再放射の可能性について
私が考える温室効果は、再放射によるものではなく、分子衝突によって周囲の分子に運動エネルギーとして赤外励起エネルギーを分配し大気を暖めることだと考えています。エネルギー収支には確かに「再放射」とあります。しかし、下層大気において、温室効果ガスが再放射を行う割合は非常に小さいと私は考えています。基本的には、分子衝突により周囲の分子に運動エネルギーとして分配される割合の方がはるかに高いと思います。もし、大気がよい放射体として働くのならば、放射温度計で大気の温度も測れるはずです。しかし、放射温度計のサイトを見ると次のように説明されいてます。
HORIBA : 放射温度計プラザ「空気は、赤外線の放射エネルギー量が非常に小さい(放射率が小さい)ので、測定することはできません」
HORIBA : 放射温度「大気中に含まれている水蒸気(H2O)や炭酸ガス(CO2)は、特定の波長の赤外線を強く吸収します。このため、大気中で全放射温度計による測定を行うと、被測定物の放射が正しく温度計に伝わらず、精度の高い温度測定は難しくなってしまいます。」
ここで、最も「再放射」を行う可能性がある大気物質を考えてみますと、それはおそらく雲になるのではないかと思います。私は雲の分光特性について知りません。しかし、およそ液体の水と似たような吸収特性を持つものと考えられます。もし、雲からブロードな波長領域において赤外放射が起これば、特に、大気の窓領域の波長（8〜13μm）は大気に吸収されることなく、地表に到達することができると思います。
参考までに、放射温度計を天頂に向けて測定した結果を乗せたサイトがありました（ためしに天頂に向けて温度を測ってみると。。）（赤外線放射温度計）。ここで、9月5日のデータに注目しますと、湿度50％、雲量が3とあり、気温33℃に対して、天頂方向は3℃となっています。放射温度計の検出器の分光特性が分からないので、ここから詳しいことは言えませんが、興味深い結果だと思います（太陽放射に含まれる赤外線の寄与なども気になります）。
私は、温室効果だけでなく、熱浴としての大気の保温効果も重要と考えています。近藤さんとはれほれさんの仰るとおり、昼間は地表の温度の方が大気よりも高いと思います。しかし、夜になれば、大気の窓を通じて地表から宇宙へと放射冷却が進み、大気よりも地表温度の方が急速に冷えることで、ときには地表温度の方が低くなることもあると思います（逆転層）。昼夜を通して考えると、大気の保温効果が平均気温に及ぼす寄与も決して少なくないように思います。
放射平衡モデルの妥当性について
「温室効果ガスの分光学」で書いたことをもう少し検討してみた。吸収の飽和の問題
地表から5mまでの層において、CO2の大気組成を400ppmと仮定したときのCO2の代表的な赤外ピーク波長である15μmにおける光学密度は、ランベルト・ベールの法則を用いて見積もることが出来る(1気圧22.4Lと仮定)。
O.D. = 20.2 m^2/mol × (400× 10^-6) / (22.4×10^-3 m^3/mol) × 5 m = 1.8035
赤外吸収率は次式で求められる。
100 × (1 - 10^(-1.8035) )≒ 98.4％
地表5mでCO2のピーク波長の赤外吸収は、すでにほぼ飽和状態にある。全吸収帯を考えれば、100mの大気があれば十分な吸収率に達するだろう。
吸収率と光学的厚さの関係
CO2による吸収率がすでに100％に近いため、さらなるCO2の増加は吸収率のわずかな増加しかもたらさない。ここで、吸収率と光学的厚さ（光学密度）の関係を以下に示す（光学密度は濃度に比例。底は10とおく）。
吸収率（％） 光学的厚さ（ ∝ 濃度)
90 1
99 2
99.9 3
99.99 4
吸収率 = 1−10^(-光学的厚さ)
すでに十分に吸収率が高い場合、そこからの濃度の増加に伴う急激な吸収率の増加を見込むことはほとんどできない。しかし、放射平衡モデルでは、この吸収率の微小変化によって鉛直大気の温度分布が決定される。
放射平衡モデルでは光学的厚さの関数として温度をあらわすと知ったときに、私はここに大きな違和感を感じた。吸収率の微小変化が果たして本当に温度に重大な影響を与えるのだろうかと(とくに金星大気など)。
再放射の妥当性
放射平衡モデルでは、光学的厚さ(光学密度)が大きいほど、つまり、赤外吸収率が限りなく100％に近づくほど、大気温度も上昇するとされている。しかし、吸収率が高い領域においては、当然、大気量(大気圧)も大きくなる。そのため、地表放射を吸収した分子は再放射ではなく、分子衝突により無放射緩和過程を経て失活する。
再放射は起こらず、分子の運動エネルギーに速やかに変換されるのだから、このような条件下において放射平衡がなりたつとは考えづらい。しかも、地球の大気の99％は放射を行うことのできない赤外不活性分子で構成されている。
金星大気が高温である理由として、温室効果ガスが多いためとの説明がしばし見受けられる。しかし、基本的には金星大気が90気圧以上もの高圧下にあるため、大気の断熱圧縮による昇温効果と膨大な大気量が熱浴として働き、高温状態が保たれているものと考えられる。そもそも金星大気のCO2の存在量は地球大気の何十万倍もあり、同列に比較することは出来ない。
放射は温度を代表できるか
放射平衡モデルではすべてのエネルギーをいったん放射に代表させて計算を行う。しかし、そもそも放射はエネルギーの主要な散逸過程ではないので、放射平衡を仮定した温度勾配の見積もり自体に妥当性はない。
放射平衡ではシュテファン・ボルツマンの法則を用いて温度を放射に換算して計算を行う。しかし、大気分子はほとんど放射を行わないので、放射平衡を用いて大気温度の鉛直分布を近似することはできない。
シュテファン・ボルツマン則が成り立つのは地表ぐらいなもので、後は雲などの液体がどう評価できるかといったところだろうか。固体や液体はさまざまな量子状態をとることができ、状態密度が高いために、放射体として近似できる場合があるが、大気（気体分子）を放射体として近似することはできない。
それではマクロな視点ならば、大気も黒体（灰色モデル）として近似することはできるだろうか。確かに、分子衝突などにより、ある一定の割合で励起状態は存在する。しかし、衝突励起によるものでも、緩和過程は無放射失活により行われていることにかわりない。放射をほとんど行わない大気に、放射平衡を当てはめるには相当の無理があるだろう。
大気（に含まれる赤外活性分子）は赤外放射の吸収体として働くが、放射体として機能することはない。自然放射の速度定数と分子衝突により生じる消光の速度定数との関係から、大気の放射過程が観測されるのは、はるか大気上層においてであり、それは放射冷却とも密接に関係している。励起状態の緩和過程を考慮しない放射伝達方程式は無効である。
なぜ海は青いのか
地表の七割を占めるとも言われている海洋だが、それはシュテファン・ボルツマン則であらわされるような単純なものであろうか。海はなぜ青いのか。これは分光学的に説明すると、青色以外の光が吸収されてしまっているためとされている。とくに、水分子の倍音振動による吸収帯が可視光の赤色領域にもあるため、残りの光が散乱や反射などを経て、人の目に青色の光が入射される。
海はなぜ青いのか
WHY IS WATER BLUE?, Charles L. Braun and Sergei N. Smirnov, J. Chem. Edu., 70(8), 612(1993)
網膜にあるロドプシン中にあるレチナールは光により電子励起すると、cis-trans異性化により構造変化を起こし、その変化にともなうタンパク質のひずみが脳へ信号として伝わるとされている。色の質感（クオリア）を脳が認識するメカニズムは脳科学のテーマともなっているようだ（クオリア・マニフェスト）。
黒体放射の誤謬
一般に、「すべての物体はその温度に応じて赤外線を放出している」としばし言われている。この原理を利用したのがサーモグラフィーや放射温度計などである。しかし、全ての物体が放射を行っているわけではない。
たとえば、赤外不活性分子であるヘリウム原子を極低温にすると、放射を観測することはできなくなるだろう。その代わり、ボース＝アインシュタイン凝縮に基づき超流動とよばれる現象が起こるといわれいている。
電子のようなフェルミ粒子であっても、極低温下になるとクーパー対と呼ばれる状態になり、一種のボース粒子として扱うことができる。これを利用したのが超伝導である。代表的なボース粒子が光子である。このボース粒子とフェルミ粒子である電子（あるいは双極子モーメント）との相互作用を研究するのが光化学とも言えるだろう。
大気は放射平衡で近似できない
ジェームス・ハンセンはもともと金星大気の研究者であり（Pubs.GISS: Publications by James E. Hansen）、後に、アメリカ議会においてCO2の増加による地球温暖化が99％の確率で起きていると主張して一躍有名になった。そのときの証言に用いられたのが、温暖化のシミュレーションであった。
ハンセンが金星大気の研究を行った1960年代は、火星や金星などに向け探査機の打ち上げが始まった時期でもある。ハンセンは金星から放出されるマイクロ波を用いて地表温度を見積もり、金星が高温である理由をダストが大気の光学的厚さを増加させるためだと考えたようだ。彼はこれを「dust insulation model」と呼んでいる。しかし、高温である理由を光学的厚さのみに求める考え方は間違いである。放射平衡モデルの誤謬はこのころから蔓延していったのかもしれない。
The atmosphere and surface temperature of Venus: A dust insulation model., James E. Hansen et al., Astrophys. J., 150, 1139(1967)
温暖化のシミュレーションには、放射平衡という概念が欠かせずに出てくる。ハンセンも放射平衡を用いて金星大気の温度分布などのシミュレーションを行っていたようだ。しかし、ある程度、気圧が高くなると、エネルギーのやり取りは放射では行われなくなる。地表から放射される赤外線を吸収した分子は振動励起状態になる。
その励起状態の自然放射の寿命はミリ秒のオーダーであり、これよりも消光の速度定数が著しく大きければ、励起状態は放射を伴わずに失活し、その励起エネルギーは周囲の分子の運動エネルギーとして分配される。高圧大気下にあるほど再放射を行う確率は小さくなる。高圧下では分子衝突の頻度も大きくなる。つまり、消光の速度定数が著しく大きくなるのだ。90気圧以上もの高圧下にある金星大気ならば、なおさらのことだ。
観測技術の発展
温暖化研究の時代背景を時系列的に追うことで、当時の状況について考えてみたいと思う。大気温度のシミュレーションは1960年代ごろに始まり、CO2倍増シミュレーションなどもこのころに行われだした。1960年代といえば、調度アポロ計画が始まったころだ。レーザーが発明されたのも1960年代のことだ。
ニュートンは分光学の創始者でもあり、自分でレンズを磨き上げ、それを実験に用いたという。光学機器メーカーというと、日本では三鷹光器という大変に先駆的でユニークな会社がある。もう少し身近なところでいえば、パソコンに用いられるハードディスクのガラス基盤を作っているHOYAがある。
光の検出器にはカミオカンデで有名になった浜松ホトニクスがある。三鷹光器や浜松ホトニクスのような職人気質な会社がなかったら、小柴昌俊さんのノーベル物理学賞（2002年）につながることはなかっただろう。
科学の進歩は新しい装置の開発と密接にかかわっている。たとえば、タンパク質の構造解析のための質量分析法を可能にした田中耕一さんはノーベル化学賞（2002年）を受賞している。フェムト秒分光学を創始したエジプトのアハメッド・ズウェイルもノーベル化学賞（1999年）を受賞している。
光化学の理論分野では電子移動の理論でノーベル化学賞（1992年）を受賞したマーカスがいるが、それを平均自由行程過程と結びつけて拡張したのが日本の立矢正典である。電子移動の理論といってもきわめて単純なもので、ポテンシャルを放物線であらわすと、その始状態と終状態のポテンシャルの交点が活性化エネルギーとなる。そのため、状態間の自由エネルギー差が小さくなると、ある領域から活性化エネルギーが大きくなる。これを逆転領域と呼んでいる（酸化還元電位に基づいた旧来の電子移動の理論・リーム・ウェラー(Lehm-Weller)の式ではこれを説明できない）。
こんな単純な理論でも、光合成のメカニズムの解明などには欠かせないものになる。たとえば、マーカス理論には溶媒の重要性を示すパラメータに溶媒の再配向エネルギーなどがある。ちなみに、電気化学の分野では名著の部類に入る「電子移動の化学 − 電気化学入門」を記した電気化学・光化学の専門家に渡辺正さんがいる。渡辺さんは光合成の専門家でもあり、「これからの環境論」で温暖化論に対する疑問を呈している。分光学・光化学などの専門家でCO2温暖化説に疑問を呈す声は決して少なくない（分光学者たちの温暖化懐疑論）。
光合成に関しては、槌田敦さんのエントロピー的な見方からすれば、水分子の働き、とくに蒸散が重要な働きをすると言われているが、そのようなアプローチの研究は果たして行われているのだろうか。槌田さんの主張は、どれも本質を突いているため、何年後か、何十年後かには、誰かが手をつけることになるだろう。たとえば、大気汚染による温暖化は槌田さんがずっと前から指摘していたことだが、最近になってようやく、それを裏付ける研究が報告されてきている（水蒸気フィードバックと気候感度の妥当性）。
ちなみに、サハラ砂漠では緑化が進行しているらしい（Africans go back to the land as plants reclaim the desert）。これは単純にCO2の増加と結びつけて解釈もできるが、水分の乏しい砂漠において水がどのように働いているのか、大変に気になることだ。
日本の光化学の重鎮といえば又賀昇がいる。又賀さんは「遷移金属を含まない有機化合物が強磁性体になりうることを予想」し、ノーベル賞候補にも度々なっている。非指数関数的に減衰する蛍光寿命から、細胞膜のモデルである脂質二分子膜ベシクルの表面がフラクタル次元であることを示した研究もある。又賀先生は、溶媒緩和によるストークス・シフトを定式化したLippert-Matagaの式など、理論分野での貢献は計り知れないものがある。溶媒和を含めた分子間相互作用は有機合成の分野でも重要だ。
いまでも化学反応の多くは溶媒中で行われるが、それは溶媒カゴ中における衝突頻度が気相中とは比べ物にならないほど高くなり、反応が起きやすくなるからだ。これを反応場の効果として扱うことが多い。溶媒を熱浴や拡散場とみなせばエントロピー的な評価も行うことができるのだろうか。まだ私にはエントロピーを用いた考え方が身についていないので、ミクロな現象におけるエントロピーをいまいち理解していないが、大局的なものの見方というものを身に付けたいものである。
複雑な分子間相互作用
大気のシミュレーションでは雲の挙動や水蒸気の取り扱いが難しいといわれている。これは当たり前のことで、水分子の挙動はもっとも複雑な分子間相互作用の一つでもあり、今もその解明が盛んに行われている。たとえば、水の挙動を理論的アプローチにより研究をしている日本人に平田文男さんがいる。本来なら、シミュレーションはこのような基礎研究においてこそ活躍すべきである。
観測や実験をないがしろにする温暖化の研究は、軟弱な基盤の上に立つ砂上の楼閣に等しい。日本では大学の独立行政法人化などの影響を受け、企業との共同研究は盛んになったが、その代わり基礎研究は急速に廃れている。応用研究ばかりに夢中になっていると、そのうち、日本の基礎研究はずたずたに破壊されるだろう。いまや基礎研究は大企業の研究室でしかできないとまで言われるような始末だ。
アレニウスの呪縛
哲学者のカール・ポパーは著書「開かれた社会とその敵」の第一部の副タイトルに「プラトンの呪文」と名づけている。古典には学ぶことも多いが、それを鵜呑みにする弊害もまた大きい。
科学の分野でも、古典ともされる人たちの研究を覆すような発表は躊躇したりする傾向にあるのではないだろうか。CO2による温暖化の研究の先駆者にアレニウスがいる。彼の論文は100年以上も前のものだ。
"On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground",Svante Arrhenius, Philosophical Magazine and Journal of Science, 41, 237-276(1896)
ところで、タウンズによりレーザーの原理が提出されたとき、量子力学の大家であるボーアやフォン・ノイマンをして「それは不可能だ」とみなされたらしい（ガウスビームを閉じ込めるには？）。
ボーアやノイマンのような大天才であっても、初めて提出される理論を即座に咀嚼することは難しいようだ。「悪魔の頭脳」「火星人」とも称されたノイマンだが、気象学にコンピュータを持ち込んだ一人でもある。若い学者には過去の権威という悪魔退治を行う義務がある。科学の進歩は常に過去の偉人を乗り越えるところから出発する。道なき道を切り開いた先駆者には敬意を払うべきだが、その道を辿るだけでは何も発見することはできないだろう。
地球温暖化論に潜む歴史法則主義
ちなみに、ポパーの「開かれた社会とその敵」の第二部の副タイトルは「予言の大潮」である。ポパーが指摘した「歴史法則主義の貧困」は、いまや科学の分野でこそ蔓延している。
社会科学は趨勢を科学的な法則と見なす過ちを何度も犯してきた。社会実験の失敗は凄惨な人災となり人々に降りかかってくる。カール・ポパーはそれを「歴史法則主義の貧困」と呼び戒めている。一方、地球温暖化論は自然科学だから未来予測も可能かというと、ことはそう簡単ではない。
確かに、科学は目覚しい進歩を果たしたが、それでもまだ分かっていないことは山ほどある。マルクス主義や近代主義は、進歩主義というドグマにより大失敗を繰り返している。たとえ科学であっても、未来予測はあくまで慎重になされるべきなのは言うまでも無いことだ。進歩主義はいつも人間のおごりと隣りあわせだ。
カルト宗教になった地球温暖化論には、ポパー哲学による解毒が早急に必要ではなかろうか。残念ながら、ポパーの著作はどれも高額であり、一般の人が簡単に手を出せるようにはなっていない。良心的な出版社による文庫版を望みたいものだ。
大気化学の常識は光物理化学の非常識：温室効果ガスによる再放射の妥当性
無放射緩和過程を無視する大気化学のテキストにおける杜撰な説明Daniel J. Jacobによる「Introduction to Atmospheric Chemistry」（Princeton University Press, 1999）という大気化学の入門書のテキストの内容がネットでも公開されている。第七章には温室効果の説明があったが、それは光物理化学的な視点からすると、著しく妥当性に欠ける記述がなされていた。
7.3.3 Interpretation of the terrestrial radiation spectrum
By contrast, in the strong CO2 absorption band at 15 μm, radiation emitted by the Earth's surface is absorbed by atmospheric CO2, and the radiation re-emitted by CO2 is absorbed again by CO2 in the atmospheric column.
対照的に、15μmの強いCO2吸収帯において、地表面によって放出される放射は大気のCO2によって吸収されます。そして、CO2によって再放出された放射は、大気柱中のCO2によって再び吸収されます。
この記述は江守正多氏による温室効果の説明にも共通して見られるものだ（二酸化炭素の増加により温暖化する「証拠」）。しかし、いずれも光物理化学的には間違いである（温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス）。地表からの放射としては主に赤外線が放出されている。この赤外線（光子）を吸収した分子が、再び同じ波長の赤外線を放出する確率はきわめて小さい。
なぜなら、振動励起状態の寿命よりも、分子衝突による頻度の方がはるかに高いからだ。分子衝突が起こると、励起状態は放射を伴わずに基底状態へ失活する。この放射を伴わない励起状態の失活過程を無放射緩和過程といい、光化学の分野では重要な素過程として、いまも研究が行われている。
超高速で起こる無放射緩和過程により守られている核酸塩基
たとえば、アデニンのような核酸塩基の電子励起状態は、数百フェムト秒というものすごい速さで緩和することが知られている（Femtosecond fluorescence up-conversion spectroscopy of adenine and adenosine）(Implications for the Nonradiative Decay Mechanism )。
核酸塩基はオゾンによる紫外線の吸収帯とほぼ一致している。もし、オゾンがなければ、核酸塩基は紫外線により電子励起される。しかし、核酸塩基の励起状態が超高速で緩和するおかげで、有害な紫外線からDNAをある程度守る役目を担っているのではないかとも言われている。この無放射緩和過程のメカニズムはいまだによく分かっていないが、円錐交差（Conical Intersection）という励起状態と基底状態間の三次元のポテンシャル上の相互作用が重要ではないかとも考えられている（Conical Intersections Responsible）。
次世代ディスプレイとして注目されている有機ELの実用化を妨げているひとつの要因は、この無放射緩和過程による発光収率の低下があげられる。これは、有機ELに用いられる発光材料がイリジウム錯体などのりん光を用いた分子が多いためでもある。とくに赤色の発光材料はエネルギーギャップ則により、どうしても発光収率が落ちてしまうという欠点がある。
有機ELは有機分子であるがために時間とともに劣化してしまい、1万時間も満たない使用時間によって輝度が著しく減少するという欠点もあった（液晶の寿命は約5万時間）。最近はやりのLEDを用いた電球にもやはり発光材料に有機分子を用いたものも開発されてきている。（有機ELは日本だけの呼び方であり、外国ではOLEDとよぶ。原理的には電荷再結合により生じる励起子によって励起状態への遷移が起こる。）
温室効果ガスといえども無放射緩和過程と無関係というわけではない。むしろ重要な励起状態の失活過程として十分な吟味が行われなければ、それを温暖化のモデルのためにパラメータ化するなどということは事実上、不可能なことではないだろうか。分子論的なメカニズムを無視して、マクロな現象を説明することは出来ないはずだ。マクロな現象の裏には必ずミクロな現象による裏づけがなされているはずなのだから。
分光学者たちの温暖化懐疑論
【お知らせ】マスコミに踊らされないためのホームページ開設温暖化の問題に対するマスコミの伝える情報は必ずしも事実に基づいているわけではなく、偏った情報や、やたらとセンセーショナルなものが目立つ。そこで実際のところを知りたい人のために温暖化論を学ぶための資料を中心として入門者用のホームページを作った。
「マスコミに踊らされないための地球温暖化論入門」
上に記したホームページに紹介してある資料はマスコミが伝える情報と余りにも違うので違和感を感じる人も多いと思うが、いかにマスコミが本当のことを伝えていなかったということがよく分かるのではないかと思う。マスコミが垂れ流す「CO2悪玉説の神話」を信じることによって、善悪二元論による排除の論理に陥り「魔女狩り」や「エコファシズム」あるいは「温暖化対策としての安易な原発の推進」などといった方向へ傾いていくことは非常に危険なことだと思う。
分光学者たちの温暖化懐疑論
私は分光学を専攻していたので、分光学の視点から温暖化懐疑論を展開してきた(私が懐疑論者である理由 (地球温暖化論))。私の懐疑論者としてのアンテナは、どうしても分光学や光化学などの関係者の意見が気になるようだ。
「現代化学」の8月号(No. 437)を何気に手にとって見ると、そこには地球温暖化現象に学ぶ物理化学の基礎」という記事が掲載されていた。この記事は量子光化学を専門とする中田宗隆氏によって書かれたものだ。そこで中田氏は酸化による熱エネルギーとCO2が吸収する赤外線のエネルギーを比べている。
C + O2 → CO2 ΔH = -393.5kJ
CO2の代表的な吸収エネルギーを670cm-1とすると、
E=NAhν=8.0kJ
このように、CO2の排出時において燃焼で得られる反応熱の方が桁違いに大きい。中田氏は、「温室の中にドライアイスを置いて二酸化炭素を増やしただけでは、温室の温度は下がることはあっても上昇することはほとんどない」と指摘し、「疑問2 どうして、熱よりも二酸化炭素が温暖化現象の原因として注目されるのだろうか？」と読者に疑問を投げかけている。科学に自信のある方は是非、答えてほしいものだ。ちなみに、もうひとつの疑問はなぜ水蒸気が、温室効果ガスとして注目されていないのかということだ。
分光学者で温暖化におけるCO2悪玉説に疑問を呈す声は他にも上がっている。たとえば「地球温暖化―埋まってきたジグソーパズル」という温暖化に懐疑的な本を記した伊藤公紀氏も光技術を用いた化学センサーの研究者だという。彼の著書は太陽活動による気候への影響を学ぶための簡易的なレビューとして用いることが出来るだろう。CO2にばかり目が行くことが多いが、太陽活動についてどれだけの人が知っているだろう。
データの改竄で消された太陽活動の影響
過去の気候変動を過小評価するためにデータが改竄されていたことが発覚したホッケースティック論争では、マウンダー極小期における小氷期による気候変動が著しく過小評価されていた。この時期は太陽黒点が極端に少ない時期とも一致し、気候における太陽活動の重要性を示すものであった。
しかし、太陽活動の気候への影響を無視したい人たちにとっては「不都合な真実」であったのだろう。ホッケースティック曲線のようなデータの改竄がこれ以外にないことを望む。アル・ゴアのように、改竄発覚後も、ホッケースティック曲線を使い続けた不届き物もいるが、これにはあきれるしかない。
私が懐疑論者である理由(分光学的な違和感の表明)
海外でも分光学者による温暖化に懐疑的な意見を聞くことが出来る。たとえば、Jack Barrettは分光学的な実験結果から、CO2温暖化仮説におけるいくつかの疑問点（たとえば吸収の重なり）を挙げている。私も彼の論文などを参考にしたりして、ホームページ上で、「温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス」、「水蒸気フィードバックと気候感度の妥当性」と称していくつか論じてみた。
私が温暖化に対して懐疑論者である理由は、上記のホームページにその一端を記した。温暖化主流派の方からたまにコメントをいただくが、私の返信としては、今のところ、上記に記したホームページ上で述べたことをできれば読んでもらってからご意見を承りたい。
また、温暖化主流派の人には、温暖化対策として原発の推進は賛成か否か、少なくとも明らかにする必要があるのではないかと私は思う。私は政治やイデオロギーなどの思惑抜きで、分光学的な違和感から懐疑論者になっていった。
しかし、温暖化対策を語る上で原発推進の是非の問題に触れずにいることは出来ないとも思っている。原発には何一つメリットがないからだ。それにもかかわらず無闇に温暖化対策として原発を増設すればよいという風潮が蔓延している。そのことを分かっていて温暖化対策を推進しているのか是非聞いてみたいものだ。
太陽活動と気候の関係
IPCCの第四次報告書(AR4)では「不確かである」としてスベンスマルク効果をはじめ太陽放射における間接的効果を取り入れるまでにはいたっていない。確かに、定量的な見積もりは非常に難しいことかもしれないが、歴史を紐解けば太陽活動と気候の間に密接な関係を見出すことは比較的たやすい事ではないだろうか。オーロラとナイル川の水位の相関
太陽活動の長期的な影響を調べるために、中世の時代に残されていたナイル川の水位の記録とオーロラの数の記録を比較したという研究がある。
(太陽が気候を長期的に影響 − 賛同する科学が崩れ始める）
これは西暦622年から1470年の間の記録を調べたものだ。期間としては850年にもの長期にわたる記録である。それによると、200年周期と88年周期の変動が一致したとある。オーロラと連動した水位の変化は、太陽の紫外線エネルギーの変化が北半球環状モード（Northern Annular Mode）を引き起こしたのではないかとされている。北半球環状モードは北極振動の別の呼び方のようだ。
オーロラは太陽風と呼ばれるプラズマ粒子(主に、太陽の水素を起源としたプロトンと電子)と大気の衝突による発光現象だが、同時に紫外線の量も同期して増えていると考えればよいのだろうか。確かに、太陽活動の変動は、可視光領域における変動は非常に小さいが、一方で、紫外線などの短波長領域になるほど変動が大きいとも言われている。
とにかく、この研究からは、太陽活動（とくに紫外線）が気候に及ぼす影響が無視できないほど大きいかもしれないということだろう。太陽から放出される真空紫外線は高層大気と反応し、オゾン生成反応のように様々な光化学反応を引き起こすことはよく知られていることだ。
放射平衡論では、地表と可視光の相互作用を起点としてモデルを組み立てているように思う。しかし、実際の大気は紫外線や宇宙線などと活発に光分解反応などが起きており、成層圏大気が対流圏に及ぼす影響も無視できないように思う。
「不確かなもの」の中に潜む気候変動の鍵
スベンスマルク以外の研究チームによっても太陽の変動と雲量の関係は調べられている。AR4を見ると、太陽の変動と雲量に関係があるものとして、以下に示す四つの因子が挙げられている。
(2 Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing )（各論文のAbstractから一部抜粋。）
・ 「太陽圏において太陽活動に変調された宇宙線フラックスの変化」
(Usoskin et al., 2004)
『This latitudinal dependence gives strong support for the hypothesis that the cosmic ray induced ionization modulates cloud properties.』
・ 「太陽に誘起されたオゾンの変化」
(Udelhofen and Cess, 2001)
『Results of spectral analyses reveal a statistically significant cloud cover signal at the period of 11 years; the coherence between cloud cover and solar variability proxy is 0.7 and statistically significant with 95% confidence.』
『Our results suggest that cloud variabilities may be affected by a modulation of the atmospheric circulation resulting from variations of the solar-UV-ozone-induced heating of the atmosphere.』
・ 「総日射照度の変化」
(Kristjánsson et al., 2002)
『 It is found that solar irradiance correlates better and more consistently with low cloud cover than cosmic ray flux does.』
・ 「エルニーニョ南方振動(ENSO)による内部変動」
(Kernthaler et al., 1999)
『 Thin high cloud shows an increase throughout the period such that the combined effect of the changes in cloud types suggests an almost monotonic increase in cloud radiative forcing between 1985 and 1988 which is not related to cosmic ray activity. 』
宇宙線と雲の関係はスベンスマルク効果で有名だが、それ以外にも雲の形成に関してオゾンの変化の寄与など様々な説が唱えられているようだ。下の二つの因子は雲の形成における宇宙線の影響は小さいとして、代わりに海表面温度に直接的な変化を与えるものとして取り上げられている。エルニーニョに関しては次のような話もある。たとえば、熱塩循環は潮汐や風のエネルギーが駆動力として働いていると考えられていて、そこからエルニーニョも月の潮汐力の変化によって引き起こされているのではないかと唱える学者もいるみたいだ。（The Moon and El Niño）
考えてみれば当然のことかもしれないが、潮の満ち引きは月と太陽の摂動によるものだ。海洋を揺り動かしている力は、月と風の力によるところが非常に大きいのではないだろうか。他にも太陽活動と北極振動(AO)や成層圏準2年周期振動（QBO）などのテレコネクション(遠隔相関) との相関も指摘されている。
(太陽と気候 永井俊哉)(テレコネクション wikipedia)
仮に、北極振動の励起因子は太陽活動であり、南方振動（エルニーニョ）の励起因子は月の潮汐力だとしよう。これは私の想像だが、陸地が多い北半球は太陽活動の影響を受けやすく、海洋の多い南半球は月の潮汐力の影響を受けやすいということだろうか。今後の研究の進展に期待したいところだが、これらIPCCによって「不確か」とされたものの中には、これまで異常気象と呼ばれていた自然現象（自然のダイナミクス）の解明の鍵となる研究が隠されているのかもしれない。
ところで、日本の太陽観測衛星「ひので」の観測データが公開されることになったようだ（国立天文台 ひので ホームページ）。これから太陽活動に対する新しい知見も徐々に得られるようになるだろう。自然科学は自然を観測することから始まる。まだまだ人間は自然についてほとんど何も知らないのかもしれない。極域で先駆的な研究を行ってきたアラスカ大学の赤祖父俊一さんも「現地での観測・研究、まだ不十分」という。次に少しだけ引用しよう。もちろん、IPCCに対して苦言を呈することも忘れてはいない。
「地球温暖化と北極圏における環境変動」
その間氷期中にも小氷河期（1400年―1800年）があり、地球はその氷河期から回復中でもある。現在これらの氷河期の原因はまだ不明である。
Why has “global warming” become such a passionate subject?
– Let’s not lose our cool –
『The media in the world is paying great attention mostly to the term “very likely,” meaning the confidence level of more than 90%. However, I, as a scientist, am more concerned about the term “most,” because the IPCC Report does not demonstrate the basis for the term “most.”』
『Further, the IPCC models cannot reproduce the prominent continental warming, in spite of the fact that the measured amount of CO2 was considered. This particular warming is likely to be part of multi-decadal oscillations, a natural cause.』
自然界には周期的な変動が存在する。昔はそれを異常気象などと呼んでいたが、ここ最近の研究により、それが数十年振動(multi-decadal oscillations)という自然現象であることが明らかになりつつあるようだ。
自然科学が「人為」ではなく、本来の「自然」を対象にした科学としての原点に立ち返るときがきているのかも知れない。パソコンに噛り付いている研究者よりもそこいらの百姓の方がよっぽど自然というものを理解しているのではないだろうか。いまや世界の穀物はアメリカとカナダの穀物メジャーからの供給なくしては立ち行かないのが現状だ。農業後進国である日本はこれからどんな文明を築こうとしているのだろうか。
古来、農耕文明の発展に伴い天体活動と気候の関係が調べられるようになり、やがて暦が生まれ、いつしか占星術から天文学にまで発展した。しかし、現代社会はまた怪しい未来予測をする占師が活躍する時代に後戻りしつつあるのかもしれない。そんな中でも、天文学と気候学は結びつきを深め、自然のダイナミクスを解き明かす鍵となるであろう。ようやく占星術師の仕事にも科学のメスが入る、そんな時代がやってきたのかもしれない。
人類は寒冷化で滅びはしても、温暖化で滅びはしないだろう。日の本の国、そして、稲穂の国が、太陽と穀物から目を背けていてはお天道様になんと申し訳をしたらよいのだろうか。エジプト神話のセクメトは太陽神ラーを崇めない人間を殺戮するために地上に送られたという。神話に登場する残酷な神々は天からの警告を次の世代に伝えようとしているのかもしれない。
参考図書
伊藤公紀「地球温暖化―埋まってきたジグソーパズル」
一次情報の読み方と誤読例
「こちら」でmayさんからコメントをもらいましたが、また安井氏の間違いを指摘することになったのでエントリーにします。安井至氏がIPCCの一次情報を吟味していることは分かりました(第４次ＩＰＣＣレポート 02.04.2007)。ただ間違いやかなり憶測に基づく発言も散見されました。すこしだけ指摘しておきます。まずは海面上昇速度を引用した表です。
海面上昇速度への要素別影響 mm／年
1961-2003 1993-2003
熱膨張 0.042＊ 0.16＊
山岳氷河雪冠 0.050＊ 0.077＊
グリーンランド 0.050 0.21
南極 0.14 0.21
以上の総合 0.11＊ 0.28＊
観測値 0.18＊ 0.31＊
＊印をつけた部分は全て実際の値よりも一桁小さくなっています。実際の表の値を以下に示します（IPCC 第4次評価報告書第1作業部会報告書 政策決定者向け要約）。
(表の注釈：1993年以前のデータは潮位計、1993年以降は衛星高度計の観測による)
海面上昇速度への要素別影響 mm／年
1961-2003 1993-2003
熱膨張 0.42 1.6
山岳氷河雪冠 0.50 0.77
グリーンランド 0.05 0.21
南極 0.14 0.21
以上の総合 1.1 2.8
観測値 1.8 3.1
安井氏は海面上昇の主要因である「熱膨張」による寄与をまったく無視しています。この表のもっとも言いたいことは、熱膨張による寄与が大きいということと、1993-2003年の変化が1961-2003年に比べて著しい上昇率を示しているということです。一次情報に触れても正しく読解しなければ、まったく誤ったメッセージを発信することになると思います。残りは、おそらく安井氏が憶測を行ったためにミスリードした部分と思われる部分を指摘しておきます。
Ｂ君：毎度言うように、１８００年ごろから、地球の温度は上昇し続けている。もっとも、ＩＰＣＣが使っている地球温度の変化（Ｍａｎｎによるもの）だと、１８５０年からしかデータが無いので、余り明確ではないのだが。しかし、気温の上昇に遅れておきる海面上昇のデータを見ても、そんな状況だと思われる。
IPCCの第四次報告書のSPMには、Mannによる所謂ホッケースティックの図は用いられていません。SPMで用いられている図は氷床コアから見積もった二酸化炭素濃度の一万年単位の長期間変化です。
Mannによるホッケースティックの図を持ち出して議論することはできません。ホッケースティック論争の結果、マンによる図は事実上棄却されています。Mannによるデータは1850年からというものではなく、過去1000年にわたる気温変化を示した図です。しかも、それはマッキンタイアのデータを無断盗用し改竄されたものです。
Ａ君：その図が、報告書中のfigure SPM-4なのですが、よくよく見ると、結構怖いことが分かるのです。もしも、人為的な影響を含めない自然起源の温度変化だけを算出してみると、１９５０年ごろから、地球の温度は下がりつつある。すなわち、多分、太陽活動は落ちつつある。しかし、現実には、人為的な影響が非常に大きいもので、気温が上昇している。
太陽活動が落ちつつあるという発言は事実に反しています。私もモデルの詳しい事情は知りませんが、太陽放射の値が前回よりも小さい値が採用されたことは事実です。これは太陽の活動の変化ではなく、IPCCが採用した値が変化したということです。
Ｃ先生：１８００年以前の温度となると、世界中に温度計が有ったわけでもないので、様々な花粉の化石などの解析によるもの。不確実性が高いとことで、ＩＰＣＣは使わないのだろう。しかし、歴史的記述によっても、１６００年頃も低温期で、１８００年頃も低温期だったようだ。
Ａ君：要するに、このところの温度上昇は、もしも地球が温度上昇側に振れたとたんに、もっとすごい上昇速度になるということを意味する。
現在がマウンダー極小期と同じように太陽活動の極小期という観測事実はないと思います。むしろいくつかの観測によると太陽が活発化しているとさえ言われています。
・2006年3月7日（読売新聞）：２００７年後半から０８年初めに活発化と予測
・2006年12月13日： 巨大フレア発生
・現在の太陽の磁場は100年前の約2倍以上
