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| ミランコヴィッチメニューへ戻る 地球の気候は過去1万1000年の間、非常に安定しており、 人類の文明の発展に重要な役割を果たした The Earth’s climate has been quite stable over the past 11,000 years, playing an important role in the development of human civilisation. 地球の気候は過去1万1000年の間、非常に安定しており、人類の文明の発展に重要な役割を果たしてきました。 それ以前には、地球は数万年に及ぶ氷河期を経験しています。過去100万年の地球の歴史は、比較的短い期間の温暖化によって分断された一連の氷河期によって特徴づけられてきました。 これらの氷河期は、地球の軌道のゆっくりとした変化によって引き起こされ、終了します。しかし、大気中のCO2濃度の変化も、氷河期の開始時には冷却し、終了時には温暖化するという重要な役割を果たしています。 最後の氷河期の間、世界の平均気温は現在よりも約4℃低くなっていました。このまま排出量の増加が続けば、今世紀中には、2万年前の氷河期の中頃から現在までの間の気温よりも世界が温暖化する危険性があります。 この説明では、最後の氷河期が、CO2が地球の気候の「コントロール・ノブ」としての役割を果たしていたことを示す強い証拠となったことを紹介しています。また、比較的小さな外部からの「強制力」によって気候がどのように大きな変化を経験するかについても解説しています。 ミランコビッチサイクル 地球は過去100万年の間に、大規模な大陸の氷床が北半球の大部分を覆っていた時期を何度も経験してきました。これらの氷河期は、地球の気温が大きく低下し、現在よりも4℃以上低い気温となり、陸地や高緯度地域での変化が大きくなったことに関連しています。 これらの氷河期は、気温が現在のレベル付近まで上昇する「間氷期」と呼ばれる期間に挟まれています。最新の氷河期は12万年前から1万1500年前に発生しましたが、現在の間氷期である全新世はさらに数万年続くと予想されています（人間の活動によって、次の氷河期の開始がさらに遅れる可能性があります）。 氷河期のサイクルは、主に地球の軌道の周期的な変化によって引き起こされる。3つの異なる軌道周期（発見者であるセルビアの科学者、ミルーチン・ミランコビッチ博士にちなんでミランコビッチ周期と呼ばれる）が相互に作用して、地球の気候に劇的な影響を与える方法で、入射する太陽エネルギーの分布を変化させる。  大学大気研究センターCOMETプログラムのミランコビッチ3周期のイラスト。 Illustration of the three Milankovitch cycles from the COMET Program at the University Center for Atmospheric Research. これらは含まれています。 ・偏位 - 地球の自転軸の向きの26,000年の変化で、高緯度地域で夏の太陽をどれだけ受けるかに影響を与える（そして、北と南の間にどれだけの太陽が届くかが変化する）。 ・斜位 - 太陽に対する地球の軸の傾きの41,000年の変化で、極地と赤道で1年間に太陽を受ける量が変わる。 ・偏心 - 太陽の周りを回る地球の軌道の形状が10万～40万年で変化することで、季節の長さが変化したり、偏心の重要性に影響を与えたりする。 これら3つのサイクルは、それぞれの周期が異なるため、時間の経過とともに異なる方法で重なり合い、氷河期が常に同じ期間を持つとは限らないことを意味している。これらのサイクルはいずれも、太陽から地球に到達するエネルギーの総量を大きく変えるものではなく、むしろ、地球表面の太陽エネルギーの分布を変化させる働きをしている。 これらのサイクルにより、北緯の夏の日射量が減ると、氷床が膨張し始める。その結果、氷床はより多くの太陽光を宇宙空間に反射させ、「正のフィードバック」となって地域の冷え込みを促進します。 北緯が南緯よりも重要なのは、少なくとも過去数百万年の間、北緯の方が陸地面積が多く（海よりも氷に覆われやすい）、南極が氷に覆われたままであったためである。 温室効果ガス 地球表面における太陽エネルギーの分布の変化だけでは、氷河期の気候の劇的な変化を説明するには十分ではありません。 大気中の温室効果ガス濃度の変化、特にCO2は、氷河期の寒冷化と間氷期の温暖化に大きな役割を果たしています。この場合、CO2は氷河期の直接的な原因ではなく、むしろ軌道の変動による変化を増幅させるフィードバックの役割を果たしています。 氷河期の気温とCO2濃度の間には、よく知られた相関関係があります。下の図は、過去80万年の間に南極の氷に閉じ込められた気泡の温度（赤線）と大気中のCO2濃度（青線）を水素同位体分析から再構成したものです。 これらの古代の気泡は、氷床や氷河の中を通ってアイスコアを掘削することで入手できます。アイスコアは、遠い過去の気候情報を、地球上の様々な形で閉じ込められた間接的な証拠から収集する「プロキシデータ」の一例です)  Uemura et al（2018）の同位体モデリングを用いた南極ドーム富士サイト南極再構成気温（赤線）と、Bereiter et al（2014）の南極複合氷床コア大気CO2データ（青線）。データは紀元前80万年から1980年CEまでの期間にまたがる。Highchartsを使用したCarbon Briefによるチャート。 CO2濃度は、CO2がよく混合された温室効果ガスであるため、世界の平均値をよく表していますが、ここで示されている気温の再構成は、南極のみを表していることに注意することが重要です。地球規模での最後の氷河期の間、世界中の気候のプロキシからの強力な証拠があり、気温が南極の気温の約半分よりもかなり低くなったことを示しています。 軌道周期の変化は、大気中のCO2の上昇や下降を直ちに引き起こすわけではない。むしろ、高緯度地域での初期の氷の増加は、氷河期の開始時に大気中のCO2を減少させるフィードバックを引き起こします。 これにはさまざまな方法があります。氷床が増えると海面が劇的に変化し、現在と比べて約120メートル低下し、現在海中にある広大な土地が露出し、植物がより多くのCO2を吸収できるようになります。 より冷たい海水はより多くのCO2を溶かし、大気からより多くのCO2を吸収しますが、塩分濃度が高くなることによるCO2吸収への影響は、雪からの真水が氷床に凍りつくことで多少相殺されます。 さらに、氷期の氷河は岩石を砕いて粉塵にして海洋生物に栄養分を供給し、植物が食べられて海に沈む際に深海の炭素量を増やすのに役立っています。 また、拡大した海氷は、海洋の領域を覆っており、上昇流が海洋深部のCO2を表層に戻すのを助け、海洋から大気中に放出されるCO2の量を制限しています。また、風や蒸発、塩分濃度による海洋循環の変化も、氷河の発生に伴うCO2の減少に一役買っています。 最後に、海面の低下は、サンゴ礁やその他の海洋生態系の成長にも影響を与え、海洋に蓄積されたCO2の量に影響を与えます。 ペンシルバニア州立大学の地球科学教授リチャード・アリー教授がCarbon Briefに語っているように、海面上昇はサンゴ礁や他の海洋生態系の成長にも影響を与えます。 地球に到達する全太陽光に及ぼす軌道の影響はほとんどゼロで、太陽光は地域や季節の間を移動しているだけです。しかし、世界全体が冷え込んで氷河期になり、氷河期から抜け出すと世界全体が暖かくなる。そして、これまでのところ、これを説明するには、すべてCO2の効果を必要としており、それが見事に説明しています。 ベルン大学のダニエル・バグゲンストス博士らによる最近の研究では、最後の氷河期から現在の間氷期への移行期における様々な要因の相対的な寄与を調べました。彼らは、アルベド（氷床が縮小するにつれて表面の反射率が変化する）が温暖化の約半分を占める最大の要因であり、CO2濃度の変化やその他の温室効果ガスが37％を占め、大気中の反射ダストやその他のエアロゾルの量の減少が残りの13％を占めることを発見しました。 ラグとリード 氷河期におけるCO2の役割について、また気候変動に懐疑的な人々による議論は、氷河期の終わりの「脱氷」の間にCO2が気温に遅れをとっているという事実に焦点を当てています。 氷河期末期には人類が化石燃料を燃やしていなかったため、CO2は現在のような気候強制力というよりも、むしろ軌道の変化へのフィードバックとしての役割を果たしていたのです。 Alley氏がCarbon Briefに語っているように "軌道が直接CO2を変化させる方法はありません。北半球の夏に太陽が少し増えて氷を溶かしても、すぐにCO2が変化するわけではありません。つまり、CO2はフィードバックでなければなりません。日照量と氷の量は、気温に直接かつ即時に影響を与えるので、地球上には、CO2の変化が軌道上の原因と気温の変化をリードするのではなく、むしろ遅れている場所があるはずです。 これは、誰も気にすることではありません。よくあることですが、あるべきではありません。私が時々使う例えは、クレジットカードを使いすぎて借金をしてしまうと、利子がつき、借金を大きくしてしまうということです。利子は借金を遅らせる - 最初に借金をして、次に利子を払って、さらに借金をしていく。かなり多くの人が、これが賢明な、不愉快な状況であることを理解しています。軌道が氷と温度に影響を与えると、他のものにも影響を与え、その結果、CO2に影響を与え、その結果、温度にも影響を与えます。 とはいえ、氷河期の終わりにおけるCO2と気温の相互関係の理解は、南極のアイスコアにおける過去の気温とCO2レベルの両方をより良く再構成することで、近年進んでいます。 これまで科学者たちは、脱氷期にはCO2が600年から1,000年ほど気温に遅れをとっていると考えられていましたが、最近の多くの研究により、この遅れはかなり小さいか、あるいは検出するには小さすぎることが示唆されています。CO2の記録とアイスコアの温度記録を正確に一致させることは難しいのですが、これは、氷床上に降った雪（気泡を閉じ込めている）がゆっくりと圧縮されて氷になるまでに遅れがあるからです。 下の図は、紀元前23,000年から紀元前8,500年までの氷河期末期の南極の気温（赤線）とCO2の記録（青線）を示しています。いくつかの期間では数百年の遅れを経験するかもしれませんが、この関係は、より大きな不確実性を持つ初期の再計算によって示唆されたよりもはるかに緊密に結合しているように見えます。  Uemura et al 2018の同位体モデリングを用いた南極ドーム富士サイト南極再構成気温（赤線）と、Bereiter et al 2014の南極複合氷床コア大気CO2データ（青線）。データは紀元前23,000年から紀元前8,500年までの期間にまたがる。Highchartsを使用したCarbon Briefによるチャート。 また、南極大陸の気温データだけを見ると、よりニュアンスのある地球規模の画像が見えなくなってしまいます。 ボストン大学のジェレミー・シャクン博士らによる2013年の論文では、最後の氷河期の終わりの間に世界中の80の気候代理記録のネットワークを調査した。彼らは、南半球ではCO2が一般的に気温に遅れをとっていたが、南極の再構成と一致していたが、世界の他の地域では同じことはなかったことを発見した。 北半球と世界全体の気温の両方とも、実際にはCO2の影響を受けていたのです。この理由は複雑で、氷河期の終わりに伴う海流の変化も影響しています。 下の図は、Shakun et al 2013年の論文の結果を世界の様々な地域について示したもので、最後の氷河期の終わりの間に、異なる気候プロキシの場所と時間帯にまたがる推定値の不確実性を示しています。オレンジ色の値は南半球、青色の値は北半球、灰色の値は全球の気温推定値を示している。y軸上のカウントは、CO2年代測定とプロキシ温度推定値の不確実性に対する結果の感度を調べた1,000回のシミュレーションのうち、この大きさのラグを示したものが何回あるかを示しています。  The lags between increases in atmospheric CO2 concentrations and temperature for the global (grey), northern hemisphere (NH; blue) and southern hemisphere (SH; red) proxy stacks over the period from 20,000 to 10,000 years before present. Figure 2b in Shakun et al 2013. 全球(灰色)、北半球(NH; 青)、南半球(SH; 赤)のプロキシスタックの大気中CO2濃度と気温の上昇の遅れを、現在から2万年前から1万年前までの期間で示した。Shakun et al 2013の図2b。 全球(灰色)、北半球(NH; 青)、南半球(SH; 赤)のプロキシスタックの大気中CO2濃度の上昇と気温の上昇の間のラグを、現在から2万年前から1万年前までの期間で示しています。 全球(灰色)、北半球(NH; 青)、南半球(SH; 赤)のプロキシスタックについて、現在から2万年前から1万年前の期間における大気中のCO2濃度と気温の上昇の遅れ。Shakun et al 2013の図2b。 具体的には、Shakunらは、軌道周期の変化が北半球の氷床の初期融解の引き金になったと主張している。これにより、氷床の融解に伴って大量の淡水が海洋に流入し、大西洋経度回転循環（AMOC）が乱れ、これが北半球を冷やし、南半球を暖めることになった。 この南半球の温暖化は、海洋からのCO2の放出を引き起こし、その結果、地球全体を暖めました。Shakunらは、氷河期末期の地球温暖化の大部分は、CO2が増加した後に起こったとしていますが、この温暖化はアルベド（反射率）の変化と温室効果の組み合わせによって引き起こされたとしています。 氷河サイクルから何が学べるか 過去の氷河期の世界は、現在とは大きく異なっていた。現在は人間の排出が気候変動を駆動しているため、現在と同じ力がすべて働いているとは必ずしも想定されていない。 例えば、南洋には大規模な海氷が存在しないため、現在の気候では気温の上昇が海洋からのCO2放出を促進するとは考えられませんが、世界の温暖化が進むにつれて海洋からのCO2吸収力は減少すると予想されます。 過去100万年のCO2と気温の間には明確な関係がありますが、将来の地球気候の変化を推定することは困難です。例えば、氷河期末期には、大気中のCO2濃度が約50％上昇し、地球の気温は約4℃上昇しました。もしCO2だけが原因だとしたら、CO2が2倍になるごとに約8度のCO2に対する気候の感度が非常に高くなることになります。 しかし、もしCO2が氷河期末期の温暖化の35％程度しか寄与していないとすれば、融解した氷床によるアルベドの変化が大きな役割を果たしているとすれば、気候感度は3度程度となり、現在のモデルの推定値とほぼ一致しますが、その期間の地球の変化を正確にシミュレートするモデルの限界を考えると、非常に大きな不確実性があることになります。 同時に、氷河期の初期軌道の変化を増幅させる上でCO2が重要な役割を果たしたという事実は、地球の気候をコントロールする主要なノブとしてのCO2の役割を再確認しています。 氷河期の間に、比較的小さな外力の変化が、このような大きな惑星の反応を引き起こすことがあるという事実は、注意すべき例となるでしょう。なぜなら、人間によるCO2やその他の温室効果ガスの排出は、過去数百万年の間に特徴づけられてきた気候条件の範囲外に地球を追いやってしまうからです。 最後の氷河期の間の世界の気温は、現在よりも約4℃低いに過ぎませんでした。温室効果ガスの排出量が多く、緩和努力が限られているシナリオでは、わずか1世紀以上の間に世界の気温が、最後の氷河期の終わりに何千年もかけて温暖化した場合よりも高くなる可能性がある。 この記事のシェアライン 説明者。CO2レベルの上昇と下降が氷河期にどのような影響を与えたか 説明者。氷河期のCO2濃度の影響 コメント リバーエイド - 6ヶ月前 素晴らしい記事です。しかし、「氷河期」ではなく「氷河期」と「間氷期」という正しい用語を使った方が、混同されたメッセージや欠陥のある気候論議に苦しんでいる学生や地域社会にとっては、はるかに有益なものになるでしょう。私たちはまだ第四紀の氷河期にいます。最後の「氷河期」である更新世は、約11,600年前に終わりました。 アバター Aubrey Meyer - 6ヶ月前 - 編集 よく理解されていないかもしれない/されていないことのすべての素晴らしい「説明」。しかし、そのシンプルで明白なことは、ミランコビッチが「冷たく」ゆらゆらしたときには光合成が少なく、ミランコビッチが「暖かく」ゆらゆらしたときには光合成が多くなっていたということです。CO2と温度の間のラグ反転（うまく伝えられている）、しかし、あまりにも明白である。 しかし、今の状況はかなり異なっています。化石燃料の燃焼（予算排出）からのCO2の上昇は、PPMVの上昇を誘発し、それに応じて温度が上昇した。今、気温の上昇は加速しており、濃度の上昇に追従するようになり、濃度はバジェット排出だけではなく、フィードバック排出・影響（気温上昇を含む）に反応するようになってきています。 このようなラグ・インバージョンを回避するために、緊急に必要なのは、我々が考えているよりも短いUNFCCC遵守のための全期間スケジュールである http://www.gci.org.uk/image... -• シェア ' |