湿度には2種類あります。相対湿度（飽和度）と絶対湿度（空気中に含まれる水蒸気量）です。
科学者たちは、絶対湿度は増加している一方で、多くの地域では相対湿度が低下していることを明らかにしました。
湿度の変化は、山火事の強度や頻度を含め、世界規模と地域規模の両方で大きな波及的影響をもたらします。
空気中の水蒸気が不足すると、山火事の強度と頻度に影響を与える可能性があります。水蒸気が豊富な状態に高温が重なると、熱ストレスを人間や動物に引き起こす可能性があります。
そのため科学者にとって、地球の気温上昇に伴って湿度（空気中にどれだけの水蒸気があるか）がどのように変化しており、今後どう変化しうるのかを理解することが極めて重要です。
新しいデータセットと、それに付随する論文において、共著者と私は、湿度のさまざまな側面が世界の海洋上で対照的な形で変化していることを検討しています。
湿度とは何か？
最も単純に言えば、湿度とは空気中に浮遊している水分の量を示す指標です。ただし、湿度の分類方法は一つではなく、気候科学者や気象学者は通常、2つの主要な定義を用いています。
1つ目は絶対湿度です。「水分量」とも呼ばれ、水蒸気と空気の合計質量に対して水蒸気がどれだけ含まれているかを示す指標です。湿润な空気1キログラムあたりに含まれる水蒸気のグラム数で測定されます。
2つ目は相対湿度です。これは空気がどれだけ「飽和」しているかを、パーセンテージで表した指標です。言い換えれば、空気が含みうる最大量と比べて、実際にどれだけの水蒸気を含んでいるかを示します。
世界各地の湿度の観測によると、絶対湿度（すなわち水蒸気量）は増加しています。しかし同時に、多くの地域では相対湿度（すなわち飽和度）が低下しています。
湿度のパラドックス
この一見矛盾した現象の主な理由は2つあります。地球が温暖化していること、そして暖かい空気ほど多くの水蒸気を保持できることです。
大気、陸地、海洋はいずれも温暖化しており。第一に、これは地球の表面からより多くの水が蒸発していることを意味します。第二に、より多くの水が気体として空気中に保持されうるし、実際に保持されています。以下のグラフが示すように、絶対湿度の増加は陸地（緑の線）と海洋（青）の両方で起きています。
次のクラウジウス・クラペイロンの式によると、空気は気温が1℃上昇するごとに、一般的に約7%多くの水分を保持できます。したがって、1℃の温暖化の下で相対湿度を一定に保つには、空気中の水分量も7%増加する必要があります。
理論上、制限要因がなければ、これが期待される増加率になります。しかし、現実の世界には制限要因があり、そのため相対湿度は低下しています。
地球の陸地表面は、過去数十年にわたり海洋よりも速く温暖化してきました。しかし、海洋には蒸発しうる水が無尽蔵にある一方で、陸地ではそうはいきません。
実際、陸地上の水蒸気の大部分は海洋からの蒸発に由来することがわかっています。この湿った空気は大気循環によって地球上を移動し、その一部が陸地へと流れ込みます。
海洋の温暖化は陸地より遅いため、海洋上の空気中に蒸発して保持される水蒸気が、陸地の気温上昇に追いつくほど十分ではありませんでした。そのため空気の飽和度は以前ほど高くなく、以下のグラフが示すように、相対湿度は低下しています。
相対湿度がすべての地域で低下しているわけではありません
全球の平均相対湿度は低下していますが、インドや一部の高緯度地域など、増加しているように見える地域もあります。
また、地域の相対湿度に変化をもたらしている他の要因がある可能性にも留意する価値があります。
第一に、熱は大気の風や海流によって地球全体に運ばれ、その様式や強さの変化が、ひいては大気中の湿度に影響します。第二に、大気中の二酸化炭素（CO2）の増加や、気温・水分の変化が、植物が放出する水分量に影響を与えることがわかっています。
そして第三に、長年にわたり森林伐採、都市化、集約的かつ灌漑を伴う農業への移行など、土地利用の大きな変化があり、これらはいずれも地域の水分レベルに影響します。例えば、研究によると、灌漑時に加えられる水が、現地の気温を下げるにもかかわらず、インドにおける熱ストレスの一因となりうることが示されています。
海洋の湿度はどうなっているのか？
世界の海洋に焦点を当てると、観測結果は、予想どおり海洋上の空気中の絶対湿度が増加していることを示しています。これは、私の同僚と私が最近学術誌Earth System Science Dataに発表した新しい全球データセットで示されました。
興味深いことに、この新しいデータセットは、海洋の多くの地域で相対湿度が実際に低下していることを示しています。これにより、全球の海洋平均相対湿度も低下しています。
この低下は、現在の湿度と蒸発に関する物理的理解に照らすと説明が困難です。例えば、気候モデルから予想されるのは、海洋の相対湿度はほぼ一定に保たれるか、わずかに上昇するというものです。
しかし、海洋上の相対湿度の観測にはデータ品質の問題があることもわかっているため、この低下傾向に関する不確実性は大きいです。では、データは実際に起きていることを反映しているのでしょうか？
一部の地域では、この低下は近隣の陸地における相対湿度の低下と一致しています。また、直接観測と気象モデルを組み合わせて推定した再解析データも、平均的には低下を示しています。ただし、年ごとの変動パターンは少し異なります。要するに、この点はさらに調査する必要があります。
より広い影響
湿度の変化は、世界規模と地域規模の両方で大きな波及的影響をもたらします。
地表の水蒸気が増えると、最終的により多くの水蒸気が大気中を上昇することになり、温室効果ガスとしての役割が重要になります。
空気中の水分量が多くなると、降雨量の増加につながります。特に大雨の際にその傾向が顕著です。極端な現象、例えばハリケーンは、すでに社会や環境に壊滅的な被害をもたらしています。降雨量が増えると、その危険性はさらに高まります。加えて、湿度が高まると、非常に暑い日に熱ストレスのリスクを高める可能性もあります。
相対湿度の低下がもたらす影響は、それほど明白ではありません。飽和度の低下は、次の「飽差（水蒸気飽差）」と呼ばれるものに影響します。これは基本的に、その気温で大気があとどれだけ余分に水蒸気を保持できるかを示す指標です。飽差が大きいと、植物は過度な水分損失を避けるために気孔を閉じる必要が生じることがあります。このような乾燥した状況では、山火事がより起こりやすく、また広がりやすくなります。
陸地上の相対湿度の低下は非常に興味深い現象です。気候モデルによる過去の再現では同様の低下は見られませんが、気温と絶対湿度の上昇は再現されています。このため、飽和度と水蒸気量に関連する将来の影響は、特に相対湿度が大きく変化している地域において、やや不確実性が高いといえます。
全球データセット
湿度は、数十年にわたり乾湿計を用いて測定されてきました。近年は電子センサーの使用が主流になりつつあります。他のすべての気象観測と同様に、さまざまな誤差や偏りの要因があり、観測システムの特性ではなく気候のシグナルを確実に捉えているかを確認するために、それらを考慮する必要があります。
ここ数年、私は Met Office Hadley Centre のHadISDH データセット（陸地と海洋の地表湿度）の開発を主導してきました。これは、Met Office、National Physical Laboratory、Maynooth University、NOAA National Centers for Environmental Information、Climatic Research Unit（University of East Anglia内）、およびNational Oceanography Centreによる共同研究です。
このデータセットは、大規模な傾向や変動の研究、気候モデルの妥当性の評価、気候変動の理解に用いられるよう設計されています。
1973年1月から2019年12月までの月平均値を、全球グリッド上で提供しています。このデータセットは毎年1月に更新され、絶対湿度、相対湿度、同時に測定された気温を含む7つの変数を提供します。詳しくは、データをMet Office ウェブサイトからダウンロードでき、現在はMet Office Climate Dashboardでも閲覧できます。
このデータセットは、海上の船舶と陸上の気象観測所による気温と湿度の観測値を使用しています。1970年代以降は全球的にほぼ適切な範囲をカバーしていますが、南半球、特に海洋上では観測が乏しい状況です。
さらに懸念すべきことに、直接観測のために私たちが依存している自発的観測船（VOS）は、1980年代の約7,700隻をピークに大幅に減少し、現在はわずか4,000隻となっています。
地表湿度は衛星や漂流ブイでは容易に測定できないため、この非常に重要な変数を継続的に監視する能力が実際に危機にさらされています。
