RealClimate: 強制されていないバリエーション: 2023 年 5 月

トマーシュ・カリシュ言う

2023年5月25日午前4時31分

親愛なるピョートル様、そして親愛なるシマウマ様（お二人に一度に返信してしまい申し訳ありません）。

あなたの答えには3つの中心点があるように感じます。

1) 水蒸気は重要な温室効果ガスです (これは確かに真実です)

2) 凝縮した水は、雲の性質に応じて、放射バランスに大きく異なる影響を与える雲を形成する可能性がありますが、平均気温が上昇すると、水蒸気濃度（絶対湿度）の増加による温室効果が、その影響よりも重要になるという証拠があります。雲のアルベド (主に、基本的に相対湿度が一定であるため、雲の形成が大幅に増加しないため)

それはかなり合理的に聞こえます。

3) 潜熱の形での非放射熱伝達による地表冷却は、凝縮熱が対流圏を温めるだけでシステム内に留まるため、EEI に影響を与えることはできません。

「潜熱の寄与はせいぜいわずかです。ゼブラがすでに示したように、潜熱は熱を宇宙に除去するのではなく、大気中のより高い位置に置くだけです。したがって、唯一の冷却効果は、赤外線の大部分が再放出される場合です。」その高さで放出された光は宇宙に逃げました。しかし、それが大きな違いを生むとは思えません。」

この 3 番目の点については、お二人とも間違っているのではないかと思います。 3) の見解は、気候を扱う一部の科学者の間で今でも共有され、広まっているようですので、このトピックがこのディスカッションサイトのモデレーターの注目を集めてくれれば幸いです。それはまだ起こっていないので、私は最善を尽くして、現在の推論とそれに関連する不確実性を自分自身で説明しようと努めます。

私の公開組織ページ (Web アプリケーション OrgPad の動的な対話型スキーム) では、リンクごとにアクセスできます

https://orgpad.com/s/VhvfDd5uRIP 、

RealClimate に投稿された私の質問の背後にあるストーリーがわかるかもしれません。おそらくそれは「地球の気候における水の役割についての未解決の議論」として特徴づけられるかもしれませんが、私はそれを「パイロット規模の地球工学実験」のアイデアに翻訳しました。この組織ページには、現在議論されているトピックに関連すると思われる参考文献もいくつか載せています。

まず、教科書 (物理気候学、Dennis Hartmann 2016) から温室効果についての非常に基本的で大まかな説明を構成するセルを参照することができます。

太陽光を完全に透過し、長波赤外線を完全に吸収するガラス球の中の月を想像してみましょう。月と地球の平均表面アルベドが同じであると仮定すると、球体は平均表面温度が約 303 K (30 °C)、球体の温度が約 255 K の新しい定常状態 (「平衡」) を確立したことになります。 (-18 °C)、これは大気のない月の本来の平均表面温度と同じです。

ガラス球間の真空をガスで満たすと、熱対流によって追加の熱伝達が可能になるため、状況はすぐに変化します。太陽から来るエネルギーの一部が対流によって球に運ばれ、それに応じて表面の平均放射温度が低下するため、平均表面温度とガラス球の平均温度の差は減少します。

したがって、元の差 48 K (上記の仮想の「温室カバー」の平均表面温度と平均放射温度の間) は、達成される可能性のある温室効果の最大値 (「温室限界」と呼ぶことにします) を明確に表しています。指定された表面アルベド/大気の透明度/日射の下で。非放射熱伝達機構は追加の「表面冷却」として機能し、平均表面温度、およびガラス質の「温室カバー」の表面温度と平均放射温度の間のそれぞれの差を減少させます。

メディアや日常生活で使用される「温室効果」という用語の曖昧さにどう対処すればよいか、私が不確実であることに気づいていただけると思います。この用語は、惑星の平均表面温度と平均定常状態輻射温度との間の観察された差という観点から、その効果自体に対してのみ使用する方がよいと思います。しかし、同じ用語は、惑星大気中でこの効果を引き起こす特定のメカニズム、つまり、惑星体の長波表面放射を吸収する「温室効果ガス」の存在から生じる「放射強制力」にも使用されます。さらに、「温室効果」という用語は、観察された温度差を引き起こす他のメカニズムに対しても使用されることがあります。これらのメカニズムの例としては、雲による長波表面放射の後方反射が挙げられます。

とにかく、非放射熱伝達メカニズムは温室効果を「弱める」と言えると思います。有名なトレンバースの図では、選択されたタイムスパンに対して作成された地球エネルギーの「予算」に関与するエネルギーの流れをグラフで示しています。潜熱流は顕熱流の矢印の約 4 倍の太さになります。この事実は、上で引用したあなたの仮定に反して、潜熱流による地表冷却が地球気候において重要な役割を果たしている可能性があることを示す最初のヒントとして見ることができると思います。 2 番目のヒントは、同じアルベドをもつが大気のない仮想の地球で計算された平均放出温度である約 30 °C と、観測された平均表面温度である約 15 °C の差が約 15 °C であると明白に主張している、引用された教科書から得られるものと考えられます。 C は、表面からの非放射熱輸送によるものと考えられます。

私が RealClimate サイトに質問を投稿した理由の 1 つは、あなたの見解 (潜熱流束による地表冷却は地球の気候制御において無視できるほど重要であるという見解) が今でも一部の科学者によって共有され、積極的に推進されているという状況でした。一例として、チェコ科学アカデミーの機関であるチェコ・グローブの指導者らによるこの見解の激しい擁護が挙げられる。この見解は、彼らの見解に対する公的批判に対する回答として2022年10月にチェコの新聞に掲載された。エイベックス4/気候変動に関する 2020 年。

彼らの反対派は、エイベックス4/2020が気候調整における水循環の役割について全く沈黙していると批判し、チェコ・グローブ紙は返答の中で、彼らを部屋に配置された冷蔵庫のドアを開けて密室を冷やそうとする人々だと表現した。

個人的には、このような「密室」での議論は、非常に残念な種類の「気候擁護」であると考えています。なぜなら、不公平な議論を広めることだからです（私の理解が正しければ、大気中に運ばれる熱の一部が宇宙に逃げなければならないことはあなたも認めますが、なぜなら、地球は決して熱力学的平衡における閉じた熱力学系とは考えられないからです）、科学機関を代表する人々が科学そのものの信用を傷つける可能性があると私は思います。

私は、この議論の司会者がさらにステップアップして、気候科学の文脈で通常使用される「放射平衡」や「エネルギーバランス」などの用語が、実際には単なる定常状態を表すものであることを明確にしてくれることを望んでいた（それはまだ定常状態ではない）なぜなら、「地球のエネルギーの不均衡」はおそらく人間の影響によって引き起こされた例外ではなく、むしろ地球システムの通常の状態である可能性が非常に高く、熱力学とは何の関係もないからです。 3月末の私の最初の質問。

上述の潜熱流と顕熱流の比率は確かに地表の大部分が水で覆われているという状況を反映しているが、この比率を何らかの方法で「管理」できるかどうかという疑問は、少なくとも意味があるのではないかと私は思う。私たちはそのための技術的手段を持っています。この方法で非凝縮性温室効果ガスの濃度上昇の影響を緩和することが実際に可能であれば、それはおそらく気候変動緩和に向けた代替または追加の方法となるかもしれません。他の提案されている手段は、大気から二酸化炭素を直接回収する (DAC) などであり、高層大気で硫酸塩エアロゾルを生成するなどの他の「地球工学」提案よりも予測不可能な影響が少ない可能性があります。

この点で、ネイチャーのような雑誌でさえDACに関する記事を掲載しているのは非常に残念なことだと思います（これは私個人としてはまったく役に立たず、潜在的に有害なアイデアだと考えています。なぜなら、本当に「脱炭素化」を達成しようとするなら、法外なコストが避けられないからです）一方、現在利用可能な積極的な水管理のオプションはまだほとんど注目を集めていません。

年間総降水量に関する質問に戻ります。上記の説明を考慮すると、私はこれが毎年地表から宇宙に移動する潜熱の総量と一致すると今でも信じています。さらに、その現在の値が不変のパラメータとして考慮されるべきなのか、あるいは地球の平均温度にのみ依存するパラメータとして考慮されるべきなのか、私にはまだ理由がわかりません。対流は水蒸気を地表から大気中に移動させるのに役立つため、特定の顕熱流束が必要であることは想像できますが、潜熱流束と顕熱流束の現在の比率がすでに次のとおりであるという明確な説明はまだ見つかりません。これは一定の自然な制限であり、人間の介入によってこれを増やすことはできません。

こうした理由から、私はこのテーマについてさらに深い議論を求めています。このサイトでは、議論をサポートし、大幅に簡略化するグラフィック表示ができないため、この議論のために特別に設計した上記の組織ページのクローンを遠慮なく使用して、そこに議論やコメントを入れてください。「ディスカッションフォーラム: 都市環境における熱波の緩和、太陽エネルギーの利用、地球規模の水循環の回復」というタイトルのこの公開組織ページには、コメント用の次のリンクを使用してアクセスできます。

https://orgpad.com/s/6jf-rtG8wUP

このディスカッションのモデレーターの方々にも貢献していただけると大変嬉しく思います。

ご挨拶トム