北部の大雨と洪水は、実は昨年のトンガ火山の噴火と関係があるのでしょうか？

先週、中国北部、特に北京での洪水が全国の人々の注目を集めた。かつては乾燥した気候で知られていた北京が、なぜ突然沼地になってしまったのか、その理由を知りたい人は多い。

もちろん、中国北部の気候に詳しい人なら、ここでは夏の暴風雨が珍しくないことを知っているでしょう。しかし、今年の暴風雨の強さは確かに前例のないものだと言えるでしょう。河北省邢台市の気象観測所は、累積降水量1,003mmという非常に激しい雨を記録した。これは3日間で2年分の雨が降ったのと同じ量である。北京の2つの気象観測所でも700mmを超える累計降水量が記録された。これまでの40℃を超える高温も相まって、ここ数ヶ月は異常気象が顕著になっていると言える。

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火山噴火と異常気象

今年の夏はなぜこんなに異常なのでしょうか？長期的な根本原因は、もちろん、人間の活動と自然の変化が組み合わさって引き起こされた気候変動であり、今年のエルニーニョ現象はこの傾向を悪化させています。しかし、これに加えて、 2022年1月のトンガ海底火山の噴火など、第3の要因の影響についても調査している研究者もいる。

トンガ火山噴火の衛星画像、出典：Wikipedia

火山の第一印象は、もちろんその熱さです。しかし実際には、通常の火山が直接放出する熱は非常に小さく、地球の気候に影響を与えません。気候科学者は火山の別の側面を懸念している。火山から噴出するガスが大気に影響を及ぼし、地球が太陽から吸収する熱のレベルを変えるのだ。

通常、火山が気候に及ぼす最大の影響は硫黄から生じます。火山の噴火により、大量の物質が上層大気に放出されます。灰などの物質は数週間以内に地面に降り積もりますが、二酸化硫黄や硫化水素は異なります。これらは成層圏で化学反応を起こし、エアロゾルの形で硫酸に変わります。これらの硫酸の位置は非常に高いため、直接酸性雨となって地面に落ちることはありません。その代わりに、それは成層圏に浮かび、世界を囲み、数年間存続するでしょう。これらの硫酸は太陽光を非常に強く反射するため、地球が太陽から受ける熱量が大幅に減少します。

したがって、一般的に、火山の噴火の結果は地球の寒冷化となるはずです。歴史上、火山の噴火が「火山の冬」として知られる著しい寒冷化をもたらした有名な事例がいくつかあります。たとえば、1991 年にフィリピンのピナツボ山が噴火すると、その後 2 年間で北半球の最高気温が 0.5°C 低下しました。また、1808 年の未知の火山の噴火と 1815 年のインドネシアのタンボラ山の噴火が相まって、1816 年の北半球の最高気温が 1.7°C 低下し、有名な「夏のない年」となりました。気候モデルによれば、74,000年前のトバ超巨大火山の噴火は、地球全体の気温を2.3℃から4.1℃下げ、当時の古代人の生存に大きな影響を与えた可能性があるという。

ここで強調しておきたいのは、火山の噴火は理論上は地球温暖化の傾向を鈍化させる可能性があるものの、このような激しい擾乱は局所的に気候異常を引き起こしやすく、極端な気象を激化させる可能性があり、その冷却効果は長続きしないため、全体としては良いことではないかもしれないということです。

さて、今日の主役についてお話しましょう。2022年1月15日、太平洋の島国トンガのホンガトンガ・フナハパイ島付近の海底で、強力な火山噴火が発生しました。これは21世紀最大の火山噴火となる可能性がある。今回の火山は通常とは少し違っていました。硫黄の噴出量は非常に少なかったのですが、水蒸気の噴出量は異常に多かったのです。

トンガの火山噴火で噴出したガス。画像出典: ウィキメディア

水蒸気も気候に大きな影響を与えるガスですが、その影響は硫黄とは逆です。空気を冷やすのではなく、温めます。実際、水蒸気は大気中に最も多く存在する温室効果ガスです。しかし、水蒸気のほとんどは対流圏内に留まります。数日間上昇した後、雨となって地面に落ちます。それ以上高く登るのは困難です。これは、数十年、数百年と留まる可能性がある二酸化炭素などの温室効果ガスとはまったく異なります。したがって、水蒸気は通常、気候変動の直接的な原因にはなりません。他の温室効果ガスが大気の特性を変えた場合、フィードバック効果を通じてのみ温暖化効果が増大します。

しかし、これは通常の場合に限ります。トンガの火山の噴火により、大量の水蒸気が直接高層成層圏に放出され、ここに流入した水蒸気が再び地上に落ちるのは容易ではありません。この噴火により、合計1億4,600万トンの水が成層圏に放出され、地球全体の成層圏の水分量が直接的に10～15％増加したと推定されています。対照的に、成層圏に放出される硫黄酸化物はわずか42万トンで、これはピナツボ山の2％に相当する。この水は直接的には地表降水量の増加にはつながりませんが、温室効果ガスとして間接的に気候にさまざまな影響を及ぼす可能性があります。

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トンガの火山が最初に噴火したとき、水蒸気は噴火地点の近くに集中しました。噴火から1年以上が経過した現在、余分な水蒸気は地球全体に広がり、北半球と南半球の中・高緯度地域が最も大きな影響を受けている。そのため、その影響が実際に現れるまでには 1 年かかりました。

火山の噴火は気候にどのような影響を与えますか?

2023年初頭、Nature Climate Change誌に掲載された論文で、このことが大まかに推定されました。研究者たちは、トンガの火山から噴出した水と硫黄を変換した結果、水が絶対的に有利となり、地球の平均気温が0.035℃上昇すると考えている。この数字は特に大きいわけではなく、気候システムの通常の変動範囲内とみなすことができますが、今後5年間で平均気温が1.5℃より異常に高くなる確率を7％高めるには十分です。

しかし、これはあくまでも世界全体の大まかな推定値であり、この水蒸気の具体的な空間分布やそれが天候にどのような影響を与えるかは考慮されていません。それが特定の地域に限定されている場合、それがもたらす影響はこの数値をはるかに上回る可能性もあります。さらに、成層圏の水分量が劇的に増加するというこのシナリオに関する前例や研究はほとんどありません。したがって、この余分な水蒸気の影響がどれくらい続くかはわかりません。おそらく数年、あるいは数十年続くかもしれません。

もちろん、この研究自体はトンガの火山と地球規模の気候変動との関係について議論している。しかし、台風や洪水など、気候変動が人間にもたらしたさまざまな変化を考慮すると、地球規模の気候変動自体が人類社会にもたらす大きなリスクをより深く理解できるかもしれません。

規模的に見れば、トンガの噴火は特に大きな出来事ではなかった。しかし、ベースラインの気候が極端になるにつれて、正常範囲内での変動が極端な結果をもたらす可能性が高くなります。この噴火の実際の影響がどうであろうと、将来同様の出来事は間違いなくより多く、より深刻になるでしょう。

参考文献

[1] トンガの噴火により、一時的に地表温度が1.5℃を超える可能性が高まる

[2] 10.1038/s41558-022-01568-2

[3] https://www.nature.com/articles/s41558-022-01568-2

企画・制作

著者: 方剛、人気科学作家

監査丨中国気象局の上級エンジニア、Xin Xin

企画丨Xu Lai

編集者：崔英浩

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