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太陽と温暖化

Skeptical Science

Skeptical Scienceというウェブサイトがあります。気候変動(温暖化)の科学について解説しているウェブサイトで、特に懐疑論と言われる議論でよく出てきそうな議論について、1つ1つ、丁寧に解説をしているウェブサイトです。色々な国の研究者の人たちが集まって作っているウェブサイトで、長く更新が続けられており、つらつらと読んでいるだけでも、大変勉強になります。
先日の当ブログの記事で言及したYeas of Living Dagenrouslyの中で出てきた、Katharine Hayhoeという科学者が、ドン・チードルに、「今の温暖化は自然現象だけでは説明できない」という説明をするシーンがあります。その時に、よく言われる太陽活動と気温変化の関係を示したグラフが出てくるのですが、「あのグラフ、どっかでみたことあるな〜」と思ったら、やはりSkeptcial Scienceで使われているのと同じでした。
Hayhoeさん自身、ウェブサイトでSkeptical Scienceを紹介しているので、やはりここからとったんでしょうね。

再現できる?

なんとなくその説明を読んでいるうちに、そのグラフ、再現できるかな〜と試してみたくなりました。最近は、科学的データのウェブでの公開は大変に広がってきていて、こういうの、意外と自分で作れちゃったりするんですよね。難しい統計的処理や数学的処理がされているグラフなんかは無理ですけど。
Skeptcial Scieneに載っているグラフは、少しデータとしては古くなってきていたので、ちょっと試してみることにしました。ちなみに、そのグラフというのは下記です。近年になると、太陽活動と平均気温の傾向には明らかな差があるので、太陽活動だけで説明しようとするのは無理があることが分かります。



同サイトでは、画像データだけでなく、元データをExcelで公開しているので、結構自由に使うことができます。

PMOD、ACRIM、RMIB???

「まあ、元データの在りかもわかっているし、結構簡単に再現できるかな」と思ったのが間違いでした。やっぱ難しいもんです・・・。

最初、試しにIPCC第5次評価報告書を見てみると、第1部会報告書の第8章に太陽に関する記述がありました。そこに掲載されていたのが下記の2つの図。
最初のは、衛星による観測が始まって以降の記録から作られたデータ。。
2つ目のは、さらに遡って、太陽の黒点観測があった頃の記録から作られたデータを合わせたものです。





太陽から地球がもらっているエネルギー(放射)の総量のことを、太陽総放射照度(TSI)と呼ぶそうです。このTSIの観測は、ざっくり言うと、衛星による観測が始まってからの1979年以降は、基本、同じデータを使いつつも、3つの研究機関・グループによるデータの作成があるそうです。
「なんで同じデータなのに3つもあるのか」と思ったら、どうやら、データを一貫したものとして再構成する手法に違いがあるようです。もともと、人工衛星のデータというのは、人工衛星自体が数年から10年弱しか持たないので、データは基本継ぎはぎで、その継ぎはぎを一貫したデータとして再構成するのに、色々な手法があるようです。
で、その3つというのが、PMOD、ACRIM、RMIBというらしく、最も有名なのは前2者で、それぞれ、スイスとアメリカの機関によるデータです。
上述のSkeptical ScienceのウェブサイトではPMODのデータを使っていたので、私も、PMODのデータをお借りしつつ、気温データについては、日本の気象庁のデータを活用して、データの再現を試みました。ただし、PMODのデータは、衛星観測がされるようになってからのデータしかないので、それ以前のデータについては、上記Skeptical Scienceに倣い、 マックスプランク研究所の研究者ら(Krivova et al. 2007)がウェブサイトで公開している、過去の黒点の数から作ったデータを使ってみました。その結果が下記です。


Skeptical Scienceのグラフでもそうですが、上のグラフでも、11年の移動平均でグラフを平滑化してます。これは、太陽の黒点周期が11年と言われており、その周期で変動があるから、だそうです。
しかし・・・です。残念ながら、きちんと再現できているとは言えません。同じPMODのデータ使っているはずなのに、カーブの形は同じでも、ちょっと数字が違いますね。おそらく、何らかの補正がされているのだと思いますが・・・なんでだろ。

IPCCの数字を使用してみたグラフ

少し色々考えたみたのですが、よくわからんので、別のアプローチをとってみることに。
先に見たIPCCの第5次評価報告書の8章には、補足資料というのがついており、そこに、最終的にIPCCが使っているTSIのデータが掲載されています。それだと、1740年からのTSIの数字が一貫した形で掲載されています。



形としては、大した違いはないのですが、こっちの方が、データに一貫性があるのでむしろいいかもしれませんね。生データに近い方を重視する人は、むしろPMODとかのデータに立ち戻った方がいいのかもしれませんが。
まあ、いずれにせよ、素人が作成したグラフですので、学術使用には耐えませんが、それでも、こうしたグラフが作成してみることができるだけ、科学データが公開される環境になってきていることは大変にありがたいことです。今回作ったデータは、下記です。いずれのグラフでも、近年は特に両者の傾向に大きな差がありますね。

IPCCでの結論

太陽と気温の関係については、よく「温暖化は太陽活動の周期のせいだ」とか「いやそうじゃない」という二元論に陥りがちですが、IPCCの結論は、「太陽「だけ」じゃ説明できなくて、人為的なCO2も、諸々含めないと説明できないよね」というものです。それを端的に示したのが下記のグラフ。



上の方にのっかっているオレンジが太陽活動の影響で、真ん中の灰色がCO2の影響です。
太陽活動による影響は、直接的なものだけでなくて、実は(ひところ話題になった)北極振動にも影響与えているなどの説もありますし、宇宙線の量に対する影響もあるという説なんかもあります。後者については、まだまだ研究が蓄積されておらず、かつ影響もそんなに大きくないだろうというのが、IPCCでの科学者たちの結論のようですが、まだまだ色々な研究がされているようです。