月刊トレーニングジャーナルの詳しい構造
与えられた大気中二酸化炭素濃度の条件で、大気海洋結合大循環モデルを用いて、昇温や降水の将来予測を行う。
雲は日射や赤外放射の収支あるいは降水に重要であるが、モデルで正しく表現できていない。
そのために、次のような必要性がある。
雲のふるまいがどのように変化するか予測する必に積極的に赤外放射がおこり、高くなるにつれ気温が低下している。
第四項で述べたように、海洋の熱容量によって昇温が遅れているために、海洋全体の昇温は大気に比べて小さい。
低緯度の海洋では、深さ五○○メートルより浅いところが昇温しているのに対して、北緯七○度付近や南極大陸に沿って、より深いところまで昇温している。
これは、前述のような海洋の構造によるものである。
つまり、北大西洋や南極海おける、深層水や底層水の形成にともなって、温かな水がより深いところに運ばれるためである。
南半球では、最終的な昇温の程度が小さいのではなく、昇温が遅れているといえる。
七○年後の大気中や海洋中の昇温は、たいへん興味深い緯度ー高度分布をしている。
北半球の極域の地表面付近で大きく、約五℃になっている。
これは、日射を反射しやすい積雪や海氷の面積が縮小し、より日射を吸収するようになり、昇温が大きくなること(氷アルベド・フィードバックという)、および、大気の成層が強いために、ごく大気の下層のみが暖まりやすいためによる。
また、大気中の高緯度への水輸送の増加にともない、高緯度では、降水が蒸発にくらべて増加し、海洋表面塩分が低下し、北大西洋や南極海で海洋の成層状態が強まる。
北大西洋や南極海では、冬の深いところまでの混合が小さくなり、冬に冷えやすくなるので、昇温が非常に小さく、南極海の海氷の厚さはむしろ厚くなる傾向にある。
対流圏では、二酸化炭素濃度が上がったために、赤外放射が上空の二酸化炭素に吸収されずに、地球外へ直接できる高さが上昇するために(いわゆる温室効果)、対流圏全層にわたって二℃以上昇温する。
それに対して、地球外へ直接赤外放射できる成層圏(高さ一五キロメートル以上)では、二酸化炭素濃度が増えたため1 高さ肺深さ、が年1%で漸増し2倍になった70年後、東西平均した南北一鉛直断面における大気中の気温と海洋中の水温要がある。
海氷も大気ー海洋間の熱交換や日射の反射に対して重要であり、さらなる研究が望まれる。
また現在の海洋の流れなどを用いて、海洋の二酸化炭素吸収量を一般的に見積られている。
しかしながら、二つに分けて行っていた研究過程を一緒にする必要がある。
温暖化にともなう気候の変化を考慮した海洋の二酸化炭素吸収量を見積もる必要がある。
炭素収支の見積もりを用いてきた陸上植生モデルや、海洋物質循環モデルと大気海洋結合大循環モデルをさらに結びつけて計算する。
原理的にはすでに可能であるが、そこから得られる結果の誤差は非常に大きいことが想像され、それぞれのモデルの観測に対する再現性を高める必要がある。
さらに、現状では考慮していない、海洋生態系の変化も考えられる。
気候の変化に対応した生態系を陽に表現したモデルの開発が望まれる。
現在の海洋物質循環モデルは陽に生態系を表現していない。
しかし、大気中二酸化炭素濃度が現在の二倍になるなど、現在とは異なる様式による人間活動の影響を考えていかなければならない。
海洋深層の流れなどは、表層に比べてまだよくわかっていないため、投棄されたものがどう広がっていくかなどの見積もりは、なかなかむずかしい。
たときに、海洋表層のpHは酸性側へ約○・三低下し、炭酸イオン濃度は約半分になってしまうなど、海洋生態系に非常に大きな影響を与えることが容易に想像される。
ざらに次のような人間にかかわる問題も存在する。
海洋深層への人間活動にともなう二酸化炭素の投回転地球のように回転している物体では、その上に乗って、同じように回転しているものに見かけ上の力が働く。
よく体験できるのは遠心力である。
これよりも少しわかりにくいのが「コリオリの力」である。
物理でもちいる二次元運動方程式の座標を、静止座標から回転座標に変換すると、自動的に方程式の右辺に現れる項がある。
これがコリオリの力で、遠心力と違うところは、回転物体に相対的に動いていないと力は働かない。
コリオリの力は速度に比例する見かけの力として、反時計まわり(時計まわり)に回転する物体の上では、運動する方向から右(左)向きに働く。
北半球は反時計回りコリオリの力とバランスする力があれば、それらは変化することなくバランスしつづけることができる。
大気中では、気圧の高いところから低いところへ向かう圧力傾度力が、いちばん基本的な力で、それがコリオリの力とバランスすることを「地衡流バランス」という。
反時計方向にまわっている北半球「地衡流バランス」で、台風の中の地衡流バランスを考える。
反時計まわりに風が吹き続けるのは、台風の中心に向かう圧力傾度力と、反時計まわり速度にともなう、外向きのコリオリカがバランスしているからである。
海上の風は海面に、摩擦力をあたえて海を押す。
押されて動いた海水は、コリオリの力によって、北半球なら右側に向いて流れはじめる。
風が吹き続けると流れが強まり、やがて右向きの海流によってできるコリオリの力が、風の摩擦力とバランスする。
すなわちコリオリの力は風と逆向きになる。
この海流を「エクマン流」とよぶ。
「工クマン流と収束発散」北緯40度コリオリ例としては、スケート選手が回転しながら手を縮めていくと回転が速くなるのを思い出してほしい。
風北緯20度エクマン収束のある海域を例にとる。
この収束は海面近く三〇メートルくらいの薄い層にできる。
それより下の厚い層は、上から水が供給されて、上下に圧縮され水平に伸びる。
もともと北半球の海は反時計まわりにまわっている。
物理学でいう回転モーメントの保存によって、水平に伸びる部分では、反時計まわりの回転速度が遅くなる。
地球の北半球にのって見てみると、時計まわりの海流ができることになる。
回転モーメントの保存が成り立つ北半球の二〇度から四○度までの海域には、低緯度側に東から西に向かう風、高緯度側に西から東に向かう風が吹いている。
これらの風摩擦にバランスするには、低緯度には北向きのエクマン流、高緯度には南向きのエクマン流ができていればよい。
この海流が水を収束させる。
エクマン収束とよばれる現象である。
風が逆向きであれば発散となる。
「亜熱帯循環」上下に圧縮海面北半球は反時計回りに回転、上下の圧縮で回転が遅くなる、地球上では時計回りに回転コラム北半球の亜熱帯循環では、時間とともに時計まわり循環がどんどん強くなろうとする。
これを止めようとする力「スベルドラップ・バランス」北半球では高緯度ほど水平面内での反時計まわり回転モーメントが大きい。
亜熱帯循環の東半分では南向きの海流ができている。
これによって、高緯度にあった、大きい反時計まわり回転モーメントをもつ水が来るので、時計まわり循環はある程度以上は発達しなくなる。
これが「スベルドラップ・バランス」である。
いっぽう西半分では、北向きの海流によって、より小さい反時計まわり回転モーメントをもっと水が来るので、時計まわり循環はいっそう強められる。
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