 2000 で年代を、また y でその年の炭素排出量（GtC/yr）を表記し、次の３条件を取りあげる：

１．x = 5 で、y = 7.0
２．x = 5 で、y の変化率（１年経った後の y の変化分：1990年[y = 5.8] - 2005年[y = 7.0]の平均値）が 0.08 （GtC/yr^2）
３．x = 50 で、y = 3.1

　これら３条件を満足する滑らかな x と y の関係式は、
　　　　　　　y　＝　- 0.0037 x^2　＋　0.115 x　＋　6.6 である。

　この式は、x-y 平面上で上に凸の二次曲線（放物線）を表わし、排出減に転ずる時期はほぼ2015年、また x = 20 （2020年）で y = 7.4を示している。つまり、排出量は2025年[y = 7.2]までほとんど定値（7 GtC/yr）を推移し、それ以降の２５年間で７から３への急激な削減を果さねばならない。

　この解析結果は、昨年末のCOP13で示された見解「先進国は2020年に1990年比25～40 %削減が必要」と矛盾するものではない。というのは、2020年までの中期で、開発途上国に必要な経済発展を支えながら世界の総排出量をほぼ定値に保つには、先進国の排出量を大幅に削減せねばならぬからだ。

　それなくしては、長期目標「世界の温室効果ガス排出量を2050年までに半減」の達成は画餅に帰すであろう。

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◆桜井　隆（国立天文台副台長）

研究歴：コロナ磁場のモデリング、コロナ加熱、太陽風・恒星風、磁場の観測。

【講演要旨】
「太陽の磁気活動と地球環境」
黒点の増減に代表される、１１年を周期とする太陽の磁気活動について概説したあと、太陽の活動が地球に及ぼす影響として、フレア爆発による数日の時間尺度の現象と、１１年の周期活動に伴う太陽の輝度変化について述べる。後者の地球に及ぼす影響については未知の部分も多いが、地球の上層大気の応答と見られる観測例について紹介する。

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◆草野完也（海洋研究開発機構地球シミュレータセンタープログラムディレクター・広島大学大学院先端物質科学研究科客員教授）

研究分野・シミュレーション科学、プラズマ物理学、宇宙物理学、核融合科学、非線形電磁流体力学。共著：『階層構造の科学―宇宙・地球・生命をつなぐ新しい視点』。

【講演要旨】
「Cosmoclimatology　（宇宙気候学）～宇宙的視点から地球環境を探る～」
地球環境は宇宙から独立しているわけではない。輻射、太陽風、天体衝突、宇宙線など様々な形で地球は宇宙とつながっており、今後ともその影響を受け続けるだろう。それゆえ、地球環境の変動を探るとき、宇宙と地球を一つのシステムと考えたCosmoclimatology（宇宙気候学）と呼ぶべき学際的取り組みが是非とも必要である。
この講演では、太陽の磁場活動及び宇宙線が地球環境に大きな影響を与えている可能性について、最新の研究を紹介しながら考えることで、宇宙的視点から地球環境と温暖化を捉えなおしてみる。

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◆阿部彩子（東京大学気候システム研究センター准教授）

研究分野：大気海洋結合大循環モデル、氷床力学、古気候モデリング。
過去から現在の地球の表層環境変動のメカニズムを、シミュレーションなどの数値モデリングや数値実験手法を用いて明らかにする。
地球環境の安定性や多重性を調べたり、地球と生命の共進化の研究に寄与する。共著：『気候変動論』。

【講演要旨】
「地球史における気候変化」（いくつかの事例を通して、気候の外力に対する応答のメカニズムを示し、地球温暖化を考察する材料を提供する。）
（1）過去の気候と氷床
（2）氷河期と温暖期の交代メカニズム
（3）温暖化で寒の戻りはあるのか？
（4）地球温暖化予測の課題

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◆鎌田東二（ＮＰＯ法人東京自由大学理事長、京都大学こころの未来研究センター教授）

1951年生まれ。國學院大學大学院文学研究科博士課程神道学専攻修了。著書に『翁童論』（Ⅰ～Ⅳ）『記号と言霊』『宗教と霊性』『謎のサルタヒコ』『神と仏の精神史』『呪殺・魔境論』『霊的人間』『平田篤胤の神界フィールドワーク』他。

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◆詩朗読：　「地球母さん」水木鈴子（「水木鈴子・花の美術館」館長）

花の詩画家。日本の四季に美しく咲く花々の水彩画や詩を作り、全国各地で個展、朗読会、講演会を随時開催している。１９９６年八ヶ岳南麓「水木鈴子・花の美術館」開館。

　キラキラの緑豊かな美しい水の惑星・・地球星！
　その母なる大地は全生命体（無数の動物・植物・鉱物・人間）のすべてを我が子と信じ、限りない無限の愛をわけへだてなく与えて下さり　万象万物が無差別、無所得の愛で生かされています。
　地球母さんはどの子もどの子も可愛いく　いとほしく　気の遠くなるような年月を重ねて忍耐強く子育てに心を配って下さっています。
　生命体をたくさん生んで育てることは地球母さんの誇りであり尊いご使命だからでございましよう。
　とりわけ、花たちは気高く、初々しく、決して不平や不満を言わず　地球母さんの美の教えを忠実に守り　母さんの愛を素直に感じ、素直に表現し　地上を美化し、幸福の波動を　全宇宙に向けて放射しているのでございましょう。　もし、あなたが生きていくのが辛くなったり疲れた時は、地べたを素足で歩いてごらんなさいな！　のんびりとねそべって、手足をゆっくりゆっくり　のばしてごらんなさいな！
　あなたの心いっぱいに体一杯に、ジワジワとポカポカと地球母さんの肌のぬくもり（地熱）が伝わってきて　身も心もやさしく包んで下さる母さんの愛を感じて、もう　あなたは一人ぼっちの存在ではないことに気付くことでございましょう。
　「女性は肉体生命の創造とその生命を豊かな感性でもって護り育てていく大切なお役目がありますよ！」と私たちに身をもってお教え下さっているように思えます。私達人間は美しい自然がないと生きていけません。何百年何千年と姿を変えなかった海や山や川や大地が　私達の世代で大きく姿を変えようとしています。　干ばつで土地が砂漠化し木を切り倒して山を崩し、すでに世界の熱帯雨林はもう修復がきかない程　破壊されていると言われています。
　地球母さんの子育てにとって大切な掛け布団代わりの大気は化石燃料の廃棄ガスで汚され、敷き布団代わりの大地は農薬で汚されております。
　また、毎日のように世界のあちらこちらで紛争やテロが起き　貴い命が地上から消えております。　その上、温暖化や洪水や干ばつによる食糧不足で　たくさんの人々が飢えて亡くなっておられます。
　地球母さんご自身もやんちゃな子供たちによって体がボロボロになりながらも　そんな子供たちの苦しみや悲しさ辛さを肌で感じ　日夜なげき悲しみ泣いておられます。
　私達　人間と言う子供たちは　すべてを与え生かして下さる地球母さんに対して感謝の心と報恩行を久しく忘れてしまっております。　私達は便利さや快適さや物質的な豊かさばかりを求め、“大地から生まれて大地に還る”と言う大自然の法則をおかしてしまい、燃えないもの、こわれないもの、くさらないものを地上にたくさん作ってしまいました。
　地球母さんの他の子供たち（無数の動物・鳥・魚・植物・花・鉱物）にも多大なご迷惑をお掛けいたしております。　たくさんの自然を破壊してしまったことを今こそ今こそ真剣に反省し、母さんに心からお詫び申し上げ　一刻も早く大調和の生き方に変えなければなりません。
　無条件の愛で生かして下さる母さんに習って、お互いに助け合い　話し合い　許し合い　分かち合い　生かし合って生きていかなければ・・・・　　そして　地球母さんが心から喜んで下さるような思いやりの花　いたわりの花を胸一杯咲かせて　母さんと同じようにやさしくたくましく与え続ける　おおらかな生き方をしなければなりません。　それが今までたくさんの　たくさんのご無礼をしてしまいました地球母さんへの　心からのお詫びとご恩返しではないかと存じます。
　大好きな地球母さんが喜んで下さる　愛と光の花を毎日の思いと行いの中で咲かせていきたいものでございます。　ありがとうございます
　地球母さま　　　　　　　　　みずき　すずこ

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◆メッセージ：　東京大学総長　小宮山宏

海野先生

お手紙を拝受いたしました。
NPO法人東京自由大学の設立10周年誠におめでとうございます。
また、その記念シンポジウム「地球温暖化－宇宙からの視点」を本学において開催されると聞きまして、大変嬉しく思います。

海野先生におかれましては、本学在学中より、天体物理学の分野において、教育・研究にご尽力を注がれ、Unno Schoolと呼ばれる門下生を多く育成され、日本の理論天文学に大きな業績を残されました。それが、今はこうしたNPOにて、最先端の学問的研究や現代社会の諸問題をテーマに、今回のようなシンポジウムを開催して、市民の生涯教育、社会教育などに寄与する取り組みを積極的にされていることに対し、心から敬意を表します。

地球温暖化は、今や待ったなしの世界的問題です。
また、学術界、政府、企業、NPO、市民が、それぞれの立場で取り組まなければ解決できない課題です。
今回のシンポジウムが、多くの市民の皆さんの意識を高め、アクションへとつながるものとなることを心より願っています。
宇宙から見たら、地球の人類の存在なんか小さい、小さい、という話になるかもしれませんが、それでも温暖化の問題は一人ひとりのアクションが大事だと思っております。

東京大学としましても、地域、NPO、市民などとの連携をますます重視していこうと考えておりますので、是非、先生方におかれましても、こうしたNPOの活動にこれまで以上にご尽力いただけますようお願い申し上げます。
最後に、海野先生、関係者の皆さま、シンポジウムにお集まりの皆様方のご健勝、ご多幸を心から祈念いたします。

東京大学　総長　小宮山　宏

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◆メッセージ：　全国地球温暖化防止活動推進センター代表　大木　浩

　６月７日東京大学本郷キャンパスに於て、ＮＰＯ法人東京自由大学設立１０周年特別行事として、最近内外の関心を集めている地球温暖化問題を宇宙の視点からしっかり見つめてみようというシンポジウムが開催されます。

　７月上旬には日本政府が招聘する洞爺湖のＧ８サミットで地球温暖化が最重要議題として取上げられることが決まっており、目下そのための準備が国内各方面で進められております。　そういった折柄、天文学や気象学をはじめ多くの関連分野の専門家を集めたシンポジウムが開かれることは、まことに時宜を得たものであり、その成果に大きく期待しております。

　東京自由大学は学長の海野和三郎東大名誉教授や理事長の鎌田東二京大教授をはじめ各界の有識者の同志的な集まりとして発足し、次第にその輪を広げておられます。
人類の安全保障にかかわる地球温暖化については大学の中心的検討テーマとして継続的に研究を進めて来られました。

　今回のシンポジウムは自由大学から日本国民へ向かっての力強い発信の場となるものと信じます。
多くの国民の皆さんがこのシンポジウムを通じて温暖化問題の重大性をより良く理解し、明日へ向っての活動の糧として下さることを心から願っております。

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◆シンポジウム報告：　海野和三郎

　東京自由大学１０周年記念事業の一つとして、６月７日、東大理学部小柴ホールで上記のシンポジウムが開催された。シンポジウムの内容については別記するが、多くの方々のご支援を得て、１５０余名の参加者により極めて有意義な内容であった。シンポジウム開催に当たり、小宮山東大総長と京都議定書の大木浩氏から応援のメッセージを頂いた、厚く感謝する。また、開会に当たっての詩「地球母さん」の朗読をした水木鈴子さん、イギリス流省エネルギーの体験を寄書された矢吹万寿先生、第１部の司会をした京都造形大原田憲一教授、会場の設営と第２部の司会をした東大柴橋博資教授ほか東大理学部天文学教室の方々、パネリストの方々、資金援助をしてくれた大森操さん、水木鈴子さん、シンポジウムの企画運営をした東京自由大学運営委員に感謝する。
　シンポジウムは、一方では、７月の洞爺湖（拡大）G8会議に於ける「美しい地球を」の支援というホットな２１世紀緊急問題もあり、他方、もっと長期的な「地球科学的な視点」とがあり、その両者が混然と一体になり分離できない地球システム倫理があり、また、人類という生物がそのカオス状態の原因にもなっているので、結論を一つにまとめることは殆ど不可能である。その辺は、パネリストの講演内容は記録をまとめたCDによって見ていただくことにして、以下では、輻射輸達論を中心に地球温暖化問題とその解決策について概説して報告に代える。

「地球温暖化問題とは何か」

　地球から1天文単位距離（1.496 10¹¹m）、光で約500秒,８分のところに、半径約6.960 10⁸m（光で約2.3秒）、有効温度5780Kの太陽がある。大気も水もない裸の地球上で太陽光に垂直に置いた面が受ける太陽エネルギーは、1.37kW/m²、温度の４乗にステファン・ボルツマン定数を掛けた黒体輻射がこれと釣り合うためには温度は394.2K、121.5℃となる。同じ値は、光速で約２秒の太陽半径を光速で約８分の天文単位で割った値の平方根を太陽の有効温度に掛けても得られる。大気と水があると、対流が起こり、雲などの遮蔽効果、大気での吸収・散乱、温室効果があり、複雑であるが、平均的に３割の減光を考え、実効的な太陽エネルギー強度として、分かりやすく1kW/m²ととると、対応する黒体温度は364.3K、91℃、四捨五入して90℃となる。これが言わば天与の地表最高温度である。これに対し、極めて保温の良い地球を考え、昼夜・緯度や季節の変化をすべて地表全体で平均化すると、太陽光を受ける地球断面積は地球全表面積の1/4であるから、1.37kW/m²の1/4を放射する黒体温度すなわち受けた太陽エネルギーに対応する地表の平均温度は278.7K、5.7℃、四捨五入して６℃となる。大気による３割の減光は、平均化の一部として考慮されているので入れる必要はない。むしろ、夜間や冬期は保温が不完全で、実際の地表平均温度は６℃より幾分低くなる。この平均化を実際に行っているのは海洋で、海洋大循環の行われている大西洋・インド洋・太平洋の水深1000m以上の深海の水温は一様に３℃であるという。海は「塩の指不安定性」で代表される二重拡散対流の結果、下層ほど塩度が高く比重が高いので、対流が起こらず、表面下数１０ｍで吸収された太陽エネルギーが表面から放出されるためには熱伝導によることになるが（水は遠赤外輻射に不透明）、水深100mを熱伝導する時間尺度は3000年もかかるので、その間に海流が温度と塩度を水平方向に一様化する。対流が起こらないようにした蓄熱装置をソーラーポンドといいうが、海洋は巨大なソーラーポンドであり、その絶大な保温機能が地球環境を安定化している。
　陸上では、地面の保温機構もあるが、大地の熱伝導度は小さいので昼夜の日変化に対応できない。ただし、年変化に対する地下水などの保温には有効である。陸上の温度変化の調節は、直接的な陸水の蒸発、積乱雲に代表される対流その他気象現象があるが、その外、森林、草原など植物の光合成に伴う気温調節作用がある。その意味で、森林は陸上の海洋であると言ってよい。植物は、葉緑素を用いて、CO²を主な原料として約１割の効率で太陽エネルギーで炭水化物を光合成する。その際、植物は８割以上の熱エネルギーを無駄にはしない。広葉樹の大木になると、１日に何トンもの水を吸い上げて、葉が枯れるのを防ぐと同時に、空気中に水蒸気を放出する。水蒸気を含んだ大気は熱容量が大きく、断熱膨張しても温度の下がる度合いが小さく、上昇気流は膨張して更に浮力を受けて上昇する。つまり、森林は自ら対流を促進し、森の上空は涼しく風が吹くことになる。その風に乗って、木の葉にCO²がはき寄せられるだけでなく、CO²が、葉の裏の空気の流れの乱流拡散により葉緑素に達するスピードが増し、結果として、光合成スピードが１０倍以上にもなるという。超ノーベル賞研究、矢吹効果である。恐らく、過去何１０億年、２割ほども増光している太陽エネルギーに対し、太古の森林が矢吹効果を用いてCO²を積極的に減らして温暖化を防ぎ、生物に適した地球環境を護ってきたものと思われる。
　地球環境の特色の一つは､自転周期１日の間に、ある地点では90℃とまではいかなくても50℃くらいに達し、地表全体で夜昼平均すると3℃程度であり、その間１気圧の大気の下では水が液体であることと、少しの条件の違いで、水は水蒸気や氷(雪)に相転移する条件下にあることである。水蒸気が対流を起こしやすくするだけでなく､水の相転移が地表近くの大気で起るので、地表から約11kmまでの高さが対流圏となり、温度成層は昼間はほぼ断熱温度勾配、夜はそれより僅かに緩い輻射平衡の温度成層となるであろう。第２の特色は､太陽の場合と違って、輻射のエネルギーの流れが、中心から外へ全波長域で定常に流れるのでなく、地球大気の場合はエネルギー源が外部(太陽)にあり、可視光から近赤外の波長域であるのに対し、大気外に放出する輻射は主として波長10μ以上の遠赤外域にある。
　地球温暖化の議論では、そうした日変化、場所による違い、気象を総て平均化してモデル化し、そのモデルの年変化、１０年、100年変化を考えなくてはならない。そのためには、現状の標準大気モデル(理科年表)を遠赤外域の輻射平衡の理論モデルで理解し、そこに現われる平均吸収係数とCO²量との関係を調べることが先決である。毛利さんとのテレビ対談などで知る人も多いアメリカの地球環境学者ジェイムス・ハンセンが親友のA・レイシスと共に40数年前東大天文教室へ武者修行に来たのは、多分、吸収線が天体大気構造に及ぼす影響（Unno理論）の地球大気版を指導教官の松島訓さんに言われたためであろう。恐らく、初期のハンセン理論は、標準大気に対する輻射平衡モデルであったと思われる。
　理科年表の標準大気の表に、海抜高度h(km)に対して、気温､気圧､密度が出ている。場所や時間に対しての平均であろうが、どういうわけか5,6桁も数字がでている。高度h=0kmから11.1kmまでが対流圏で。その上に対流圏界面、成層圏などが来るが、ここで扱うのは対流圏のみで、輻射平衡モデルをあてはめるのは、対流圏に限るものとする。輻射平衡では、絶対温度Tの４乗に比例する輻射エネルギー密度が、光学的深さ(τ)の１次式で表わされる。これは、熱輻射の光子が吸収媒質の中を吸収と再放射を繰り返してランダムウォークしながら外へ出る平均の回数を示す“媒質の濁り度”で、平均吸収係数と密度の積を表面から深さ方向に積分して求める。標準大気の密度ρは良い近似で、ρ=ρ₀e^-h/H　（1）、　と　表わせるから、大気の平均吸収係数をκと書くと計算の結果、光学的深さτは、τ－κHρ=τ₀－κHρ₀　=τ_S－κHρ_S 　（２）、で表わせる。ここでサフィックスの０とSは、高度h=0、及び対流境界層h=h_S=11.1kmを表わす。輻射エネルギー密度がτの一次式であるという関係から、T⁴＝aτ＋ｂ　（３）。太陽大気などの場合は、外からの輻射がないというτ＝０での境界条件から､定数a,b を決めるが、地球の標準大気に対しては、３つの高さｈ＝0km, 2km, 11.1km に対しての密度ρと温度Tの値からa,bをきめる。そのために、（２）式の代りに、T⁴=TE⁴（τ－τ_S+1/2）　（４）、を採用することにする。この式の意味は、形式的には（２）と同じであるが、τがτ_S＋1/2の時、TがT_Eになる、即ち、対流境界層から下へ見た平均光学的深さが1/2のところの温度が対流層の有効温度TEであることになる。有効温度TEとして海が平均化した３℃、276.15Kを採用すれば、標準大気を輻射平衡モデルで表わしたことになる。
　対流層の標準モデルを輻射平衡で表わすのは変であるが、夜間は対流が起らないし、昼間対流が起こると温度成層は輻射平衡に近づくから、妥当な仮定と考えられる。数値的な結果は詳述しないが、標準大気の密度と高さの関係からHがきまり、温度と高さの関係から光学的深さτがきまり、平均吸収係数κの値が求まる。このκの値は、理論的には、大気の組成が分かり、分子や原子の物理状態が分かると、輻射光の各波長に応じて求まるが、問題は、各波長での輻射のエネルギー流量で重みをつけた平均をとるので、吸収線の波長では吸収係数の値自身は大きくてもエネルギー流量は自己の吸収で小さくなっていて、平均吸収係数への寄与はかなり割引されることである。例えば、水蒸気は赤外域に多くの強い帯吸収線をつくるが、大気中の含有量も大きく、各吸収線の中心波長では吸収が殆ど完全で、多少の大気中の含有が増減しても、輻射流量に影響ないばかりでなく、雲になったりして、寒冷化にも寄与するので、温室効果ガスとしては最強であるが、温暖化ガスではない。温室効果と地球温暖化と混同しがちであるが、注意する必要がある。それに反し、CO²の場合は、遠赤外域に多くの分子振動と回転に帯スペクトルを持つので、分子数を増やせは、比例的とまでは行かないが、平均吸収係数への寄与が多きく、現状の地球環境に対して、最強の温暖化ガスとなっている。詳しい計算は、ジム・ハンセンなどの専門家に任せるとして、先ずは、CCCPとやらの報告を信用してよいと思われる。

　シンポジウムでも、午後の第２部で一丸節夫さんがこの問題を詳細に論じ、水の果たす役割との関連の重要性も指摘した。京都議定書の大木浩さんは、地球科学者がとかく長期の問題に関心を持ち、CO²問題の緊急性を軽視しがちであることを指摘しているが、一丸さんの議論は大木さんの要望を満たすものであった。第２部では、地球環境を複雑系として捉え、CO²問題に端を発する地球環境がどう展開して行くであろうかを、桜井隆さん、草野さん、阿部さんが夫々の専門の立場で論じた。桜井さんから、所謂約１１年の太陽活動周期での地球環境への影響、草野さんから、氷期間氷期に関するミランコビッチ・サイクル、それにCO²が地球環境にとって重要な資源である話、阿部さんから、CO²や温暖化に伴って海や極地域から出てくるメタン・ハイドレートの効果を入れた地球環境シミュレーションの話があった、と記憶するが、第１部のどなたかの話と混同しているかもしれない。私の記憶は年のせいもあり、全く当てにならない。

　地球環境のような複雑系では、CO²による温暖化問題のように、10年程度の将来予測は信頼できるが、100年、1000年､万年となると、理論を作り、シミュレーションをし、過去のデータを解釈することは科学として極めて重要であるが。それを絶対の真理としてはいけない。例えば、地球の軌道や傾斜の小さな変化で万年オーダーの氷期を説明するミランコビッチ・サイクルは、他に説明もなく定説となっているが、地球自体が反応を増幅して氷期をつくる必要があると思われる。もう少し怪しげな説ならいくらでも考えることができ、例えば、台風が運んだ角運動量がフォッサマグナの辺りに億年も溜まり、地盤が保持できる限界状態にあるとすると、温暖化や大雨台風がきっかけとなって地震が起っても不思議はない。もっといい加減でよければ、同じ理由で日本列島がフォッサマグナの辺りで折れ曲がった、とも考えられ、或いは、マントル対流の中に台風のようなまとまった角運動量の運搬機構があるとも考えられる。それらの妄説の真偽は確かめられないが、それを確かめようとする努力は地球科学を推進するであろう。ついでにもう一つ。石炭紀や二畳紀の末期には、倒木が地中に大量に埋まり石炭になったが、地上には倒木が何１０mも積り、それに落雷で地表全体が火の海となり、地上の生物は殆ど絶滅した。新たな生物は、その後海中から這い上がり進化した、というのはどうであろう。人間が現われ、いたるところに道路を作り、農地・牧草地を作った。イエローストーン公園は関東地方ほども広く、天然のままを保存していると聞くが、到るところに道路があり、倒木も３ｍとは積もってはいない。山火事が起っても限りなく延焼はしない。人間は悪いこともするが良いこともする。
　地球温暖化のシミュレーションには、人間と人間以外の動物・植物の影響を太陽・地球・水などの地球科学的・物質的な変動の中に組み込んで行う必要がある。２１世紀人類生存の危機からの脱却の処方箋についても同じである。自然のエネルギー循環の中で、他の動植物と共に生きてきた人類は、地球の貯めた化石燃料を100年で浪費することにより、人口も自然のバランスより10倍も増えた結果、エネルギー・地球環境・食糧問題が絡み合って、20年後からの未来に閉鎖感を持つようになった。これを打開する最善の方策は、３種の太陽エネルギー工学、即ち、海のソーラーポンド効果と森の矢吹効果と辻内式非結像集光を有機的に組み合わせて、相乗効果で石油火力より格段に安くエネルギー需要を満たすことである。先ず、太陽電池パネルは工業製品で高く、その電力は石油火力を駆逐するには10倍安くする必要があると考える。パネルと同程度の価格で10倍集光して発電量を10倍にすればかなり追いつくが、ここで10億年の進化を遂げた森の知恵を借りる。葉緑素もパネルも10%の効率で太陽エネルギーを光合成と発電に使うが、森は80%以上の余熱を使って風を起こし矢吹効果で光合成の効率を10倍にする。パネルは温度が上がると発電効率が下がるから、森と同じく水を使って冷やし、暖まった温水を無駄にせずに上部又は隣のソーラーポンドへ送る。ソーラーポンド発電は、イスラエルで、海と同じ塩度勾配ポンドを作ったと聞くが、大規模発電では集光が困難なこと、塩は高価で捨て場に困ることなどで、実用化されたが石油に負けて撤退したと聞く。塩度勾配ポンドの代りに、多賀式粘性ポンドの原理で、透明スポンジでポンドを満たせば、対流は起こらず、深さ20cmのポンドは、２日保温し、10倍集光で１時間で沸騰する。冷却水との温度差が70度あれば、25%くらいの発電効率で発電できる。熱機関の効率は温度上昇に比例し、これを絶対温度で割った値で表わせるとして計算した。太陽電池と合わせ35%になれば、集光なしの太陽電池で10倍負けていたとしても、１０倍集光で石油火力より1/3以下に電力価格を下げることになる。獲らぬ狸の皮算用であるが、将来を悲観する必要はない。板にアルミホイールでも張って、近似的な簡易非結像集光装置を作り学生実験でもしてみることを提案する｡

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◆「地球温暖化の天文学」海野和三郎（第1408回天文学教室談話会講演）

「地球温暖化」の天文学講演要旨　　　海野和三郎
１．銀杏の木が繁る銀杏の木は、２億５千万年前の二畳紀（ペルム紀）以来の生きた化石植物である。その銀杏の街路樹がこのところ大層勢いがよい。何故だろう。
２．太陽と地球と生命　太陽と地球と水との類希な相乗効果で生命がある。海と森と太陽光で、地球環境の骨組みができた。
３．海の二重拡散対流効果と森の矢吹効果それに生物進化がからんで、地球環境の進化がある。
４． CO2の温室効果水の相転移と地球自転が速いことが特徴的な地球環境にCO2がからむ。
５．台風と地震台風は超大型化するか。氷期に転ずる可能性も。
６．人類の使命海と森の魔法に人の知力を加えれば、地球は安泰

「地球温暖化の天文学」　先事館先事研究所海野和三郎

要旨
地球温暖化の物理はまだ地球物理になっていない天文学のストーリーの段階である。地球重力のもとで、太陽からのエネルギーと水の存在とで代表される地球環境という考え方がエネルギー問題、環境問題を本質的に解決するための理念である。気象学と地球環境学とは同じ現象を扱っても視点が非常に違う学問であることを理解する必要がある。

はじめに
ＣＯＰ３という地球温暖化問題国際会議（京都）が９７年１２月に開かれた。米本昌平「文明論としての地球温暖化」（１）を見ると、アメリカを初めとして二酸化炭素排出を一種の権利とみなし、その権利を市場原理で取り引きしようとしているという。根拠は硫黄酸化物の排出権売買の実績と、市場化が最良の政策手段であるという彼らの信仰にあるということである。戦争によらず、国際会議で世界の国々が問題を討議したことは大いに評価されるが、地球温暖化は硫黄酸化物のような人為的かつ比較的に局地制御の容易な問題ではない。温暖化の原因も二酸化炭素濃度だけで閉じた問題でなく、究極的な危険性もよくわかっていない。誰の目にも明らかなことは、地球が何億年もかけて貯えた化石資源を１００年そこそこで浪費しようとする現代人の罪悪である。｢意味のある精緻さをもった生命像や地球像を提示することが、豊かな人生の基礎となるような、価値創出としての自然科学研究｣（１）が地球環境問題を契機に発展することを期待しよう｡

１．何故CO2削減か
CO2は地球温暖化ガスでありCO2削減は温暖化防止のためであるという考えが一般に普及している。CO2削減には大賛成であるが、賛成理由は将来世代へ化石燃料という資源を残す責任がある（“エネルギー環境第１原則”）というのが主たる理由であって、温暖化防止論にも賛成ではあるが、疑問も持っている。むしろ、これらの疑問を根底まで掘り下げることにより、CO2問題を契機として地球環境問題の根本に迫るのが最も時宜に適したわれわれの戦略であろう。地球環境学は気象学を始めとする地球物理学とは違う学問分野であることをまず強調しておきたい。それについては、地震学と地震予知学とは音楽と音響学ほども違うことの認識が地震予知学の発展に必要だ、という畏友上田誠也の言が、そのまま地球環境学にもあてはまる。たとえエルニーニョとか梅雨とか同じ問題を考えていても、気象学と地球環境学とは考えている視点や時間尺度が同じではない。地球温暖化の本当の問題点は、高次元の複雑系である地球環境に対し一寸した温暖化が、さらに不安定な温暖化を呼ぶか、或は逆に一転して氷期に突入する引鉄になるかもしれないという環境カタストロフィーの怖さである。第２の注意すべき点は、最大最強の温暖化ガスはCO2でなく水蒸気だという事実である。CO2の温室効果は、天体物理では吸収線毛布効果として知られる比較的簡単な物理で、その地球温暖化に対する１次効果は容易に計算できるが（２）、問題はその結果が水にどうはねかえるかである。水は温暖化に対して促進もし抵抗もする、またそれも局地性もありグローバルな変動モードもある。水が如何に地球環境を作っているか、まずその物理を議論しなくてはならない。

２．水と太陽
地球重力の場において、太陽と水とは極めて相性がよい。その相性の良さが生物を育み、その生物が地球環境を温和なものにしている。人類はやはり太陽エネルギーを使い、水のもつ自然の摂理によって生きるべきであろう（“エネルギー環境第２原則”）。先ず、大気がなくて、地表が熱伝導度無限大の黒体であると仮定して、温度Ｔｓ、半径ＲＳの黒体輻射の太陽によって、距離Aだけ離して照らされているとすると、エネルギー収支のバランスによって、地表温度TEは（Rs/2A）（1/2）Ts、約６℃となる。この仮想標準地表温度はとても生物によい値で、水が標準気圧で液体である。よく３０％の反射能を仮定して－１８℃、これに大気の温室効果を加えて１５℃という値をいうことがあるが、有効数字一桁の曖昧さを持った仮定から出した数字よりも、現在の気象でなく将来の地球環境を問題にする場合には、明確に定義された上記の仮想標準地表温度を基準とするほうがよい。ここで用いた完全熱伝導体の仮定（場所によらず温度一定）は、水が太陽光の主成分である可視光に対して数１０m透明でかつ常温の赤外熱輻射に対して完全に不透明であり、比熱容量が大きいことで近似的に満たされる。即ち、水深３０mの水に１平方メートルあたり５００Ｗ（中緯度日中平均）の太陽光で暖めても、温度は０.１℃も上昇しない。この水の絶大な集蓄熱作用が地球環境を守り、また人類を含む生物生存のエネルギー源ともなっていることは特筆すべきである。１日よりもっと長い時間を扱うには、主として対流による熱エネルギー輸送で冷える効果を入れなければならないが､これは対流の流体力学も同時に解くことになり、また境界条件などすべてが時間依存なので一般には面倒である。しかし、対流に混合距離理論を使い渦粘性と渦熱伝導を平均値で置き換えて、境界条件も定常に固定すれば、１次の摂動計算で一応満足すべき精度で結果が得られる。例えば､サイン的なエネルギー入射に対して、単純な熱伝導モデルで８分の１の位相の遅れ（１日では３時間、１年では1.５月）が出せる。しかしながら、長期の取扱いには大気との相互作用特に風の影響、５００乃至１０００ｍより浅い所と深い所の相互作用、海流や海洋大循環など非局所効果が重要になってくる。こうした種々の効果をモデル化して地球全体のモデルに繰り込むには常に不確かさが伴うが、地球全体を平均化して、マイルドな地球環境を作っているのは海洋即ち水の作用であるという結論は不動である。大気も大地も勿論重要であるが海に比べると補助的である。その理由は、大気は熱輻射に対して半透明で毛布効果は不完全であり、かつ厚さ約１０ｍの水くらいの質量しかなく熱容量が極めて小さいので、海洋や大地との熱交換がなければ温度変化の時間尺度は極めて短い。また地面は逆に可視光に対しても不透明でかつ熱伝導度も大きくないから１年変動に対するスキンデプスが約１ｍ、１日では約５ｍｍ、日変化では表面だけ熱く（冷たく）なっても地中には届かない。日変化に対する保温には不向きだが、年変化に対する保温は有効である。これが井戸水の温度が夏冷たく冬暖かい理由であり、水の無い砂漠では、日中暑く夜は寒い理由である。以上述べたように、水の絶大な集蓄熱機能が地球環境を守っていることは間違いないが、水の機能はそれだけではない。水の飽和蒸気圧は生物の生存に適した温度の範囲で温度と共にかなり急速に上昇する。そのことは、生物生存の条件の範囲で、気温変化による水蒸気と水との相転移が起こることを意味する。実際､水のある所の大気は水蒸気をかなりの割合で含むから冷やすと雨や霧を生じ､暖めると消えてその間の潜熱を出すので、温度変化に抵抗する。即ち、いわゆる断熱温度勾配が小さくなり、対流を盛んにするのである。これは、上空と地表の温度差が少なくなるように働く。端的に言えば、地上から蒸発熱を奪い､上空で捨てることになる。しかし、一方では、地表の気温が高くなると、水蒸気量が増え、上空で雲をつくるから、これが太陽光を遮り、地表の気温は下がる。これは太陽という熱源が外にあるためのもう一つの効果である。水さえ十分にあれば、これらの調節は、生物の生存に適した温度範囲で行われる。水は生物の生存を脅かすような温暖化にも寒冷化にも抵抗するのである。そういう視点は勿論気象学にもなくはないが、強調されることは殆ど無い。また、上に述べたことは、地球重力のもとで窒素と酸素を主成分とする１気圧の大気に対していえることで、火星や金星大気では成り立たないが、生物発生と環境進化を考える際には注意が必要である。

３．植物は陸上の水
陸上では、海上ほど水はないが、植物がある。植物の働きとしては、バクテリアから高等動物に至るすべての生物の食物連鎖を支える光合成の重要性がまず強調される。しかし、植物の働きはそればかりではない。植物の葉の占める総表面積は場所によっては地表面積をしのぎ、葉は根から吸い上げた水を水蒸気にして大気中に放出する。風がその働きを一段と増強する（３）。その風は水が活性化した対流作用の一環である。根は水を保ち、補給する。樹海という言葉があるが、森林は正に海なのである。森は、夏涼しく冬暖かで、生物を育む点で海と同様な働きをしている。その働きの中心をなす媒体が水に他ならない。植物と太陽と風と川や地形のなす系はいろいろなスケールで考えられ、砂漠の緑化の問題とも関連し、今後の環境科学の一部門となるであろう（３）。熱帯雨林や山脈、砂漠の分布など全体として気象変動のモードをつくり、カオス的気候変動を生み出す。カオス的変動にはカタストロフィックなものもあるが、植物の関与したものは水の作用と同様に全体として調和の取れた温和な変動となる事が期待出来る｡このことは、気象学ではさしたる意味を持たないが、地球環境学においては極めて重要である。

４．地球環境は超複雑系である
地球が全面水に覆われていたら、大気との相互作用や海水の温度と塩度との二重拡散による対流でかなりの複雑系であるとはいえ、それでもグローバルな長期変動に関しては比較的簡単な理論的取扱いができるであろう。しかし、実際には大陸の不規則な配置による局所性があり、それに気象で扱うような短期変動があって、両者が非線型でグローバルな長期変動と相互作用すると、地球環境はもはや超複雑系であり、解析的な手法は部分的に適用できても全体を取扱うことは不可能である。社会変化・大気海洋過程・気候変動の影響を、同等の重みづけで設計・開発したコンピューターによる統合モデルというのがあって、温暖化問題に関してはオランダのIMAGEと日本の国立環境研のAIMとがよく知られている（１）とのことである。数十に及ぶ非線型効果が理論的或は統計的に取り込まれていると聞くが、恐らくモデルに入っているパラメータは現時点のデータから決めたもので、パラメータの完全性と時間依存性及びパラメータ間の相互依存性に問題がある。勿論こうしたモデルを作ることは極めて重要であり、それに注ぐ努力はいくら評価しても評価しすぎることはないが、モデルの適合性はあくまで短期的なもので、１０年毎には大幅な見直しを必要とするものと思われる｡即ち、来年の台風の発生や１０年後のエルニーニョ、千年後の海洋大循環のモードパターンの変動などが予測できる精度のモデルになっていないし、そうなるためにはさらに高次元の精緻なストーリーをつくる必要があるであろう。即ち、１年変動の系は１０年変動の系に､１０年変動の系は１００年変動の系に､１００年変動の系は１０００年変動の系にフラクタル構造をなして包含されているのである。また、長期変動は短期変動の環境として働く。従って、地球環境を複雑系と見たときに、どの視点に着目するのがよいかが問題である。その視点に応じた適切なモデル造りがなされなければならない。
国際条約によって定義された気候変動とは、“地球大気の構成を変化させる、人間活動に直接間接に起因する、相当期間にわたって観測された気候の自然的変化に追加される変化”とされるが、人間活動に起因すると定義する限りでは二酸化炭素は、メタンやフロンと共に、温暖化ガスであり、そのうちでも最強のものである。しかしながら、温室効果ガス（天体物理でいう吸収線毛布効果）でいうと、最大最強は実に水蒸気に他ならないのである。地球を外から見ると、地球から月を見るような太陽光の反射とそれに大気の分子やエアゾルによる青い散乱光が重なっている。しかし、それは入射光の約３割で、あとの約７割の大部分は遠赤外の熱輻射である。熱輻射は各波長域で光学的深さが１になる層（外から入射した輻射の強度が１/ｅに減衰するところ）の温度の黒体輻射と考えてよい。地球大気では、遠赤外域の光学的深さを支配しているのは大部分の波長域で水蒸気の吸収であり、近赤外に近い一部でCO2が効いているに過ぎない。CO2量が２倍になっても地表温度が数度程度の上昇で済むのはそのためである。もし、大気中の水蒸気が倍増すれば、遠赤外の光学的深さが倍増し、温室効果は多少飽和して頭打ちになるがほぼ倍増するから、地表温度は輻射だけを考えれば４０度ほど上昇することになるであろう。しかし、実際は前に述べたように水蒸気が対流を盛んにし、また雲をつくり、或はエアロゾル粒子を大きくして太陽光入射を減らす。水蒸気量の増加は地表温度の上昇になるか下降になるか気温、湿度、気圧、即ち気象によって変わるのである。さらに、問題を局地的でなくもっとグローバルにするとどうなるか、もっと長期的に１年（地球公転周期）、十年（太陽黒点周期）、百年（太陽活動長周期）、千年（海洋大循環周期）、万年（氷期）を考えるとどうなるか、予想が極めて困難であるのが複雑系の性質である。気候変動を条約で決めることは必要であるが、自然は条約で記述できない。
記述できないことを記述しているという認識が条約をつくる際には不可欠である。

５．二酸化炭素問題の重要性
CO2問題の重要性は化石燃料消費に伴う急激な気候変動の問題もあるが、もっと地質学的な長期にわたって、人類の将来のみならず、地球とあらゆる生物の環境に対して重要であることは言うまでもない｡その重要性は地球大気の進化を考えれば明らかである。原始の大気は、金星や火星と同じくCO2が９５％以上の圧倒的に二酸化炭素大気であったといわれている。違いを作ったのは第１に水の存在であった。水中のCO2は、最初は無機的についでストロマトライトなどの微生物やフズリナ、サンゴ、貝類などにより十数億年かけて固定されプレートに乗って石灰岩として大陸に埋めこまれた。大気中に残ったCO2は、藻類や植物の光合成で水と結合し含水炭素として取り込まれ、余剰の酸素が大気中に放出された。現在大気中に残されたCO2は、８０％弱の窒素約２０％の酸素に対し、約0.04％植物など全部燃やしても約１％しかないが、海水中にはその５０倍以上が溶け込んでいると言われている（４）。しかし、原始の大気中にはそれより２桁も多かったことになるのである。ストロマトライトが光合成で酸素を最初に作り始めた２０数億年前の太陽は現在より２割くらい光度が低かったが当時のCO2の毛布効果も大きく、３億年前の石炭紀以来のCO2現象と太陽の増光とはほぼ釣り合って、生物環境は微生物や植物によって維持されてきた。とはいえ、古生代末期二畳紀三畳紀間の生物種の大量絶滅など地球環境の危機が何度か地層に記されているのも事実である。それほど大規模な変動でなくも、惑星運動に起因するミランコビッチサイクルのような１万年オーダーの氷期間氷期の変動もある。大気と海、生物と化石燃料、そして海洋大循環やプレートの運動、それらの間の炭素の循環がいろいろな時間尺度で回っている。そうしたCO2の歴史を勘案すると、CO2問題の最重要課題は海洋特に海洋大循環にどう影響するかであろう。それについて以下に議論する。

６．北極海と海洋大循環
どれほど小さくてもマントルからの熱流量がある以上、もし海が静止していれば、深い所ほど水温は高い筈である。しかし、そのような海は北極海と南極周辺にしか存在しない。太平洋の（大西洋､インド洋も同じであるが）１０００ｍより深い深海の温度は３℃とか４℃とかの低温でそのため大量のCO2を保持できる。低温の理由は深海が北極海の延長であると考えると理解できる。その北極海と太平洋深海を結び付けているのが海洋大循環に他ならない。このことは、海洋物理にとっては常識であるが、地球環境学にとっては誰にも分かる海洋大循環の原理の解釈が必要である。
海洋大循環は北大西洋の表層水の蒸発に始まるとされている（５）。蒸発した水蒸気は太平洋上の雨となり、塩度は大西洋で高く太平洋で低い。これに北極からの冷たい乾いた風が吹いて、さらに塩度が上がるとともに冷やされ、重くなって沈み北大西洋深海水となり、西大西洋海盆を南下する、という訳である。北極圏の降水量は大循環流量の１割程度だそうであるから、この順還流による説明は量的に正しい記述であると思われるが、それでは、何故太平洋深海と北極海底とが同じ温度であるのか、何故海洋大循環が南北非対称で大西洋赤道を越えてさらに南下しインド洋太平洋に到るのか素人分かりのする説明になっていない。現在の地球環境の説明には観測事実が矛盾無く説明できればそれでもよいが、環境変化を問題にする地球環境学としては原理が誰にでも分かるストーリーでないと不十分である。地球物理学における同様の傾向はプレートテクトニックスにもみられ、日本付近のプレートの運動はマグマの冷えて重くなったプレートの沈み込みだけですまされることが多い｡また、潮汐摩擦で地球自転が遅くなり、月が遠のく現象も同時性のために事実関係に終始して因果関係は問題にされないことがある。いずれも正しい記述であるに違いないのだが、どちらかというと事実関係よりもストーリーに重きを置く地球の天文学としては不満が残る。さて、海洋大循環の天文学では、まず塩度は北大西洋および北極海における混合によって少なくも深海水に関してはほぼ一様で塩度の大循環に及ぼす影響は２次的と考える｡そうすると、大循環をドライブするのは専ら北極海で作られた冷海水が積もって作る圧力超過ということになる。北極海が如何にして冷たい水を作るのであろうか。北極海の守備範囲はシベリアなど北極圏の大陸を含み、雨の少ない地域ではあるが地球表面の１割位ある｡表層水はそのため塩度が低く、対流は起こらずかつ表面から氷って永久氷をなし、その上に雪が積もると太陽光を反射し、ただでさえ高緯度斜め入射による面積あたりの太陽光入射フラックスを下げてしまう。対流を阻止して、水の優れた太陽熱集蓄熱装置をソーラーポンドというが、北極海は、正に冷水を作る超巨大逆ソーラーポンドなのである。ソーラーポンド機構は太陽エネルギー装置としては、原理的には太陽電池などを遥かにしのぐ効率の装置であるが（6）、海洋大循環によって北極海から来ている利用可能なエネルギーは全人類の使っているエネルギーの約４００倍と見積もられる（7）。しかし、エネルギー問題にはここではこれ以上触れない。北極海は、表層で０℃以下、深海で３℃程度である。北極海底の冷塩水は、浅い北極海から深い大西洋へ流入するが、慣性能率の小さい極地帯から大きい大西洋地域に入ると地球自転について行けず、アメリカ側の海盆に積もる。比重の大きな水が積もるとその下の圧力が上がり､西高東低の圧力勾配が出来るとこれが自転の慣性力（コリオリの力､転向力）と釣り合うことができて、流れは更に南下できる。遂には、赤道を越えて今度はアフリカ西岸寄りに南下し、希望峰沖を東漸して南極周辺循環深海流と合流して、インド洋太平洋へ侵入する。
太平洋を北上した流れはアリューシャン沖で南西に向きを変え、少しもと来た道とは違った進路で大西洋へ戻り､北上して北極海に至る。この考えでは、赤道を越えて流れる南北の非対称は北極圏全体に降る降水量が南極大陸に降る量よりも格段に多いことが基本的である。ただし、北極圏に降る降水量は海洋大循環に関与する流量の供給元としては１割に満たないであろう。大部分は文通り循環である。この２つの源流の混合については後でまた議論する。北大西洋の西側を南に流れる部分と東側を北に流れる部分とで冷塩水の厚さが違うとすると、海底の圧力が西高東低となるが、この東西の圧力勾配をコリオリ力と釣り合わせ、一方地球をほぼ一巡してもどる流線に沿った圧力勾配を循環流の速度と有効厚みとの積のオーダーの渦粘性による粘性力と釣り合わせると、圧力の差は共通だから、大循環の流速は地球自転速度とあとは冷海水の厚みや地球半径や大西洋の幅など幾何学的量で表される。計算すると、大循環の時間尺度は千年のオーダーになる。これは観測と一致するから、この考え方は良さそうである。一方、この計算から、北大西洋深さ4kmにわたる東西の（勾配がコリオリ力と釣り合うために要求される）静水圧差を作る温度差を出すと、その値は0.1℃に満たない事になってしまう。詳しいことは知らないが、本当はこの温度差はもっと大きく、東高西低の塩度の違いに大部分相殺されているので、計算上小さな値が出たと考えられる。此所にいたって、塩度のことを無視した議論と塩度差を大循環の原因とし北極海を無視した議論との融合を図らなければならない。即ち、大西洋北端と更には北極海内部における温度と塩度の混合過程を議論する必要を生ずる｡これは大規模な二重拡散対流の問題で気象や海底地形とも結合した複雑な系で、専門家でないと手におえそうもない。しかし、この問題は原理的には決定可能であるし、海洋大循環の地球環境との関わりには直接入ってこないと思われるので、これ以上立ち入らない。地球環境としての問題は、最近Broecker（８）が指摘しているように、海洋大循環が一つの安定したモードの働きであるか否かであって、例えばCO2の過剰排出が、いくつかある海洋循環のモードのうちの別のモードへの切り替えの引鉄となり、それが氷期間氷期の切り替えになるかもしれないことである。
Broeckerの議論は伝統的な気象による塩度の循環の議論を基にした正統的海洋学の現代版であるが、ここでは北極海起源の海洋大循環モデルで考えてみたい。もし、温暖化が起こり、北極海の永久氷で覆われている面積が何割か減少したとする。雪による反射能は減って太陽光が海水を暖める。マントルからの地熱のフラックスが同じであるとすると、熱伝導が変わらないということで、対流混合のある表層の下、水面下１００ｍ程度の表面温度が上がった分深海温度が上昇する。その北極海水が大西洋に流れ込んで作る大西洋海底の東西圧力差が果たしてコリオリ力と釣り合って赤道を越える大循環となるであろうか、それが問題である。
海洋大循環の時間尺度が千年程度であり、北極海の大循環流量に対する寄与が約1割とすると、いずれにしても千年か1万年の間はほぼ現状と変わらない地球環境を保つであろう。しかし、千年の間に太平洋深海温度は上昇し、貯えていたCO2を大気に放出し始める。もし、CO2の温室効果が水蒸気に近くなると、これが又温暖化を引き起こし、その不安定は止まらず、恐らく海洋大循環モードは死んで、南北対称的循環モードに移行するであろう。その結果が更なる温暖化に向かうか一転して寒冷化に向かうか分からないが、変動の時間尺度は恐らく1万年のオーダーであろう。
こうした変動は、人類が手を下さなくとも起こりうるのが地球環境という複雑系なのかもしれないが、現代人が訳も分からずそのきっかけを作ってはいけない。即ち、人類の手で、地球環境破壊の可能性を作ることは将来地球に生きるであろう生命のために許されないことである｡（“エネルギー環境第3原則”）

（1）米本昌平、中央公論平成１０年１月号。（2） W.Unno,Publ.Astron.Soc.Japan,14,153-163,1962; ibid.,15,405-411,1963. （3）矢吹万寿、風と光合成、農文協、1990。（4）福井英一郎・吉野正敏、気候環境学概論、東大出版、 1979。（5）M.G.Gross,Principles of Oceanography,Prentce Hall,7th edd.,1995. （6） W.Unno and M.Taga,Jpn.J.Appl.Phys.32, 1329-1333,1993. （7）海野和三郎、将来エネルギーと環境の物理学、日本物理学会誌、51､727－733、1995。（8） W.S.Broecker,Science,278,1582-1588,1997.

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