アンドリュー・キング博士は気候科学の講師を務める 地球科学部および 気候極端現象ARC卓越研究センターの メルボルン大学。
過去1世紀に気候が変化するなか、世界は一様に温暖化してきたわけではない。約1℃の人為的な地球温暖化が進んだ現在、北極圏やほとんどの陸域では世界平均より速く温暖化が進んだ一方、多くの海域ではわずかな温暖化にとどまっている。
しかし、世界は今後もこうしたパターンで温暖化していくのだろうか。それとも、局地的な「非線形」の変化によって、温暖化が速まる場所と遅くなる場所が生じ、パターンが変わる可能性があるのだろうか。
これまで、の研究では「パターンスケーリング」、すなわち温暖化のパターンは変わらないという仮定が、将来の温暖化シナリオでも成り立つと考えられるかどうかが検討されてきた。たとえば、近い将来の温暖化については、パターンスケーリングは妥当な手法であると結論づけた研究もある。
しかし、一部の気候モデルでは、パターンスケーリングから大きく外れる地域もあり、東アジアなどがその例である。こうしたモデルや地域では、地球全体の気温が上昇するにつれ、地域の気温上昇が加速または減速する可能性がある。
世界が温暖化するにつれて、温暖化のパターンがどのように、またなぜ変わるのかは、これまで十分に調べられてこなかった。私がEnvironmental Research Lettersに発表した研究では、産業革命前と比べて地球温暖化が1.5℃、2℃、2.5℃、3℃、3.5℃に達する可能性のある将来の水準について、各モデルで地域の気温がどのように変化すると予測されるかを検討し、この問いを考察する。
地域的な温暖化
全体として、地球全体の気温が上昇し続けるにつれて、大陸の陸域や夏季には、地域的な温暖化が加速する可能性が高まる。
残念ながら、これは地球温暖化がさらに進むと、夏季の熱波が予想以上に深刻化する可能性を示している。対照的に、多くの海域では、地球全体の温暖化が1℃進むごとの地域の気温上昇は、これまでより緩やかになると予測される。
一部地域で見られる温暖化の加速と減速は、降雨の変化と部分的に関連している。気候モデルのうち、夏季の中央ヨーロッパなど、地域的な温暖化が最も大きく加速すると予測するモデルは、降雨量の減少も予測する傾向がある。こうした地域では、降雨量と気温の予測が密接に結びついている。乾燥傾向を予測するモデルでは、蒸発に伴う冷却も弱まり、その結果、温暖化が加速する。
以下の地図は、北半球の夏季における地域の気温の非線形性と降雨量の変化との関係を示している。茶色で示された負の相関は、他のモデルと比べ、乾燥化を予測するモデルほど地域的な温暖化の加速も予測する傾向があることを示す。
多くの海域では逆の関係が見られ、地域的な温暖化の加速は降雨量の増加と結びついている。地図の青色部分がこれにあたる。これらの地域には水蒸気が豊富に供給されているため、地域的な温暖化の加速によって大気が水蒸気を保持できる量が増える。これは「クラウジウス・クラペイロンの関係」として知られ、その結果、降雨量が増える傾向が生じる。
これは地域の気候予測にどのような意味を持つのか？
地域的な気候変動の非線形性を理解することがなぜ重要なのだろうか。気候政策は、地球温暖化の上限を基盤としている。たとえば、パリ協定では、産業革命前と比べて1.5℃、または「2℃を十分に下回る」水準が掲げられている。しかし、モデルが異なる温暖化パターンを予測すれば、将来さらに温暖化した世界の地域気候は大きく異なる可能性がある。
事例研究として、オーストラリア北東部で何が起きるのかを詳しく調べた。この地域では、南半球の夏季の降雨量予測に大きな不確実性がある。
オーストラリア北東部については、温暖化のペースが緩やかになると予測するモデルもあれば、加速すると予測するモデルもある。乾燥化をより強く予測するモデルほど温暖化の加速を示す傾向があり、その逆も同様である。
モデルを2つのグループに分けた。一方は複数モデルの平均と比べて乾燥するグループ、もう一方はアンサンブル平均より湿潤なグループである。平均して乾燥化を予測するモデルでは、この地域で降雨量の増加を予測するモデルと比べ、将来の夏がより暑くなり、極端に暑い夏が起きる確率も高まる傾向がある。
以下のグラフは、2つのモデル群について、オーストラリア北東部で暑い夏になる確率を示している。乾燥するモデルは茶色、湿潤なモデルは青色で示される。「暑い」夏とは、現在の夏季気温の最高記録を超える夏と定義している。
このグラフから、最も暑い夏の気温について、乾燥モデル群と湿潤モデル群の差は、地球温暖化が0.5℃進んだ場合に相当することが分かる。
これまで、将来の温暖化した気候がどのようなものになるかを調べるために、パターンスケーリングがよく用いられてきた。この研究によると、世界の一部地域ではパターンスケーリングが適さない可能性がある。降雨量の変化が大きい、または不確実性が非常に高い地域では、気候予測の有効な手法となる可能性は低い。
地球全体の気温上昇に伴い、地域の気温変化が加速する可能性があり、乾燥化する陸域でその可能性が高い。これにより、中央ヨーロッパなどで夏季の極端な暑さが悪化するおそれがある。先行研究では、乾燥した土壌が熱波の発生に及ぼす影響
が指摘されている。世界が温暖化するにつれて、地域的な温暖化のパターンは多少変化する可能性があり、その結果、さらなる気候変動の影響を強く受ける地域もあれば、影響が比較的軽い地域もある。
