「一年分の雨が一日で降る」という現象は将来もっと頻繁に起こるかもしれない

ここ数日、南部の多くの地域で継続的な大雨が降っている。広東省、福建省、広西チワン族自治区などの一部地域では中程度から大雨が降り、局地的に大雨や集中豪雨となった。

（上の写真は中国国営ラジオより）

（上の写真は桂林晩報より）

災害に注目する一方で、被災地からは「あまりにも異常だ」「こんなに雨が降ったのは初めて」といった疑問の声も聞かれました。

体感的には、異常降水の発生頻度の増加は間違いなく感じられるだろうが、本当にそうなのだろうか。降水量が異常かどうかをどのような尺度で測定できるでしょうか?

まず、「変動性」についてお話しましょう

異常気象の報道は珍しくないので、毎年起こる異常気象はそれほど「異常」ではないということなのでしょうか？

この問題を解決するには、まず天気と気候の「変動性」について話す必要があります。

変動性とは、天気や気候の変動や振動の可能な範囲を指し、通常は標準偏差で表されます。降水量変動性は、降水量の変動の度合いを表すために使用される統計です。たとえば、昨日は雨が降ったが、今日は雨が降らなかったというのは、気象スケールにおける降水量の変動性です。エルニーニョ後の夏は長江中下流域で洪水が発生しやすく、降水量も例年より多く、年々規模で降水量の変動が激しい。変動性は極端な事象と密接に関係しています。変動性が大きいほど、極端な事象の強度も大きくなります。

ニュースなどでよく目にする「N年に1回」などの表現は、気候学では「再現期間」と呼ばれています。これは、イベントが発生する確率の逆数として考えることができる統計概念です。

一般的に、極端な事象の強度が強くなるほど、発生確率は低くなり、再発期間は長くなります。天候や気候の変動が大きいほど、深刻な異常気象の発生頻度が高くなります。

将来の降雨量：不足よりも不均等な分布が問題

一年分の雨が一日で降るなんて信じられないと思う人も多いでしょうが、これは起こり得るだけでなく、今後ますます頻繁に起こるようになるでしょう。

降水量の変動性が増大しているためです。

2021年7月の河南省の豪雨の特徴は、短期間の強い降雨と顕著な極端な降雨であった。当時、鄭州の3時間の最大降水量は333ミリに達し、これは同市の年間平均総降水量の半分以上であった。二七区後寨気象観測所の日降水量は692.2ミリメートルで、鄭州の年間平均総降水量を上回った。

「一年分の雨の半分が3時間で降る」にしても、「一年分の雨が一日で降る」にしても、その背後に反映されているのは、気象スケールにおける降雨量の変動性、つまり降雨量の時間的不均一性の増大である。

総観規模の降水量の変動をなぜ気にする必要があるのでしょうか?連続降水と対流降水はどちらも総観規模の気象システムに直接関係しているからです。広範囲かつ長期間にわたる降水は、一連の気象規模のシステムによって、または気象規模のシステムの長期的な停滞によって形成されます。したがって、降水量を分析および予測する際には、気象スケールシステムが最初に考慮されることになります。

明らかに、年間降水量 641 mm (鄭州) は、365 日間にわたって均等に降る雨と、数時間以内に一気に降る雨とでは、その災害的影響に大きな違いがあります。心配なのは、アメリカの科学者が気候変動モデルを使用して、将来政策介入なしに温室効果ガス排出量が多いシナリオ（RCP8.5、2100年に総放射強制力が8.5W m-2に達する）を採用した場合、今世紀末（2085～2100年）までに、世界の降水量増加の半分が6日以内に降ると結論付けたことです。

偶然にも、ヨーロッパの豪雨に関する別の研究では、地球温暖化を背景に、強風や暴風雨をもたらす対流システムの移動速度が遅くなり、暴風雨が特定の場所に長く留まり、局地的な大雨や洪水災害を引き起こすことが判明した。 2021年夏のドイツの洪水災害はその典型的な例です。

画像出典: veer gallery

地球温暖化の観点から見ると、気象スケールにおける降水量の変動性の増加は、天候の変動がより広範囲に及ぶことを意味します。では、気象スケールの変動性の変化に加えて、他のスケールの降水量の変動性はどのように変化するのでしょうか?

中国科学院大気物理研究所の張文霞准研究員は、サイエンス・アドバンス誌に掲載された研究で、気候が温暖化すると、世界の湿潤地域（主に熱帯地方、ほとんどのモンスーン地域、中・高緯度地域）では総降水量の増加により湿度が高くなり、降水量の変動も大きくなると示した。

同じ気圧の下では、大気が保持できる水蒸気の総量は温度と密接に関係していることがわかっています。より暖かい大気はより多くの水蒸気を「保持」することができます。地球が温暖化するにつれて、気温は徐々に上昇し、大気はますます湿度が高くなり、より多くの水蒸気が降水に変換されるようになります。したがって、地球上の総降水量は将来さらに「豊富」になるでしょう。

しかし同時に、降水量の時間的分布はより不均一になるでしょう。天候から年々までの複数の時間スケールで、温暖化の規模が大きくなるにつれて降水量の変動性が増し、乾燥期と湿潤期の間の降水量の変動がより劇的になり、地球は将来、より頻繁な干ばつと洪水に直面することになります。

下の図から、降水量は将来的に 4 つの変化を示す可能性があることがわかります。地球のほとんどの地域 (陸地面積の 3 分の 2 を含む) で雨量が増加し、降水量の変動性が増大します (青色の領域)。同時に、他の地域では、乾燥と降水量の変動性の増加（緑色の地域）、湿潤と降水量の変動性の減少（赤色の地域）、乾燥と降水量の変動性の減少（茶色の地域）に直面することになります。

気候温暖化を背景とした世界の降水量の変化。ほとんどの地域は青色が支配的であり、これは総降水量が増加し、降水量の変動性が増加することを意味する（引用1からの中国語訳）

この研究ではまた、地球の気温が1℃上昇するごとに、地球の平均降水量の変動性が約5%増加し、これは平均降水量の変化率の約2倍に当たると指摘している。

なぜ降水量はこのように大きな「気分の変動」を持つのでしょうか?

上昇気流が水蒸気を高高度に運び、気温の低下により水蒸気が液化して雨滴になることで雨水が形成されることはよく知られています。空気の動き（大気循環）と大気中の水蒸気含有量は、降水量の変化を決定する 2 つの主な要因です。

研究では、今後の地球温暖化を背景に、大気中の水蒸気量が増加し、極端な降水の発生を支える水蒸気が増えるため、降水量の変動性が増加すると指摘している。同時に、水蒸気と循環の相互作用によって降水量の変動も増大します。たとえば、水蒸気が多くなると、凝縮したときに潜熱がより多く放出され、このエネルギーによって上昇運動がさらに強化されます。この正のフィードバックメカニズムにより、降水量の変動性はさらに高まります。

水蒸気の変化だけを考慮すると、将来的には降水量の変動は地球全体でより均一に増加するでしょう。しかし、温暖化を背景とした大気循環の変動性の弱まりにより、水蒸気と循環の複合的な影響により、世界の降水量は最終的に上図に示すような4種類の変化を示すことになります。

降水量の合計と変動性の変化のさまざまな組み合わせにより、さまざまな地域でさまざまな種類の水文学的、農業的、生態学的影響が生じます。たとえば、降水量の総量と変動性がともに増加する地域では、一般的に降雨量は豊富ですが、極端な降雨や洪水が発生する可能性が高くなり、水資源保全システムにとって大きな課題となります。

降水量の合計は減少するが変動が増加する地域に住む人々は、淡水不足と、より頻繁な極端な洪水や干ばつの両方に直面する可能性があります。総降水量の増加と変動性の減少は、私たちが最も望んでいる変化かもしれません。これは、将来の降雨量が豊富になるだけでなく、「静かに、そして微妙に」地球を養うことになることを意味します。残念ながら、このような変化に陥っている地域は世界中にほとんどありません。

注目すべきは、中国のほとんどの地域で降水量の変化パターンが「より湿潤で不安定」になっていることだ。これは降水量の極端な増加を意味し、幅広い注目を集める必要がある。

まとめると、地球は将来的に降水量が不足することはないが、大気中の水蒸気量が増えることで「気分の変動」が大きくなり、必然的に乾燥と湿潤の差がさらに激しくなり、洪水災害も増えることになる。これは、過去 20 年間に干ばつと洪水の両方が頻繁に発生しているという事実と一致する。温暖化の進行を背景に、降水量の変動性の変化は社会と生態系の気候に対する回復力に影響を及ぼし、気候変動への対応努力にも新たな課題をもたらします。

未来はここにある。変えるのに遅すぎることはない

2021年に発表されたIPCC第6次評価報告書、第1作業部会報告書「気候変動2021：自然科学的根拠」では、人間の活動によって引き起こされた気候変動が世界のあらゆる地域で異常気象や気候に影響を及ぼしており、地球温暖化が続くと、水循環の変動、世界のモンスーンの降水量、乾燥や雨の深刻化など、地球規模の水循環がさらに激化すると指摘されています。

気候システム全体における最近の変化の規模、および気候システムの多くの側面の現状は、過去数世紀および数千年において前例のないものであり、今後数世紀および数千年にわたって不可逆的なものとなる。

映画「流浪地球」にこんなセリフがあります。「最初は誰もこの災害を気にしていませんでした。それは単なる山火事、干ばつ、種の絶滅、都市の消滅でしたが、この災害が私たち一人ひとりに密接に関係するまでは...」あなたが気にするかどうかにかかわらず、未来は来ており、地球は警告を発し、変化が起こっています -

使い捨て食器の使用を減らす、事務用紙をリサイクルする、レジ袋などのプラスチック製品を有効活用する、低炭素な旅行をする…これらは古いテーマのように思えますが、地球上で起こっている変化を一人ひとりが認識し、自分から変えていくことができれば、一人ひとりの小さな努力が集まって何十億もの人類の力になります。 「木を植えるのに最適な時期は 10 年前です。2 番目に最適な時期は現在です。」事実を尊重して変化を起こすのに遅すぎるということはありません。

参考文献

[1]チャン・ウェンシア、カリ・ファータド、ペイリー・ウー、ティアンジュン・ジョウ*、ロビン・チャドウィック、チャーリーン・マージン、ジョン・ロストロン、デヴィッド・セクストン。 2021年。温暖化した世界では、毎日から数年にわたる降水量の変動が増大します。科学の進歩。 DOI: 10.1126/sciadv.abf8021.

[2]ペンダーグラス、AG、クヌッティ、R. (2018)。毎日の降水量の不均一性とその変化。地球物理学研究レターズ、45、11,980–11,988。 https://doi.org/10.1029/2018GL080298

[3] カーラマン、A.、ケンドン、EJ、チャン、S.、およびファウラー、HJ (2021)。気候変動により、準定常的な激しい暴風雨がヨーロッパ全土に広がっています。地球物理学研究レター、e2020GL092361。

企画・制作

出典: 科学アカデミー (ID: kexuedayuan)

著者: 張文霞 中国科学院大気物理研究所

趙 寅 中国気象科学研究所

編集者：何童

校正：Xu Lai、Lin Lin