気候変動、ENSO など: 変化していますか?

シドニーは最近、わずか 2 年間で 4 回目となる大規模な洪水に見舞われました。 7月4日の夜、浸水した家から人々を救うために100人以上の救助が行われた一方、5万人が警戒態勢で不安げに避難を待っていた。

この地域の一部では、8か月分の雨をわずか4日間で降らせ、2年にわたるラニーニャ現象による暴風雨ですでに土壌が飽和していた。

ニューサウスウェールズ州では深刻な洪水が前例のないことではなく、記録が始まって以来、特にホークスベリー川周辺で破壊的な雨が記録されている。 しかし、気象局（BOM）による最近の報告書では、気候変動が今回の洪水の多発の直接的な原因ではないものの、これらの災害をさらに悪化させた可能性があることを明らかにした。大気の温暖化により、気温1℃あたり7％多くの水分が保持される可能性がある。温暖化により嵐の雲がさらに破壊的になります。

異常気象は温暖化気候の一部であると予想されています。 また、低所得国ではデータが比較的不足しているため、気候変動による気象への影響は過小評価されている可能性があります。

しかし、状況をさらに複雑にしているのは、これらの個別の気象現象、地球のより広範な気候振動（ラニーニャなど）、および気候変動の間の関係がまだ十分に理解されていないことです。

「結局のところ、すべての気象システムは地球が太陽から受け取るエネルギーによって動かされており、赤道地域は極地よりも多くの太陽光を受けています」と英国国立海洋センターの海洋システムモデリング副責任者であるジョエル・ハーシ博士は言う。

「これは高緯度と低緯度の間の温度差につながり、私たちの天気は、この温度勾配を減らすように作用する大気と海洋のエネルギー交換の表現です。

「偏西風や貿易風など、私たちの天候に関係する特徴的な風のパターンは、地軸を中心とした地球の回転によるもので、その回転によって子午線方向に移動する気団がコリオリの力によって帯状に偏向されます。」

コリオリ力は、回転系内を移動する流体に対する効果です。この力は流体を運動方向に対して垂直に押し、北半球では流体を右に、南半球では左に偏向させる傾向があります。 熱帯低気圧を形成するのはこの影響ですが、この影響でシンク内の水が半球によって反対方向に排出されるかどうかについては結論が出ていません。

しかし、これらすべての競合する力は常にバランスがとれているわけではありません。時として、多くの場合一定の間隔で、地球上のさまざまな地点で地球の気候の自然サイクルが傾き、暴力的に反応します。 これらは振動として知られています。

ラニーニャ現象は、オーストラリアの最近の洪水の原動力であると多くの人が考えていますが、エルニーニョ南方振動（ENSO）として知られるそのような振動の一部です。

「エルニーニョ南方振動は、エルニーニョとラニーニャという2つの相反する段階の間で数年のタイムスケールで変化するため、気候変動モードです」とARC気候卓越センターの上級講師であるアンドリュー・キング博士は説明するメルボルン大学のエクストリーム。 BOM によれば、一般にその期間は 3 年から 8 年の間です。

ENSO サイクルは、実際には、ウォーカー循環として知られる、より広範なシステムの逸脱であり、次のように機能します。例年、貿易風は、東の支配的な気象システム間の気圧勾配に従って、太平洋を東から西に吹きます。そして西へ。 この貿易風の動きは、暖かい水と暖かく湿った空気を西太平洋にもたらします。 大気圏の上空では、風が西から東に吹き、空気を戻してサイクルを再開します。

時々、多くの場合一定の間隔で、地球上のさまざまな地点で、地球の気候の自然サイクルが異常事態に陥り、暴力的に反応します。

では、ラニーニャとエルニーニョはどこに当てはまるのでしょうか?

「エルニーニョは弱いウォーカー循環に対応し、ラニーニャは強いウォーカー循環に対応します」とUNSWシドニーの気候変動研究センターの上級研究員であるアグス・サントソ博士は説明します。

エルニーニョの年には、ウォーカー循環が弱まり、卓越貿易風がそれほど強くないため、西太平洋の暖かい水が東に漏れ、南アメリカの海岸沿いに暖かく、湿った、より嵐の多い状況が生じます。そして米国南部の州。 一方、オーストラリアでは、エルニーニョ現象が発生する年には、海岸に到達する水分が減少するため、干ばつの危険にさらされる傾向があります。

一方、ラニーニャの年にはウォーカー循環が強化され、その結果さらに強い貿易風が太平洋を東から西に向きを変えます。 この場合、オーストラリアの東海岸では、平均よりも高い降雨量と嵐が発生します。 一方、アメリカ大陸の西海岸、特に熱帯周辺は乾燥します。

ENSO サイクルの気まぐれの影響を受けやすいのはオーストラリアと南米だけではありません。 ラニーニャやエルニーニョが発生すると、米国、東アフリカ、南アジアはすべて異常気象の影響を受けやすくなります。

ENSO だけではありません。 誰に尋ねるかにもよりますが、世界のさまざまな地域の気象に重大な影響を与える主要な気候変動が 3 つから 9 つあります。

北大西洋振動 (NAO) は、アイスランド上の低気圧と、ポルトガル沖のアゾレス諸島上の高気圧との間の力学を表します。 NAO は、ヨーロッパに西から東に向かう風の強さと方向を制御します。

このシステムはおよそ 5 年ごとに変化します。高指数年として知られる 2 地点間の気圧差が大きくなると、北ヨーロッパでは風が強まり、夏は涼しく、冬は穏やかで雨が多くなります。 指数が高い年は、ヨーロッパに被害をもたらす冬の洪水を引き起こす可能性もあります。

低指数年として知られる 2 地点間の気圧差が小さいため、北ヨーロッパでは風が抑えられ、寒くて乾燥した冬が起こり、南ヨーロッパと北アフリカでは嵐と降水量の増加が起こります。

もう 1 つはインド洋ダイポールモード (IOD) で、ENSO サイクルとほぼ同じように動作します。 プラスの段階では、インド洋西部で降水量が増加し、東部では空気と水が乾燥して冷たくなります。 このため、インド洋インド洋ダイポールモード現象が正の段階にあると、インドネシアとオーストラリアで深刻な干ばつが発生する可能性があります。インド洋インド洋ODは、2019年から20年のオーストラリアの山火事の壊滅的な季節に正の段階にありました。

一部の振動は、はるかに短いまたは長い時間スケールで動作するか、他の気候サイクルと相互作用します。 たとえば、マッデン ジュリアン振動 (MJO) は、インド洋と太平洋を東に向かって移動する際に、熱帯降雨量が増加または抑制されることを特徴としています。 MJO は、移動する降雨のパルスのように、30 ～ 60 日のタイムスケールで動作します。 そして、MJO は実際に ENSO に影響を及ぼし、発展の速度とエルニーニョやラニーニャの激しさに寄与する可能性があります。

シドニーを襲った最近の洪水は、2つの気象現象の破壊的な出会いによって起きた。熱帯から南に蛇行する水蒸気の「大気の川」が、典型的なオーストラリア東海岸の低気圧と衝突したのだ。オーストラリアの東縁沖の水上に位置し、激しい雨と強風を引き起こす可能性があります。

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しかし、洪水の激しさは、雨自体とシドニーの土壌の両方に含まれる大量の水分含有量に関連しており、大陸で経験した二重のラニーニャ現象の影響を受けているのは間違いなく、これらの現象がより頻繁に発生し、さらに多くのことが起こるという証拠が増えています。激しく、これからも。

IPCC の第 6 回評価報告書 (AR6) によると、ENSO サイクルは過去 50 年間にわたって強化されてきましたが、これらの変化が気候変動の直接の結果であるという明確な証拠はまだありません。 実際、古気候の証拠は、ENSO が完新世、つまり最後の氷河期から約 11,000 年間の期間を通じて、さまざまな強度の連続的な段階を経てきたことを示しています。

「私たちのモデルには、ENSO をシミュレートする際に欠陥があります」と King 氏は言います。 それにもかかわらず、「地球の温暖化が進むにつれてエルニーニョ現象とラニーニャ現象がさらに強まるという示唆がある。」

誰に尋ねるかにもよりますが、世界のさまざまな地域の気象に重大な影響を与える主要な気候変動が 3 つから 9 つあります。

「観測記録が比較的短いため、1900 年以降に観測された ENSO サイクルの変化が気候変動によるものかどうかはまだわかりません」とサントソ氏も同意する。 「しかし、1900年から1960年に比べて、1960年から現在にかけて、強いエルニーニョ現象とラニーニャ現象がより多く発生しています。さらに、古記録は、現在のENSOサイクルが産業革命以前よりも強力であることを示唆しています。」

ENSOサイクルの悪化は世界にとって何を意味するのでしょうか?

「気候変動の下でENSOサイクルが強化されるとすれば、それは、（サイクルの）影響を受ける地域が、より激しく頻繁な干ばつ（および森林火災などの関連リスク）と洪水に備える必要があることを意味する」とサントソ氏は言う。 つまり、オーストラリア、インドネシア、南アジアの一部、アフリカ、米国、南米はすべて、干ばつと洪水の両極性の高まりに直面する可能性がある。

そしてサントソ氏は、地球が温暖化するにつれて、たとえエルニーニョやラニーニャ自体の振幅が変化しなかったとしても、暖かい空気の水分保持能力が高まるため、影響はさらに大きくなるだろうと指摘する。

ENSO サイクルと同様に、気候変動が地球の他の振動にどの程度影響を与えているかについてはまだ明らかになっていません。

たとえエルニーニョとラニーニャ自体の振幅が変化しなかったとしても、暖かい空気のより高い水分保持能力により、影響はさらに大きくなるでしょう。

米国マサチューセッツ工科大学（MIT）の気候学者ジュダ・コーエン博士は、「多くの気象システムが自信を持って検出できる程度に変化したかどうかについては、陪審の判断が下っていると思う」と話す。

しかし、気候が温暖化するにつれて、地球の振動の少なくとも一部がバランスを崩しているという証拠がある。

特にインド洋ダイポールモード現象は、気候が温暖化するにつれてより良い局面を迎える可能性が高く、オーストラリアではさらに極端な森林火災が発生し、東アフリカではさらに極端な洪水が発生する可能性があります。

また、研究によると、過去数十年間で NAO 指数のバランスがプラスに転じており、一部の科学者はこれを気候変動と関連付けています。

もし NAO がそのバランスをよりプラスの指数年に傾ければ、ヨーロッパの冬の性質は変化するでしょう。穏やかで多湿な一方で、ヨーロッパ人は洪水リスクの増大に直面する可能性があります。

「このような電気接続、それがどのように機能するのか、将来的にはどのように変化するのかなど、まだ多くの未解決の疑問が残っています。」

ただし、ここには注意が必要な理由があります。

「過去120年間の観測データは、NAOの位相と振幅が、気候変動とは関係がないと思われる形で、10年ごとに顕著に変化する可能性があることを示唆している」と気候研究員のクリスチャン・ストロメン博士は言う。英国オックスフォード大学で科学を専攻。 「このため、NAOに対する最近の変更が気候変動によるものなのか、それともこのような数十年ごとの変動の一例にすぎないのかを判断するのは非常に困難です。」

地球が動的なシステムであり、撹拌する大気に包まれて回転する球体であることを考えると、これらのサイクルが将来変化した場合、相互作用する可能性があると想定するのは合理的です。 それでは、それがどのように起こるかを予測できますか?

「気候システムには『テレコネクション』の事例が複数ある」とヒルシ氏は言う。 「ENSO現象が北大西洋地域に影響を与える可能性があり、熱帯の変化は、速い大気の波のプロセスだけでなく、はるかに遅い海洋のプロセスによって、地球の他の地域に容易に伝達される可能性があることを私たちはすでに知っています。」

「ウォーカー循環の弱体化に関連して、エルニーニョはインド洋ダイポールモードの正相を伴うことが多く、ラニーニャは負のインド洋ダイポールモード現象を伴います」とサントソ氏は付け加えた。 「そして、熱帯大西洋の温暖化は太平洋でラニーニャ現象を促進する傾向があります。」

しかし、「そのような遠隔接続、その仕組み、将来的に変更される可能性があるかどうか、あるいはどのように変更されるかについては、まだ多くの未解決の疑問が残っています」とヒルシ氏は警告する。

非常に多くの要因が関与しているため、これらの振動がそれぞれどのように相互作用するかを知るのは困難です。

NAO のより正確な予測に焦点を当てた研究を行っている Strommen 氏によると、非常に多くの要因が関与しているため、これらの振動のそれぞれがどのように相互作用するのか、また観察可能な変化のどれだけが人為的なものであるのかを知るのは困難です。

「ここでの主な問題は、いわゆる『綱引き』が起こっていることだ」と彼は言う。 「ENSO、成層圏、北極の海氷などのいくつかの大きなプレーヤーは、将来の冬のNAOをさまざまな方向に引っ張っているようであり、誰が勝つかについて私たちの気候モデルは一致していません。」

科学者が気候変動における異常気象を予測したい場合、最終的にはこれらの関係を解明することが重要となる。

「テレコネクションとその基礎となるメカニズムをより深く理解することが、季節的および長期的な予測を改善する鍵となります」とヒルシ氏は言います。 「さまざまな気象システム間の相互作用と、気候変動に対する個別の共同の対応を明らかにするには、さらに多くの研究が必要です。」

元々はコスモスから「地球の主要な気候サイクルは変化していますか?」として出版されました。 もしそうなら、それは地元の天気に何を意味するのでしょうか？

Amalyah Hart は、オックスフォード大学で考古学と人類学の学士号（優等学位）を取得し、メルボルン大学でジャーナリズムの修士号を取得しています。