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18世紀以降、人類は地下深くで安全に保管されている化石燃料を取り出し、発電や機械の動力源として燃焼させてきた。

私たちは今、石炭、石油、ガスを2兆トン以上の熱を奪う二酸化炭素やその他の温室効果ガスに変え、大気中に追加している。

その結果地球表面の平均気温は、産業革命以前に比べて約1.2℃も上昇しているのだ。これは、自然界の炭素循環に新たな炭素が加わることで、地球システムに入るエネルギーと出ていくエネルギーのバランスが崩れたためだ。

地球全体を暖めるには、膨大な量のエネルギーが必要だ。最近の研究によると、私たちは過去50年間に、地球システムに250億個の核爆弾のエネルギーに匹敵するものを追加したことが分かっている。

1.2℃を暖めるのに核爆弾が何十億個も必要なのか?気温が日々変化していることを考えると、小さなことだと思う。(20世紀の世界の平均気温は13.9℃であった。)

しかし、このエネルギーはほとんどすべて海洋に取り込まれている。だから、海が急速に温暖化しているのだ。

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地球上の生命は、暑すぎず寒すぎずのスイートスポットにいるからこそ可能なのだ。(Credit: NASA, CC BY)

ゴルディロックス・ゾーン

水星は太陽に一番近い惑星だ。平均気温は167℃と高温になる。しかし、水星には大気がない。そのため、第2惑星である金星は、平均温度464℃と太陽系で最も高温になるます。これは、地球よりもはるかに厚い二酸化炭素を含んだ大気によるものだ。金星にはかつて、液体の海があったかもしれない。しかし、その後、温室効果の暴走が起こり、実に膨大な量の熱が閉じ込められてしまった。

私たちが生きている理由のひとつは、私たちの惑星がゴルディロックス・ゾーンという、太陽から暑すぎず寒すぎずのちょうどいい距離を回っているからだ。地球内部の熱は、私たちが住む冷たい地殻にはほとんど伝わらない。そのため、私たちは別の熱源である太陽に依存しているのだ。

太陽の光と熱が地球に当たると、一部は地表で吸収され、一部は宇宙空間に反射される。太陽は高温であり、高温の物体からは電磁スペクトルの可視光線が放出されるため、私たちは太陽から放出されるエネルギーの一部を見ることが出来る。

地球は太陽よりずっと温度が低いので、地球が発する放射線は目に見えない、赤外線の長い波長のものだ。このエネルギーの多くは宇宙空間に放出されるが、すべてが放出されるわけではない。地球の大気には、地球が放射する波長のエネルギーを吸収する効果の高いガスがある。この温室効果ガスは、地球の大気中に自然に存在するもので、地球を居住可能なほど暖かく保っている。これもゴルディロックス・ゾーンだ。

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太陽から入ってきた放射線は、地球で反射または吸収される。このとき、地球から放出されるエネルギーよりも吸収されるエネルギーの方が多いという正味のアンバランスが生じ、これが温暖化の原因となっている。 (Credit: NASA, CC BY)

そして、3つ目のゴルディロックスゾーンとして、近現代史がある。人類の文明はすべて、最後の氷河期の後、異常に穏やかな1万年の間に生まれた。この間、世界の大部分で気候は暑すぎず寒すぎずだった。

しかし今、私たちは、人類が拡大し、農業を営み、都市を建設し、創造することを可能にした快適な気候条件から、自分自身を追い出すという非常に現実的なリスクにさらされている。

産業文明を可能にしたエネルギー密度の高い燃料は、大きな代償を伴うものだ。今燃やして、後で払う。今、そのツケが回ってきたのだ。

これが現実だとどうしてわかるのか。人工衛星は、地球の表面が熱を放射する速度を測定します。何千ものアルゴが海上に点在している。アルゴは、そのほとんどを水中で過ごし、熱を測定し、データを送信するために浮上する。そして、潮位や人工衛星を使って海面を測定することが出来る。この3つのアプローチで測定値をクロスチェックすることができるのだ。

気候変動:入ってくるエネルギーと出ていくエネルギーが多い

温室効果ガスは強力だ。大きな効果を得るためには、小さな濃度が必要だ。

私たちはすでに、大気中の二酸化炭素の量を約50%増やし、メタンや亜酸化窒素も大量に追加している。このため、生命維持に必要な温室効果のバランスが崩れているのだ。

最近の研究では、このエネルギーの不均衡は、1971年から2020年にかけて、およそ380ゼタジュールもの余分な熱を閉じ込めることに相当すると指摘されている。(1971年から現在までの期間は、全排出量の約60%を占めている)。

1ゼタジュールは1,000,000,000,000,000,000,000ジュールで、非常に大きな数字だ!

広島を破壊した核爆弾「リトルボーイ」のエネルギーは15,000,000,000,000ジュールと言われている。つまり、2020年までの50年間に人類が排出する温室効果ガスの影響は、広島の原子爆弾が排出したエネルギーの約250億倍ということになる。

これだけ多くの熱を閉じ込めたのなら、その熱はどこにあるのだろうか?

これまでのところ、余分なエネルギーのほとんどすべてのジュール(約90%)は、海、特に水の上1キロメートルに流れ込んでいる。水は優れた熱の吸収源だ。水を温めるには多くのエネルギーが必要だが、私たちは水を温めることができる。海の温度上昇は、サンゴの白化や海面上昇の主な原因となっている。

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熱はどこにある?海の中だ。この海面温度マップは、2023年4月30日時点の長期平均を上回るか下回るかの温度偏差を表している。 (Credit: NOAA, CC BY)

これだけの熱量を海に取り込むには長い時間が必要で、一度取り込んだ熱量は消えない。地球温暖化を完全に逆転させることは不可能かも知れない。これ以上気温が上がらないようにするには、不均衡を是正し、CO2濃度を産業革命前の280ppmまで下げる必要がある。

温室効果ガスの排出がゼロになれば、これ以上の温暖化は避けられ、二酸化炭素の濃度は徐々に低下していくだろう。

現実的には、迅速かつ大規模な排出量の削減と、削減できない排出量を補うための炭素回収の展開が必要だ。

さらに進んで、地球を産業革命以前の気候に戻すには、ネット・マイナス・エミッションが必要だ。つまり、排出されずに残っている炭素よりも、さらに多くの炭素を大気から引き出さなければならない。

残念ながら、私たちはまだそこに到達していない。人為的な温室効果ガスの排出量は、ほぼ過去最高を記録している。しかし、クリーンエネルギーの生産は加速している。今年は、電力からの排出量が初めて減少に転じるかも知れない。

私たちの子供たちや自然のために住みやすい気候を確保するために、私たちは競争をしているのだ。


本記事は、Andrew King氏とSteven Sherwood氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Two trillion tonnes of greenhouse gases, 25 billion nukes of heat: are we pushing Earth out of the Goldilocks zone?」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。

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