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気候変動の科学的発見の歴史は、氷河期や古気候におけるその他の自然変化が初めて疑われ、自然の温室効果が初めて特定された19世紀初頭に始まった。19世紀後半、科学者たちは、温室効果ガスの人為的排出が地球のエネルギーバランスと気候を変える可能性があると初めて主張した。温室効果の存在は、そのように名付けられてはいなかったものの、1824年にはジョセフ・フーリエによって提唱されていた。[ 2 ]この主張と証拠は、 1827年と1838年にクロード・プイエによってさらに強化された。 1856年、ユーニス・ニュートン・フットは、太陽の温暖化効果は、乾燥した空気よりも水蒸気を含む空気の方が大きく、二酸化炭素の場合はさらに大きいことを実証した。[ 3 ] [ 4 ]
ジョン・ティンダルは、さまざまなガスや蒸気の赤外線吸収と放出を初めて測定した人物です。1859年以降、彼はその効果が大気のごく一部によるものであり、主要なガスは影響を与えず、主に水蒸気によるものであることを示しましたが、少量の炭化水素と二酸化炭素も大きな影響を与えていました。[ 5 ]この効果は、1896年にスヴァンテ・アレニウスによってより完全に定量化され、彼は大気中の二酸化炭素が仮想的に倍増することによる地球温暖化の最初の定量的予測を行いました。
1960年代には、二酸化炭素ガスの温暖化効果を示す証拠がますます説得力を持つようになった。科学者たちはまた、大気エアロゾル（例えば大気汚染）を発生させる人間の活動が冷却効果ももたらす可能性があることを発見した（後に地球の薄暗化と呼ばれるようになった）。火山活動から太陽活動の変化まで、地球温暖化の原因に関する他の理論も提唱された。1970年代には、地球温暖化に関する科学的理解が大幅に深まった。
1990年代までに、コンピューターモデルの精度向上と、氷河期に関するミランコビッチ理論を裏付ける観測研究の結果、コンセンサスが形成された。温室効果ガスがほとんどの気候変動に深く関与しており、人為的な排出が目に見える地球温暖化をもたらしていることが明らかになったのである。
1990年代以降、気候変動に関する科学的研究は複数の分野に及び、拡大してきました。研究により、因果関係、過去のデータとの関連性、気候変動の測定とモデル化の能力についての理解が深まりました。この期間の研究は、1990年から始まった気候変動に関する政府間パネルによる評価報告書にまとめられています。21世紀の最初の数十年に開発された、帰属科学としても知られる極端現象帰属（EEA）[ 6 ]は、気候モデルを使用して、特定の個々の極端な気象現象の頻度、強度、期間、影響において、人為的な気候変動が果たす役割を特定し、定量化します。[ 7 ] [ 8 ]
古代から、地域の気候は数世紀かけて変化する可能性があると人々は考えていました。例えば、紀元前4世紀の古代ギリシャの哲学者アリストテレスの弟子テオフラストスは、湿地の干拓によって特定の地域が凍結しやすくなったことを述べ、森林伐採によって土地が日光にさらされると温暖化するのではないかと推測しました。紀元前1世紀のローマの著述家で建築家のウィトルウィウスは、住宅建築と都市の場所の選び方に関連して気候について書いています。[ 9 ] [ 10 ]ルネサンス期のヨーロッパ人やそれ以降の学者たちは、森林伐採、灌漑、放牧が古代から地中海周辺の土地を変えてきたことを認識し、これらの人間の介入が地域の気候に影響を与えた可能性があると考えました。[ 11 ] [ 12 ] 1088年に出版された著書の中で、北宋時代の中国の学者で政治家であった沈括は、竹が一般的に生育する中国の温暖で湿潤な気候地域から遠く離れた、乾燥した気候帯と乾燥した北部の兗州（現在の陝西省延安市）の地下で古代の化石化した竹が発見されたことをきっかけに、数世紀にわたる緩やかな気候変動の理論を提唱した。[ 13 ] [ 14 ]
18 世紀から 19 世紀にかけての北米東部の森林から農地への転換は、人間の生涯の中で明らかな変化をもたらした。19 世紀初頭から、多くの人々はこの変化が地域の気候を変えていると信じていた。おそらく良い方向への変化だと。アメリカの農民、いわゆる「ソッドバスター」がグレートプレーンズを開墾したとき、彼らは「耕せば雨が降る」と信じていた。[ 15 ] [ 16 ]しかし、他の専門家はこれに異議を唱え、森林伐採は雨水の急速な流出と洪水を引き起こし、降雨量の減少につながる可能性さえあると主張する者もいた。ヨーロッパの学者たちは、「コーカサス人種」が住む温帯地域は文明の拡大に自然に優れていると示唆し、古代近東の東洋人はかつて緑豊かだった土地を無頓着に貧しい砂漠に変えてしまったと主張した。[ 17 ]
一方、各国の気象機関は、気温や降水量などの信頼できる観測データを大量に収集し始めていた。これらの数値を分析すると、多くの上昇と下降が見られたものの、安定した長期的な変化は見られなかった。19世紀末までに、科学界の見解は、気候に対する人間の影響力という考え方を決定的に否定する方向に傾いていた。そして、地域的な影響はともかく、人間が地球全体の気候に影響を与えることができると考える人はほとんどいなかった。[ 17 ]
17世紀半ばから、博物学者たちは、当初は聖書の時間軸の中で、機械論的哲学と神学を調和させようと試みた。18世紀後半には、先史時代の受容が高まった。地質学者たちは、気候変動を伴う地質時代の連続の証拠を発見した。これらの変化については様々な競合する理論があり、ビュフォンは地球は白熱した球体として始まり、非常にゆっくりと冷えてきたと提唱した。巨大な期間にわたる周期的な変化の考えが後に斉一説と呼ばれるようになったジェームズ・ハットンは、現代では氷河が存在するには温暖すぎる場所で、過去の氷河活動の痕跡を発見した一人であった。 [ 18 ]
1815年、ジャン＝ピエール・ペローダンは、アルプスの谷で見られる巨大な岩塊が氷河によって形成された可能性について初めて記述した。彼はヴァル・ド・バニュをハイキング中に、狭い谷に散らばる巨大な花崗岩に気づいた。彼は、そのような大きな岩を動かすには並外れた力が必要であることを知っていた。また、氷河が地面に縞模様を残していることにも気づき、氷が岩塊を谷に運んできたのだと結論付けた。[ 19 ]
彼の考えは当初は信じてもらえなかった。ジャン・ド・シャルパンティエは、「彼の仮説はあまりにも突飛で、あまりにも突飛だったので、検討する価値もないと思った」と書いている。[ 20 ]シャルパンティエの当初の拒絶にもかかわらず、ペローダンは最終的にイグナツ・ヴェネッツを説得し、研究する価値があるかもしれないと納得させた。ヴェネッツはシャルパンティエを説得し、シャルパンティエは今度は影響力のある科学者ルイ・アガシーを説得し、氷河説には価値があると納得させた。[ 19 ]
アガシーは、氷河がヨーロッパと北アメリカの大部分を覆っていた「氷河期」と呼ばれる時代の理論を提唱した。1837年、アガシーは地球が過去に氷河期に見舞われたことを科学的に初めて提唱した。[ 21 ]ウィリアム・バックランドは、後にカタストロフィズムと呼ばれる洪水地質学の英国における主要な提唱者であり、聖書の洪水の遺物として迷子石やその他の「洪水堆積物」を説明するものであった。これは、ハットンの斉一説のチャールズ・ライエル版によって強く反対され、バックランドや他のカタストロフィズムの地質学者によって徐々に放棄された。1838年10月にアガシーと共にアルプスへの野外調査旅行を行ったバックランドは、英国の地形が氷河作用によって形成されたことを確信し、彼とライエルは共に氷河期理論を強く支持し、この理論は1870年代までに広く受け入れられるようになった。[ 18 ]
氷河期の概念が提唱される以前、ジョセフ・フーリエは1824年に物理学に基づいて、地球の大気が真空状態よりも地球を暖かく保っていると推論した。フーリエは、大気が可視光線を効率的に地表に伝達することを認識していた。地球は可視光線を吸収し、それに応じて赤外線を放出するが、大気は赤外線を効率的に伝達しないため、地表温度が上昇する。彼はまた、主に土地利用の変化に焦点を当てていたが、人間の活動が放射バランスと地球の気候に影響を与える可能性があると疑っていた。1827年の論文で、フーリエは次のように述べている。[ 22 ]
人間社会の成立と発展、そして自然の力の作用は、広範囲にわたって地表の状態、水の分布、そして大気の大きな動きを大きく変化させる可能性がある。こうした影響は、数世紀にわたって平均気温を変化させる可能性がある。なぜなら、解析式には地表の状態に関連する係数が含まれており、それが気温に大きな影響を与えるからである。
フーリエの研究は、以前の発見に基づいていた。1681年にエドメ・マリオットは、ガラスは日光に対しては透明だが、放射熱を遮ることに気づいた。[ 23 ] [ 24 ] 1774年頃、オラース・ベネディクト・ド・ソシュールは、非発光性の温かい物体は赤外線を放出することを示し、ガラスの蓋が付いた断熱箱を使って日光からの熱を閉じ込めて測定した。[ 25 ] [ 26 ]
物理学者のクロード・プイエは1838年に、水蒸気と二酸化炭素が赤外線を閉じ込めて大気を温暖化させる可能性があると提唱したが、これらのガスが熱放射から熱を吸収するという実験的証拠はまだなかった。[ 27 ]
1856年、ユーニス・ニュートン・フットは、さまざまな気体に対する太陽光の温暖化効果を調査し、太陽光にさらしたガラス管を用いた実験について記述した。太陽の温暖化効果は、真空管よりも圧縮空気の方が大きく、乾燥空気よりも湿った空気の方が大きかった。「第三に、太陽光線による最も大きな効果は炭酸ガス（二酸化炭素）に見られることがわかった」と彼女は続けた。「そのガスの大気は地球を高温にするだろう。そして、一部の人が考えているように、地球の歴史のある時期に、空気が現在よりも多くの割合でそのガスと混ざっていたとすれば、その作用による温度上昇と重量増加の両方が必然的に生じたに違いない」。彼女の研究は、 1856年8月に開催されたアメリカ科学振興協会の会合でジョセフ・ヘンリー教授によって発表され、当時ジャーナリストだったデイビッド・エイムズ・ウェルズによって短いメモとして紹介された。彼女の論文は、その年の後半にアメリカ科学芸術ジャーナルに掲載された。その論文に気づいた人はほとんどおらず、21世紀になってようやく再発見された。[ 28 ] [ 3 ] [ 29 ] [ 30 ]
ジョン・ティンダルは1859年にフーリエの研究をさらに一歩進め、さまざまなガスによる赤外線の吸収を調べる装置を製作した。彼は水蒸気、メタン（CH 4 ）などの炭化水素、二酸化炭素（CO 2）が放射線を強く遮断することを発見した。彼はこれらのガスがなければ地球は急速に凍結してしまうことを理解した。[ 31 ] [ 32 ]
氷河期やその他の大規模な気候変動は、火山活動で放出されるガスの量の変化が原因だと示唆する科学者もいた。しかし、それは数ある原因の一つに過ぎなかった。太陽活動の変化も、もう一つの明白な可能性だった。海流の変化も、多くの気候変動を説明できるかもしれない。数百万年にわたる変化であれば、山脈の隆起と沈降によって、風と海流の両方のパターンが変化するだろう。あるいは、大陸の気候は全く変化していないのに、極移動（北極が赤道の位置に移動したり、その他同様の現象）によって温暖化または寒冷化が進んだのかもしれない。実に多くの説があった。
例えば、19 世紀半ばに、ジェームズ・クロールは、太陽、月、惑星の重力が地球の運動と向きに微妙に及ぼす影響についての計算を発表しました。地球の自転軸の傾きと太陽の周りの軌道の形状は、数万年周期で緩やかに振動します。ある時期には、北半球は他の世紀に比べて冬の間の日照量がわずかに少なくなります。雪が積もり、太陽光を反射して、自己持続的な氷河期につながります。[ 20 ] [ 33 ]しかし、ほとんどの科学者は、クロールの考え、そして気候変動に関する他のすべての理論を説得力がないと考えました。
1890年代後半までに、サミュエル・ピアポイント・ラングレーはフランク・W・ベリー[ 36 ]とともに、月面から地球に届く赤外線を測定することで月面温度を決定しようと試みた[ 37 ] 。科学者が測定を行ったときの月の空における角度によって、月の放射線が地球の表面に到達するまでに通過しなければならない二酸化炭素と水蒸気の量が決まり、月が空の低い位置にあるときは測定値が弱くなった。科学者たちは何十年も前から赤外線の吸収について知っていたため、この結果は驚くべきことではなかった。
1896年、スヴァンテ・アレニウスは、ラングレーの観測結果に基づき、月光が大気中を低角度で通過し、二酸化炭素（CO₂ ）に多く遭遇することで赤外線の吸収が増加するという現象を利用して、将来のCO₂減少による大気冷却効果を推定した。彼は、大気が冷えると水蒸気（別の温室効果ガス）が少なくなることに気づき、その冷却効果を計算した。また、冷却によって高緯度地域では雪や氷の被覆が増加し、地球がより多くの太陽光を反射するため、ジェームズ・クロールが仮説を立てたようにさらに冷却が進むことにも気づいた。アレニウスは、CO₂を半分に減らすだけで氷河期が到来すると計算した。さらに、大気中のCO₂が倍増すると、気温が5～6℃上昇すると計算した。[ 38 ]
さらに、アレニウスの同僚であるアルヴィッド・ヘグボムは、アレニウスの1896年の研究「大気中の炭酸が地球の温度に及ぼす影響について」[ 39 ]で長々と引用されているが、地球規模の炭素循環を理解するために、CO2の自然発生源を定量化しようとしていた。ヘグボムは、1890年代の産業発生源（主に石炭燃焼）からの炭素生産量が自然発生源と同程度であることを発見した。[ 40 ]アレニウスは、この人間の炭素排出が最終的に温暖化によるエネルギー不均衡 につながると見ていた。しかし、1896年のCO2生産量が比較的低かったため、アレニウスは温暖化には数千年かかると考え、人類にとって有益になると予想した。[ 40 ] [ 41 ] 1908年、彼は燃料使用率がますます増加していることから、この予測を数百年に修正し、自分の生涯のうちに人類に利益をもたらすだろうと述べた。[ 42 ]
1899年、トーマス・クロウダー・チェンバリンは、気候変動は大気中の二酸化炭素濃度の変化によって引き起こされる可能性があるという考えを詳しく展開した。[ 43 ]チェンバリンは1899年の著書『大気を基盤とした氷河期の原因に関する作業仮説の構築の試み』の中で次のように書いている。
ティンダル、レヒャーとプレトナー、ケラー、レントゲン、アレニウスの研究により、大気中の二酸化炭素と水蒸気は熱線を吸収して一時的に保持する顕著な能力を持つ一方、大気中の酸素、窒素、アルゴンはこの能力をわずかにしか持たないことが示されています。したがって、二酸化炭素と水蒸気の効果は、地球を熱吸収性の層で覆うことになります。 …大気中の二酸化炭素と水蒸気の量が大幅に増加または大幅に減少した場合に生じる一般的な結果は、次のように要約できます。
この温暖化を表す「温室効果」という用語は、 1901年にニルス・グスタフ・エクホルムによって導入されました。 [ 45 ]エクホルムは、水蒸気は凝縮性があるため気候変動の原動力ではなく、増幅因子であるという事実を認識したことが重要です。[注1 ] [ 46 ]したがって、大気中の二酸化炭素の量は、大気中の水蒸気の量を調節する上で重要な役割を果たします。[ 46 ]
アレニウスの計算は異議を唱えられ、大気の変化が氷河期を引き起こしたかどうかというより大きな議論に取り込まれた。実験室で赤外線吸収を測定する実験では、CO2 濃度の上昇による違いはほとんど見られず、CO2による吸収と水蒸気による吸収の間に大きな重複があることもわかった。これらのことから、二酸化炭素排出量の増加は気候にほとんど影響を与えないことが示唆された。これらの初期の実験は、当時の計測機器を考えると、後に精度が不十分であることが判明した。多くの科学者は、海洋が余分な二酸化炭素をすぐに吸収するだろうとも考えていた。[ 40 ]
気候変動の原因に関する他の理論も、それほど良い結果には至らなかった。主な進歩は観測古気候学にあり、地質学のさまざまな分野の科学者が古代の気候を明らかにする方法を開発した。1929年、ウィルモット・H・ブラッドリーは、湖底に堆積した粘土の年縞が気候サイクルを示していることを発見した。アンドリュー・エリコット・ダグラスは、樹木の年輪に気候変動の強い兆候を見出した。乾燥した年には年輪が薄くなっていることに着目し、彼は太陽活動の変化による気候の影響、特にウィリアム・ハーシェルらが以前に指摘した17世紀の黒点不足（マウンダー極小期）との関連を報告した。しかし、他の科学者たちは、樹木の年輪がランダムな地域的変動以上の何かを明らかにすることができるかどうかについて、十分な疑念を抱いた。気候研究における樹木の年輪の価値が確固として確立されたのは1960年代になってからである。[ 47 ] [ 48 ]
1930年代を通して、太陽活動と気候の関連性を最も強く主張したのは、天体物理学者のチャールズ・グリーリー・アボットでした。1920年代初頭までに、彼は太陽の「定数」という名称が不適切であると結論付けました。彼の観測では大きな変動が見られ、彼はそれを太陽面を横切る黒点と関連付けました。彼と数人の科学者は、黒点の変動が気候変動の主な原因であると確信し、1960年代までこのテーマを追求しました。他の科学者は懐疑的でした。 [ 47 ] [ 48 ]それにもかかわらず、太陽活動周期と気候周期を関連付けようとする試みは、1920年代と1930年代に人気がありました。尊敬される科学者たちは、予測を行うのに十分信頼できる相関関係を発表しました。遅かれ早かれ、すべての予測は失敗し、このテーマは不評を買いました。[ 49 ]
一方、ミルティン・ミランコビッチは、ジェームズ・クロールの理論を基に、太陽と月が地球の軌道を徐々に乱すにつれて変化する太陽放射の距離と角度の面倒な計算を改善した。湖底を覆う泥に見られる年縞（縞状層）のいくつかの観測結果は、約21,000年続くミランコビッチサイクルの予測と一致した。しかし、ほとんどの地質学者は天文学的理論を退けた。なぜなら、彼らはミランコビッチのタイミングを、21,000年よりもはるかに長い4つの氷河期しかないという受け入れられているシーケンスに当てはめることができなかったからである。[ 50 ]
1938年、ガイ・スチュワート・カレンダーはアレニウスの温室効果理論を復活させようと試みた。カレンダーは、過去半世紀にわたって気温と大気中のCO2濃度が上昇している証拠を提示し、最新の分光測定では、大気中の赤外線を吸収するのにガスが効果的であることが示されていると主張した。しかしながら、ほとんどの科学者の意見は、この理論に異議を唱えるか、無視し続けた。[ 51 ]
1950年代の分光分析の進歩により、 CO2と水蒸気の吸収線が完全に重なるわけではないことが明らかになった。気候学者たちはまた、上層大気には水蒸気がほとんど存在しないことも認識した。これらの進展はいずれも、CO2の温室効果が水蒸気によって打ち消されることはないことを示していた。[ 52 ] [ 40 ]
1955年、ハンス・ズースの炭素14同位体分析により、化石燃料から放出されたCO2はすぐに海洋に吸収されないことが明らかになった。1956年、ギルバート・プラスは、大気中のCO2と地球の平均気温の関係に関する画期的な研究結果を発表した。彼の研究結果は、 CO2が倍増すると地球が3.6 ℃温暖化することを示唆していた。[ 53 ] 1957年、海洋化学の理解が深まったことで、ロジャー・レヴェルは海洋表層が二酸化炭素を吸収する能力が限られていることに気づき、CO2濃度の上昇を予測し、後にチャールズ・デイビッド・キーリングによって証明された。[ 54 ] 1950年代後半には、二酸化炭素の排出が問題になる可能性があると主張する科学者が増え、1959年には、2000年までにCO2が25%増加し、気候に潜在的に「急激な」影響を与える可能性があると予測する者もいた。 [ 40 ]
1959年にアメリカ石油協会とコロンビア大学ビジネススクールが主催したアメリカ石油産業100周年記念式典で、エドワード・テラーは次のように述べた。「二酸化炭素が10%増加した場合の気温上昇は、氷冠を溶かし、ニューヨークを水没させるのに十分であると計算されている。…現在、大気中の二酸化炭素は通常より2%上昇している。純粋な従来型燃料の使用が指数関数的に増加し続けると、1970年にはおそらく4%、1980年には8%、1990年には16%になるだろう。」 [ 55 ] 1960年 、チャールズ・デイビッド・キーリングは、大気中のCO2濃度が実際に上昇していることを示した。大気中のCO2の「キーリング曲線」の上昇とともに、懸念は年々高まっていった。
気候変動の性質に関するもう一つの手がかりは、1960年代半ばにチェーザレ・エミリアーニによる深海コアの分析と、ウォレス・ブロッカーとその共同研究者による古代サンゴの分析から得られた。彼らは、4つの長い氷河期ではなく、規則的な順序で多数の短い氷河期を発見した。氷河期のタイミングは、ミランコビッチサイクルの小さな軌道シフトによって決定されているように見えた。この問題は依然として議論の的となっているが、気候システムは小さな変化に敏感であり、安定状態から不安定状態に容易に転じる可能性があると示唆する人も現れ始めた。[ 50 ]
一方、科学者たちはコンピュータを使ってアレニウスの計算のより洗練されたバージョンを開発し始めた。1967年、デジタルコンピュータの吸収曲線の数値積分能力を利用して、真鍋淑郎とリチャード・ウェザラルドは対流を組み込んだ温室効果の最初の詳細な計算を行った（「真鍋・ウェザラルド一次元放射対流モデル」）。[ 56 ] [ 57 ]彼らは、雲の変化などの未知のフィードバックがない場合、二酸化炭素が現在のレベルから倍増すると、地球の気温 が約2℃上昇することを発見した。この研究と関連する研究により、真鍋は2021年のノーベル物理学賞を共同受賞した。[ 58 ]
1960年代までに、エアロゾル汚染（「スモッグ」）は多くの都市で深刻な局地的問題となり、一部の科学者は粒子状汚染の冷却効果が地球の気温に影響を与えるかどうかを検討し始めた。科学者たちは、粒子状汚染の冷却効果と温室効果ガス排出の温暖化効果のどちらが優勢になるか確信が持てなかったが、いずれにせよ、人間の排出物が21世紀、あるいはそれよりも早く気候を混乱させる可能性があると疑い始めた。ポール・R・エーリックは1968年の著書『人口爆弾』の中で、「温室効果は現在、二酸化炭素の大幅な増加によって強化されている…[これは]飛行機雲、塵、その他の汚染物質によって生成される低層雲によって相殺されている…現時点では、大気をゴミ捨て場として利用することによる全体的な気候結果がどうなるかを予測することはできない」と書いている。[ 59 ]
1938 年に始まった地球の気温記録を確立するための取り組みは、1963 年にJ. Murray Mitchell が最新の気温復元の 1 つですを発表したときに頂点に達しました。彼の研究は、世界気象記録によって収集された 200 を超える気象観測所のデータを使用し、緯度平均気温を計算しました。 [ 60 ] Murray は発表の中で、1880 年以降、地球の気温は 1940 年まで着実に上昇し、その後、数十年にわたる寒冷化傾向が現れたことを示しました。Murray の研究は、地球の寒冷化傾向の可能性が広く受け入れられることに貢献しました。[ 61 ] [ 62 ]
1965年、リンドン・B・ジョンソン米大統領の科学諮問委員会による画期的な報告書「環境の質の回復」は、化石燃料排出の有害な影響について警告を発した。
大気中に残る成分は気候に大きな影響を与える可能性がある。二酸化炭素は可視光に対してほぼ透明だが、赤外線、特に波長12～18マイクロメートルの赤外線を強く吸収し、反射する。したがって、大気中の二酸化炭素の増加は、温室のガラスのように、下層空気の温度を上昇させる可能性がある。[ 43 ]
委員会は、チャールズ・デイビッド・キーリングとその同僚による最近入手可能になった地球規模の気温復元データと二酸化炭素データを用いて結論を導き出した。彼らは、大気中の二酸化炭素濃度の上昇は化石燃料の燃焼の直接的な結果であると宣言した。委員会は、人間の活動は、活動が行われている地域を超えて、地球規模で重大な影響を及ぼすほど十分に大きいと結論付けた。「人間は知らず知らずのうちに、巨大な地球物理学的実験を行っている」と委員会は記した。[ 62 ]
1966年、ノーベル賞受賞者で米国原子力委員会の委員長であったグレン・T・シーボーグは、気候危機について次のように警告した。「現在、大気中に二酸化炭素を排出している速度（年間60億トン）では、今後数十年のうちに大気の熱バランスが変化し、気候に著しい変化が生じる可能性がある。たとえその時までに気象改変プログラムで大きな進歩を遂げたとしても、その変化を制御する手段はないかもしれない。」[ 63 ]
大気中の二酸化炭素は、温室のガラス板のような効果を持つ。二酸化炭素濃度は通常安定したサイクルにあるが、近年、人間は化石燃料の燃焼によって不安定性をもたらし始めている。…二酸化炭素濃度が2000年までに25%上昇することはほぼ確実視されている。これにより、地表付近の平均気温が7 °F（3.9 °C）上昇する可能性がある。その結果、海面が10フィート上昇する可能性がある。ニューヨークはさようなら。ワシントンも同様だ。シアトルについてはデータがない。
ホワイトハウス都市問題担当局長が温室効果について議論し、監視システムの構築を促した。
（メモを表示するには{
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地球の気温が著しく上昇すれば、南極の氷冠の融解、海面上昇、海洋温暖化、光合成の増加など、多くの事象が発生する可能性がある。 …レヴェルは、人類が今や地球という環境を相手に大規模な地球物理学的実験を行っていると指摘している。2000年までに気温の著しい変化が起こることはほぼ確実であり、それが気候変動を引き起こす可能性がある。
1969年、NATOは国際レベルで気候変動に取り組む最初の候補でした。当時、酸性雨や温室効果などの環境問題に取り組む組織の研究とイニシアチブのハブを民間分野に設立することが計画されていました[ 66 ] 。米国大統領リチャード・ニクソンの提案は、ドイツのキージンガー首相政権ではあまり成功しませんでした。しかし、NATOの提案に関してドイツ当局が行ったテーマと準備作業は、ヴィリー・ブラント政権が代わりに民間分野で適用し始めたことで、国際的な勢いを得ました（例えば、1970年のストックホルム国連人間環境会議を参照） 。 [ 66 ]
また、1969年には、ミハイル・ブディコが氷とアルベドのフィードバックに関する理論を発表しました。これは、今日では北極増幅として知られるものの基礎的な要素です。[ 67 ] 同年、ウィリアム・D・セラーズも同様のモデルを発表しました。[ 68 ]これらの研究はどちらも、地球規模の気候システム内で暴走する正のフィードバックの可能性を示唆していたため、大きな注目を集めました。[ 69 ]
ホワイトハウス都市問題局長ダニエル・パトリック・モイニハンによる1969年の覚書は、温室効果の深刻さをニクソン米大統領府に印象づけようとした。[ 64 ]しかし、1971年12月20日に科学技術局が「人間と自然によって引き起こされる気候変動の決定」というイニシアチブを発表した後も、対策は講じられなかった。[ 70 ]このイニシアチブでは、ニクソンの科学顧問が、気候の傾向とそれに対する人間の影響を監視する ための国際ネットワークを推奨した。[ 71 ]
1970年代初頭、エアロゾルが世界的に増加していること、および地球の気温系列が冷却を示しているという証拠から、リード・ブライソンらは深刻な寒冷化の可能性について警告を発した。ブライソンらが提起した疑問と懸念は、このような地球寒冷化の要因に関する新たな研究の波を引き起こした。[ 62 ]一方、氷河期のタイミングが予測可能な軌道周期によって決定されるという新たな証拠は、気候が数千年かけて徐々に寒冷化することを示唆した。この時期のいくつかの科学パネルは、温暖化か寒冷化かどちらが起こりそうかを判断するにはさらなる研究が必要であると結論付け、科学文献の傾向がまだコンセンサスになっていないことを示した。[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]しかし、その後の世紀については、1965年から1979年までの科学文献の調査で、寒冷化を予測する論文が7件、温暖化を予測する論文が44件見つかった（気候に関する他の多くの論文は予測をしていなかった）。温暖化に関する論文は、その後の科学文献でより頻繁に引用された。[ 62 ]温暖化と温室効果ガスに関する研究がより重視され、温暖化を予測する研究は寒冷化を予測する研究の約6倍に上り、科学者たちの関心は主に温暖化に向けられており、彼らは温室効果に注目していたことが示唆される。[ 62 ]
ジョン・ソーヤーは1972年に「人為的な二酸化炭素と温室効果」という研究を発表した。[ 76 ]彼は当時の科学的知識、二酸化炭素温室効果ガスの人為的原因、分布、指数関数的増加をまとめたが、これらの発見は今日でも有効である。さらに彼は1972年から2000年までの地球温暖化の速度を正確に予測した。[ 77 ] [ 78 ]
したがって、今世紀末までに予想される二酸化炭素の25％増加は、世界の平均気温の0.6℃上昇に相当する。これは、ここ数 世紀の気候変動よりもやや大きい値である。―ジョン・ソーヤー、1972年
1970年代初頭に収集された最初の衛星記録では、北半球の雪と氷の被覆が増加していることが示され、地球寒冷化の可能性についてさらに精査することになった。[ 62 ] J. マレー・ミッチェルは1972年に地球の気温再構築を更新したが、それは引き続き寒冷化を示していた。[ 62 ] [ 79 ]しかし、科学者たちは、ミッチェルが観測した寒冷化は地球規模の現象ではないと判断した。地球の平均気温は変化しており、その主な原因は1972年と1973年にアジアと北米の一部で経験した異常に厳しい冬であったが、これらの変化は主に北半球に限られていた。南半球では、逆の傾向が観測された。しかし、厳しい冬は地球寒冷化の問題を世間の注目を集めることになった。[ 62 ]
当時の主流メディアは、差し迫った寒冷化を予想していた少数派の警告を誇張した。例えば、1975年にニューズウィーク誌は「寒冷化する世界」と題した記事を掲載し、「地球の気象パターンが変化し始めている不吉な兆候」について警告した。[ 80 ]この記事は、北半球の地域で雪と氷が増加していることを記録した研究や、エアロゾルによる地球寒冷化が二酸化炭素による温暖化よりも優勢になるというリード・ブライソンの懸念と主張に基づいていた。[ 62 ]記事はさらに、地球寒冷化の証拠があまりにも強力であるため、気象学者は「それに追いつくのに苦労している」と述べた。[ 80 ] 2006年10月23日、ニューズウィークは「近未来について驚くほど間違っていた」と発表を更新した。[ 81 ]それにもかかわらず、この記事や同様の記事は、気候科学に対する一般の認識に長期にわたる影響を与えた。[ 62 ]
（60年以内）大気中のCO₂の「温室効果」により、濃度の上昇は地球全体の気温を0.5～5℃上昇させるでしょう。…このような急速な気候変動が環境に及ぼす潜在的な影響は壊滅的となる可能性があり、前例のない重要性と困難さを伴う影響評価が求められます。急速な気候変動は、世界人口の増加が農業の生産性を限界まで押し上げている時期に、大規模な作物不作を引き起こす可能性があります。…この問題の緊急性は、2000年以降まもなく気候変動の影響が明らかになったとしても、化石燃料以外のエネルギー源に迅速に移行できないことに起因します。…
新たな氷河期到来を告げるこうしたメディア報道は、科学文献には反映されていないにもかかわらず、これが科学者の間での共通認識であるという認識を生み出した。科学界の意見が地球温暖化を支持していることが明らかになると、一般の人々は科学の信頼性について疑問を抱き始めた。[ 62 ]科学者が地球寒冷化について間違っていたのだから、地球温暖化についても間違っている可能性があるという主張は、タイム誌のブライアン・ウォルシュによって「氷河期の誤謬」と呼ばれている。[ 83 ]
1972年[ 84 ]と1974年[ 85 ]の最初の2つの「ローマクラブ報告書」では、CO2増加と廃熱による人為的な気候変動が言及された。後者について、ジョン・ホルドレンは最初の報告書で引用された研究[ 86 ]の中で、「地球規模の熱汚染は、我々にとって最も差し迫った環境上の脅威とは言い難い。しかし、他のすべての脅威を回避できる幸運に恵まれれば、最も避けられない脅威となる可能性がある」と述べている。最近更新され[ 88 ] 、より洗練されたモデル計算[ 89 ] [ 90 ]によって確認された単純な地球規模の推定[ 87 ]は、その増加率が大幅に低下しない限り（1973年以降に発生した平均2%/年を下回らない限り）、2100年以降、廃熱が地球温暖化に顕著な影響を与えることを示している。
温暖化の証拠が蓄積された。1975年までに、マナベとウェザラルドは、現在の気候をほぼ正確に表現する3次元の地球気候モデルを開発した。モデルの大気中のCO2を2 倍にすると、地球の平均気温は約2℃上昇した。[ 91 ]他のいくつかの種類のコンピューターモデルも同様の結果を示した。実際の気候に似たものを生成するモデルを作成し、 CO2濃度が増加したときに気温が上昇しないようにすることは不可能だった。
別の展開として、1976年にニコラス・シャックルトンらが発表した深海コアの分析では、氷河期のタイミングに最も大きな影響を与えたのは10万年周期のミランコビッチ軌道変動であることが示されました。この周期における太陽光の変化はわずかであったため、これは予想外の結果でした。この結果は、気候システムがフィードバックによって駆動され、したがって条件のわずかな変化にも非常に敏感であることを強調しています。[ 20 ]
1977年にカーター大統領の首席科学顧問フランク・プレスが出した覚書（引用ボックス参照）は、壊滅的な気候変動の可能性を警告していた。[ 82 ]しかし、汚染物質による健康被害や他国へのエネルギー依存の回避など、他の問題の方がより差し迫った緊急課題のように思われた。[ 82 ]エネルギー長官ジェームズ・シュレジンジャーは、「この問題の政策的影響は、大統領の関与や政策イニシアチブを正当化するにはまだ不確実すぎる」と助言し、化石燃料業界は気候科学に対する疑念を広め始めた。[ 82 ]
世界気象機関の1979年世界気候会議（2月12日～23日）は、「大気中の二酸化炭素の増加は、特に高緯度地域において、下層大気の緩やかな温暖化に寄与する可能性があると思われる。…地域的および地球規模での影響は、今世紀末までに検出可能となり、次の世紀半ばまでに顕著になる可能性がある」と結論付けた。[ 92 ]
1979年7月、米国国家研究評議会は報告書を発表し、[ 93 ] 次のように結論づけた（一部抜粋）：
大気中の CO 2濃度が 2 倍になり、統計的熱平衡が達成されると仮定すると、より現実的なモデリングでは、地球表面温度が 2 °C ～ 3.5 °C 上昇し、高緯度地域では上昇幅が大きくなると予測されています。…私たちは、大気中の CO 2 濃度が2 倍になることによる現在推定されている地球温暖化を無視できるほど小さくしたり、完全に逆転させたりできるような、見落とされたり過小評価されたりしている物理的効果を見つけようと試みましたが、見つけることができませんでした。
カーター大統領が退任する1週間前、ホワイトハウス環境品質評議会（CEQ）は、世界の平均気温を 産業革命以前の水準から2℃以内に抑えるという提案を含む報告書を発表した。これは2015年のパリ気候協定で合意された目標の1つである。[ 94 ]
1980年代初頭までに、1945年から1975年にかけて見られたわずかな気温低下傾向は止まった。環境法制や燃料使用の変化により、多くの地域でエアロゾル汚染が減少したため、二酸化炭素濃度が徐々に上昇する一方で、エアロゾルによる冷却効果が大幅に増加することはないことが明らかになった。
ハンセンらは1981年に「大気中の二酸化炭素増加による気候への影響」という研究を発表し、次のように述べている。
人為的な二酸化炭素による温暖化は今世紀末までに自然気候変動のノイズレベルを超えることが示されており、1980年代に温暖化が起こる可能性が高い。21世紀の気候への潜在的な影響としては、気候帯の移動の一環として北米と中央アジアに干ばつが発生しやすい地域が形成されること、西南極氷床の侵食とそれに伴う世界的な海面上昇、そして伝説の北西航路の開通などが挙げられる。[ 95 ]
1982年、ハンス・エシュガー、ウィリ・ダンスガード、および共同研究者らが掘削したグリーンランドの氷床コアは、遠い過去の1世紀の間に劇的な気温変動があったことを明らかにした。[ 96 ]彼らの記録の中で最も顕著な変化は、ヨーロッパ全土の湖底の花粉の種類の変化に見られる激しいヤンガードリアス期の気候変動に対応していた。明らかに、人間の生涯の中で劇的な気候変動は起こり得た。
1973年、ジェームズ・ラブロックはクロロフルオロカーボン（CFC）が地球温暖化効果を持つ可能性があると推測した。1975年、 V・ラマナサンは、CFC分子は二酸化炭素分子よりも赤外線を1万倍も吸収する効果があり、大気中の濃度が非常に低いにもかかわらず、CFCが潜在的に重要であることを発見した。CFCに関する初期の研究のほとんどはオゾン層破壊における役割に焦点を当てていたが、1985年までにラマナサンらは、CFCがメタンやその他の微量ガスとともに、CO2の増加とほぼ同等の気候効果を持つ可能性があることを示した。言い換えれば、地球温暖化は予想よりも2倍速く進行するだろうということである。[ 97 ]
1985年にUNEP /WMO/ ICSU合同会議「気候変動とそれに伴う影響における二酸化炭素およびその他の温室効果ガスの役割の評価」では、温室効果ガスが次の世紀に著しい温暖化を引き起こす「と予想される」こと、そしてある程度の温暖化は避けられないことが結論付けられた。[ 98 ]
一方、南極のボストーク基地でフランスとソ連のチームが掘削した氷床コアからは、過去の氷河期を通じてCO₂と気温が大きく変動していたことが明らかになった。これは、コンピューター気候モデルとは全く独立した形でCO₂と気温の関係を裏付け、新たに形成されつつある科学的コンセンサスを強く強化するものである。この発見は、強力な生物学的および地球化学的フィードバックの存在も示唆している。[ 99 ]
1986年1月、[ 100 ]ドイツ物理学会は差し迫った気候災害の警告を発表した[ 101 ]。
1988年6月、ジェームズ・E・ハンセンは、人為的な温暖化がすでに地球の気候に測定可能な影響を与えているという最初の評価の一つを行った。[ 102 ]その直後、「変化する大気に関する世界会議：地球規模の安全保障への影響」がトロントで開催され、数百人の科学者らが集まった。彼らは、人間の汚染による大気の変化は「国際安全保障に対する重大な脅威であり、すでに地球上の多くの地域で有害な影響を及ぼしている」と結論付け、2005年までに世界の排出量を1988年レベルより約20%削減することが賢明であると宣言した。[ 103 ]
1980年代は、地球規模の環境問題に関して重要な進展が見られた時代であった。オゾン層破壊は、ウィーン条約（1985年）とモントリオール議定書（1987年）によって緩和された。酸性雨は主に国レベルおよび地域レベルで規制された。
1988年、世界気象機関（WMO）は国連環境計画（UNEP）の支援を受けて気候変動に関する政府間パネル（ IPCC）を設立しました。IPCCは現在も活動を続けており、各報告書が作成された時点での科学的理解の現状を記述した一連の評価報告書と補足報告書を発行しています。この期間の科学的進展は、1990年（第1次評価報告書）、1995年（第2次評価報告書）、2001年（第3次評価報告書）、 2007年（第4次評価報告書）、2013/2014年（第5次評価報告書）、2021年（第6次評価報告書）に約5～6年ごとにIPCC評価報告書にまとめられています[ 108 ]。 2001年の報告書は、観測された地球温暖化が人間の活動によるものである可能性が「高い」と肯定的に述べた最初の報告書でした。この結論は、温室効果ガスの排出量増加と同時に急激な気温上昇を示すいわゆるホッケースティックグラフや、温室効果による温暖化の影響についてコンピューターモデルが計算したパターンと一致する「特徴」を持つ海洋熱量の変化の観測結果に特に影響を受けた。2021年の報告書作成時には、科学者たちはさらに多くの証拠を得ていた。中でも、遠い過去の複数の時代の古気温の測定値や、19世紀半ば以降の気温変化の記録をCO2濃度の測定値と照合することで、スーパーコンピューターモデルによる計算結果を独立して検証することができた。
これらの進展は、気象衛星、その他の衛星、そして地球規模の大規模な観測プログラムに大きく依存していた。1990年代以降、歴史的および現代の気候変動に関する研究は急速に拡大した。国際的な調整は世界気候研究計画（1980年設立）によって行われ、IPCC報告書への情報提供に重点が置かれるようになった。全球海洋観測システム、統合炭素観測システム、NASAの地球観測システムなどの測定ネットワークにより、進行中の変化の原因と影響を監視することが可能になった。研究はまた、地球科学、行動科学、経済学、安全保障など多くの分野を結びつけ、広がりを見せた。
気候変動研究において歴史的に重要な問題の一つは、観測記録期間における人間の活動と自然原因の相対的な重要性に関するものでした。1995年の第2次評価報告書（SAR）で、IPCCは「証拠のバランスは、地球規模の気候に対する人間の明らかな影響を示唆している」という広く引用されている声明を発表しました。「証拠のバランス」という表現は、刑事裁判所ではなく民事裁判所で要求される（英国の）コモンロー上の証明基準、つまり「合理的な疑いを超える」ほど高くはないことを示唆していました。2001年の第3次評価報告書（TAR）はこれをさらに洗練させ、「過去50年間に観測された温暖化の大部分は人間の活動に起因するという、より強力な新たな証拠がある」と述べました。[ 109 ] 2007年の第4次評価報告書（AR4）はこの結論をさらに強化しました。
IPCC第4次評価報告書のその他の調査結果は以下のとおりです。
この問題に関する科学的研究の結果の一部を以下に示します。
極端な事象の帰属（EEA）、別名帰属科学は、21世紀の最初の数十年に開発されました。[ 6 ] EEAは気候モデルを使用して、人為的な気候変動が特定の個々の極端な気象現象の頻度、強度、期間、および影響に果たす役割を特定し、定量化します。[ 7 ] [ 8 ]帰属研究の結果により、科学者やジャーナリストは、「この気象現象は人為的な気候変動によって少なくともn倍起こりやすくなった」または「この熱波は地球温暖化のない世界よりもm度暑くなった」または「この現象は気候変動がなければ事実上起こり得なかった」などの声明を発表することができます。[ 125 ]
EEAの一般的なアプローチでは、モデルシミュレーションを使用して、人間が温室効果ガスを排出する第一の世界と、そのような排出がない第二の世界という2つの世界の事象を比較し、その違いを人間の影響によるものとしています。[ 126 ] 2000年代の計算能力の向上により、気象を何度もシミュレーションすることが可能になり、2010年代前半から中頃の概念的なブレークスルー[ 123 ] により、帰属科学は気候変動が一部の事象に及ぼす影響を高い確信度で検出できるようになりました。[ 6 ]科学者はすでに査読済みの方法を使用しており、「迅速な帰属」研究を「ニュースサイクル」の時間枠内で発表することができます。[ 123 ]
1980年代以前は、温室効果ガスの増加による温暖化効果が、大気汚染による浮遊粒子状物質の冷却効果よりも強いかどうかは不明でした。科学者たちは当時、気候に対する人間の影響を指すのに「意図しない気候改変」という用語を使用していました。 [ 128 ] 1980年代には、 「地球温暖化」と「気候変動」という用語がより一般的になり、しばしば互換的に使用されるようになりました。[ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]科学的には、地球温暖化は地球の平均表面温度の上昇のみを指し、気候変動は地球温暖化と、降水量の変化など地球の気候システムへの影響の両方を指します。[ 128 ]
気候変動という用語は、地球の歴史を通じて自然過程の結果として起こった気候の変化を含む、より広い意味でも使用できます。 [ 132 ]人為的気候変動という用語は、人間の活動に起因する気候変動を説明するために使用されることがあります。[ 133 ]
地球温暖化は、1975年には既に使われていたが[ 134 ] 、 NASAの気候科学者ジェームズ・ハンセンが1988年に米国上院で行った証言でこの用語を使ったことで、より一般的な用語となった[ 135 ]。2000年代以降、気候変動の使用が増加している[ 136 ] 。さまざまな科学者、政治家、メディアは、気候変動について話す際に気候危機や気候非常事態という用語を使用したり、地球温暖化の代わりに地球温暖化という用語を使用したりすることがあった[ 137 ] [ 138 ]。
ジョセフ・フーリエの初期の研究により、温室が主に放射の捕捉によって温暖化することがわかった。これは大気中の放射の捕捉と類似しており、「温室効果」という用語につながった。[ 139 ]
1909年にRWウッド教授が行った実験により、彼は放射遮断説を否定し、温室が加熱されるのは単に対流遮断によるものだと主張した。[ 140 ] この理論は科学界で広く受け入れられるようになった。[ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]
さらに、ウッドの理論は、この類推を否定し、大気中の温室効果の存在を疑うために用いられてきた。[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ] 実験によってウッドの理論は否定された。放射捕捉が温室内の加熱の主な原因であることが確認された。したがって、この類推は妥当である。[ 149 ] [ 150 ] [ 151 ]
都市ヒートアイランド現象、地上観測所ネットワークの質、気温記録への不当な調整があったという主張に基づいて、計測気温記録の正確性について公然と論争を起こそうとする試みがあった。 [ 152 ] [ 153 ]
地球の気温記録を計算するために使用される気象観測所は、地球上に均等に分布しているわけではなく、その分布は時間の経過とともに変化してきました。1850年代には気象観測所の数は少なく、1951年から1990年の期間まで現在の3000以上に達しませんでした[ 154 ]。
2001年のIPCC第3次評価報告書（TAR）は、都市ヒートアイランド現象が重要な局地的影響であることを認めたが、過去のデータ分析によれば、都市ヒートアイランド現象が世界の 気温傾向に与える影響は1990年までで0.05 ℃（0.09 °F）以下であると指摘した。 [ 155 ]ピーターソン（2003）は、都市部と農村部で観測された温暖化に違いは見られないことを発見した。[ 156 ]
パーカー（2006）は、穏やかな夜と風の強い夜の間で温暖化に違いがないことを発見した。都市ヒートアイランド効果は穏やかな夜に最も強く、風の強い夜には弱まるか存在しないため、これは地球の気温傾向が都市の影響によって大きく汚染されていない証拠とみなされた。[ 157 ]ピエルケと松井はパーカーの結論に反対する論文を発表した。[ 158 ]
2005年、ロジャー・A・ピールケとスティーブン・マッキンタイアは米国の観測機器による気温記録とその修正を批判し、ピールケらは米国内の多くの気象観測所の設置場所の質の悪さを批判した。[ 159 ] [ 160 ] 2010年の研究では気温観測所の設置場所を調査し、設置場所の悪い観測所は、否定論者が想定していたような温暖バイアスではなく、わずかに寒冷バイアスを示していることがわかった。[ 161 ] [ 162 ]
バークレー地球表面温度グループは、都市ヒートアイランド現象、観測所の質の低さ、データ選択バイアスのリスクなど、否定論者が提起した問題を検証した、地表温度記録の独立した評価を実施しました。2011 年 10 月に公表された予備的な結果では、これらの要因が、以前の研究で NOAA、ハドレー センターと気候研究ユニット( HadCRUT )、および NASA の GISS によって得られた結果にバイアスを与えていないことがわかりました。このグループはまた、過去 50 年間で地表が 0.911 °C 温暖化したことを確認し、その結果はこれらの以前の研究から得られた結果とほぼ一致しました。[ 163 ] [ 164 ] [ 165 ] [ 166 ]
大気大循環モデルと基本的な物理的考察によれば、熱帯地域では対流圏の温度が地表の温度よりも急速に上昇すると予測されています。2006年の米国気候変動科学プログラムへの報告書では、モデルと観測は月単位および年単位の時間スケールではこの増幅について一致しているものの、ほとんどの観測データセットでは10年単位の時間スケールでは一致していないと指摘されています。測定および分析技術の改善により、この不一致は解消されました。補正されたブイおよび衛星による地表温度はわずかに低く、補正された衛星およびラジオゾンデによる熱帯対流圏の測定値はわずかに高くなっています。[ 167 ]衛星による温度測定では、対流圏の温度が「地表温度と同様の速度」で上昇していることが示されており、IPCCは2007年にこの不一致は解消されたと結論付けました。[ 168 ]
アイリス仮説は、2001年にリチャード・リンゼンらが提唱した仮説で、熱帯の海面水温の上昇により巻雲が減少し、その結果、地球の大気から赤外線放射が漏洩するというものである。同氏が行った雲量の変化の観測と、その結果として宇宙に放出される赤外線放射への影響のモデル化に関する研究は、この仮説を裏付けるものと思われる。[ 169 ]この赤外線放射の漏洩は、初期の温暖化が地表全体の冷却につながるという負のフィードバックであると仮説が立てられた。
巻雲の虹彩効果による放射の捕捉という考え方は妥当であったが、入射する太陽光線の遮断に対するより大きな補償効果や雲の高度の変化の影響を無視していた。[ 170 ] : 92 [ 171 ] さらに、論文には多くの誤りが見つかった。[ 172 ] [ 173 ]このため、虹彩効果は気候変動に関する 現在の科学的コンセンサスではもはや役割を果たしていない。
南極大陸は地球上で最も寒く乾燥した大陸であり、平均標高が最も高い。[ 174 ]南極大陸の乾燥は、空気中の水蒸気が少なく、熱伝導率が低いことを意味する。[ 175 ]大陸を取り囲む南極海は、他のどの海洋よりもはるかに効果的に熱を吸収する。 [ 176 ]広範囲にわたる年間を通して存在する海氷は、高いアルベド（反射率）を持ち、氷床自体の明るく白い表面のアルベドをさらに高める。[ 174 ]南極大陸の寒さは、地球上で冬に大気温度逆転が起こる唯一の場所となっている。 [ 174 ]地球上の他の場所では、大気は地表付近で最も暖かく、標高が高くなるにつれて冷たくなる。南極の冬の間、南極中央部の表面は大気の中層よりも冷たくなり、[ 175 ]温室効果ガスが中層大気に熱を閉じ込め、下層大気から上層への熱の流れを妨げるのではなく、地表や宇宙への熱の流れを減少させます。この効果は南極の冬の終わりまで続きます。[ 175 ] [ 174 ]初期の気候モデルは、南極の気温傾向は他の地域よりもゆっくりと、より微妙に現れると予測していました。[ 177 ]
大陸全体では常設の気象観測所は20未満で、大陸の内陸部にはわずか2つしかありませんでした。自動気象観測所は比較的遅れて設置され、20世紀の大部分において観測記録は短いものでした。衛星による気温測定は1981年に始まり、通常は雲のない条件に限られています。そのため、大陸全体を表すデータセットは20世紀の終わりになってようやく出現し始めました。[ 178 ]例外は南極半島で、温暖化が顕著で十分に記録されていました。[ 179 ]最終的に、20世紀半ば以降3 ℃（5.4 °F）温暖化していたことが判明しました。 [ 180 ]これらの限られたデータに基づいて、2000年代初頭に発表されたいくつかの論文では、半島以外の南極大陸全体で寒冷化が起こっていると述べていました。[ 181 ] [ 182 ]特に、ピーター・ドーランが主導した2002年の分析では、1966年から2000年の間に南極大陸では温暖化よりも寒冷化が強かったことが示され、東南極のマクマードドライバレーでは10年あたり0.7 ℃の寒冷化が見られたことがわかった。[ 183 ]この論文では、データが限られていると指摘しつつも、大陸の42%以上で温暖化が見られたとしている。[ 183 ] [ 184 ]
それにもかかわらず、この論文はメディアで広く報道され、複数のジャーナリストがこれらの発見を地球温暖化と「矛盾する」と表現した[ 185 ] [ 186 ] [ 187 ]。当時、科学者たちはこれを批判した[ 188 ] [ 189 ] 。南極の寒冷化をめぐる「論争」は、2004年にマイケル・クライトンが小説『恐怖の国家』を執筆したことでさらに注目を集めた。この小説は、地球温暖化の証拠を偽造する気候科学者たちの架空の陰謀を描いており、ドーランの研究を南極半島以外では温暖化が起こっていない証拠として引用している[ 190 ]。この小説は、気候変動否定論を支持する2006年の米国上院公聴会で言及され[ 191 ]、ピーター・ドーランはニューヨーク・タイムズ紙に声明を発表し、自身の研究の誤解を非難した。[ 184 ]英国南極調査隊とNASAも公聴会後に気候科学の強さを肯定する声明を発表した。[ 192 ] [ 193 ]
2009年までに、研究者たちは過去の気象観測所のデータと衛星の測定値を組み合わせて、1957年まで遡る一貫した気温記録を作成し 、大陸全体で10年あたり0.05℃を超える温暖化を示し、東南極の寒冷化は 西南極の10年あたり少なくとも0.176±0.06℃の平均気温上昇によって相殺された。[ 194 ]この論文は広く報道され、[ 195 ] [ 196 ]その後の研究で20世紀の西南極の明確な温暖化が確認され、唯一の不確実性はその規模であった。[ 197 ] 2012～2013年の間、WAIS Divideの氷床コアとバード基地 の改訂された温度記録に基づく推定では、1958年以降の西南極の温暖化は2.4 °C (4.3 °F)と大幅に増加しており 、10年あたり約0.46 °C (0.83 °F) と推定されたが、[ 198 ] [ 199 ] [ 200 ] [ 201 ]一部の科学者は不確実性を強調し続けた。[ 202 ] 2022年の研究では、1959年から2000年までの西南極氷床中央部の温暖化を10年あたり0.31 °C (0.56 °F) に絞り込み、人間の活動によって引き起こされた温室効果ガス濃度の増加が原因であると結論付けた。[ 203 ]同様に、マクマードドライバレーでの強い寒冷化は局地的な傾向であることが確認された。[ 204 ]
南極大陸全体の温暖化傾向は2000年以降も続き、2020年2月には、大陸の気温が過去最高の18.3 ℃を記録し、 2015年3月の17.5℃の記録を上回りました。 [ 205 ]東南極の内陸部も2000年から2020年の間に明らかに温暖化を示しました。 [ 206 ] [ 207 ]特に、南極点は1990年から2020年の間に10年あたり0.61±0.34 ℃温暖化し、これは世界の平均の3倍です。[ 208 ] [ 209 ]一方、太平洋十年規模振動(IPO) や南極環状モード(SAM) などの大気循環パターンの変化により、西南極の温暖化が減速または部分的に逆転し、南極半島は 2002 年以降寒冷化している。[ 210 ] [ 211 ] [ 212 ]これらのパターンの変動は自然なものであるが、過去のオゾン層破壊により SAM は過去 600 年間の観測よりも強くなっていた。2002 年頃から、モントリオール議定書に従ってオゾン層が回復し始めると SAM が逆転すると研究で予測されており、[ 213 ] [ 214 ] [ 215 ]これらの変化は予測と一致している。[ 216 ]
RCP8.5として知られる最も深刻な気候変動シナリオでは、モデルは南極の表面温度が2070年までに3 ℃（5.4 °F）上昇し[ 217 ]、2100年までに平均で4 ℃（7.2 °F）上昇すると予測しており、これに伴い降水量は30%増加し、海氷は2100年までに30%減少すると予測されている[ 218 ]。南緯50度以南の南極海も2070年までに約1.9 ℃（3.4 °F）温暖化すると予測されている[ 217 ]。RCPは2000年代後半に開発され、2020年代初頭の研究では、RCP8.5は最悪のシナリオとパリ協定の目標の中間に位置するRCP4.5のようなより穏やかなシナリオよりも発生確率がはるかに低いと考えられている[ 219 ]。220 ] [ 221 ]パリ協定の目標とほぼ一致する低排出シナリオが採用された場合、南極大陸では2070年までに地表と海洋の温暖化が1 ℃（1.8 °F）未満にとどまり、海氷の減少は15%未満、降水量の増加は10%未満となる。[ 217 ]
気候変動否定論者の中には、太陽活動の変動が観測されている地球温暖化に大きく寄与しており、人為的原因の相対的な重要性を低下させると主張する者もいる。しかし、これは気候変動に関する科学的コンセンサスによって支持されていない。科学者たちは、1850年頃からの地球平均表面温度の記録に見られる温暖化が太陽活動の変動の結果であるという考えを否定している。「1985年以降に見られる地球平均気温の急速な上昇は、どのメカニズムが用いられようとも、また太陽活動の変動がどれほど増幅されようとも、太陽活動の変動に起因するものではない。」[ 222 ]
合意された見解では、太陽放射は1750年以降0.12 W/m 2増加した可能性があるのに対し、正味の人為的強制力は1.6 W/m 2増加したとされています。 [ 223 ] : 3 2001年のIPCC第3次評価報告書では、「2つの主要な自然要因（太陽変動と火山性エアロゾル）の放射強制力の複合変化は、過去20年間、そしておそらく過去40年間はマイナスであると推定される」と既に判明しています。[ 224 ]
多くの研究によると、最近の太陽活動レベルは、黒点活動やその他の要因によって決定され、歴史的に高いレベルであった。これは「現代最大期」として知られている。太陽活動は、太陽出力の変動によって、あるいはより推測的なことに、雲の形成量への間接的な影響によって、気候に影響を与える可能性がある。ソランキらは、過去60～70年間の太陽活動は8,000年間で最高レベルであった可能性があると示唆しているが、「太陽変動が過去30年間の強い温暖化の主な原因であった可能性は低い」と述べ、「1970年以降の強い温暖化のうち、太陽起源であるのはせいぜい30%に過ぎない」と結論付けている。[ 225 ]現代最大期のパラダイムは広く受け入れられているが、 [ 226 ]その再発率は未解決の問題である。[ 227 ]また、「太陽活動の再構築によると、最近の地球温暖化のごく一部しか変動する太陽によって説明できない」とも述べている。[ 228 ]
気候変動における太陽活動の役割は、樹木の年輪などの「代理」データセットを使用して、より長い期間にわたって計算されてきた。[ 229 ]モデルによると、太陽活動と火山活動による強制力は、西暦1000年から1900年の間の比較的温暖な時期と寒冷な時期を説明できるが、20世紀後半の温暖化を再現するには、人為的な強制力が必要である。[ 230 ]
太陽が近年の気候変動の原因であるという説に反するもう一つの証拠は、地球の大気圏のさまざまなレベルでの温度の変化を調べることによって得られる。[ 231 ]
米国環境保護庁（US EPA、2009年）は、気候変動の原因に関する一般からの意見に回答した。[ 232 ]多くの意見提出者は、近年の気候変動は太陽放射照度の変化に起因すると主張していた。US EPA（2009年）によれば、この原因は科学文献の大部分によって裏付けられていない。US EPAは、IPCC（2007年）の研究を引用し、1750年の産業革命開始以来、太陽放射照度が放射強制力に寄与する割合が低いことを指摘した。この期間（1750年から2005年）において、[ 233 ]太陽放射照度が放射強制力に寄与すると推定された割合は、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素の大気中濃度の上昇による複合放射強制力の値の5%であった（反対側のグラフを参照）。
近年の気候変動における太陽の役割は、気候科学者によって調査されてきた。1978年以降、太陽からの出力は衛星によって測定されており[ 234 ]： 6 、これは以前地表から測定できたよりもはるかに正確である。これらの測定結果は、太陽の全太陽放射照度が1978年以降増加していないことを示しており、したがって過去30年間の温暖化は、地球に到達する全太陽エネルギーの増加に直接起因するものではない（上のグラフ左を参照）。1978年以降の30年間、太陽活動と火山活動の組み合わせは、おそらく気候にわずかな冷却効果をもたらしたと考えられる[ 235 ] 。
気候モデルは、近年の気候変動における太陽の役割を調べるために使用されてきた。[ 236 ]モデルは、全太陽放射量と火山活動の変動のみを考慮した場合、近年の急速な温暖化を再現することができない。しかし、モデルは、人為的影響や自然強制力を含む最も重要な外部強制力をすべて含めると、観測された20世紀の気温変化をシミュレートすることができる。すでに述べたように、Hegerl et al. (2007) は、温室効果ガス強制力が20世紀半ば以降の観測された地球温暖化の大部分を「非常に高い確率で」引き起こしたと結論付けた。この結論を下すにあたり、Hegerl et al. (2007) は、気候モデルが太陽強制力の影響を過小評価していた可能性を考慮した。[ 237 ]
モデルと観測（上の図の中央を参照）によると、温室効果ガスは地表付近の下層大気（対流圏と呼ばれる）を温暖化させるが、上層大気（成層圏と呼ばれる）を冷却する。[ 238 ] 化学冷媒によるオゾン層の破壊も成層圏の冷却効果をもたらしている。太陽が観測された温暖化の原因であれば、太陽活動の増加によりオゾンと窒素酸化物が補充されるため、地表付近の対流圏と成層圏上部の温暖化が予想される。[ 239 ]成層圏は対流圏とは逆の温度勾配を持つため、対流圏の温度は高度とともに低下するが、成層圏は高度とともに上昇する。ハドレー循環は、熱帯（成層圏で最も紫外線放射量が多い領域）で赤道付近で生成されたオゾンを極方向に移動させるメカニズムである。地球規模の気候モデルは、気候変動によってハドレー循環が拡大し、ジェット気流が北へ押し上げられ、それによって熱帯地域が拡大し、これらの地域全体でより温暖で乾燥した状態になる可能性があることを示唆している。[ 240 ]
太陽が最近観測された気候変動の原因であると主張する人もいる。[ 241 ]火星の温暖化は、地球の温暖化が太陽の変化によって引き起こされている証拠として引用された。[ 242 ] [ 243 ] [ 244 ]これは科学者によって否定されている。「火星の軌道の揺れが、現在の火星の気候変動の主な原因である」（軌道強制力も参照）。[ 245 ]また、トリトン、冥王星、木星、火星で温暖化が起こった理由について、別の説明もある。[ 244 ]
宇宙線が太陽活動の変化が気候に影響を与えるメカニズムを提供するという見解は、文献によって裏付けられていない。[ 246 ] Solomon et al. (2007) [ 247 ]は次のように述べている。
[…]宇宙線時系列は、1991年以降の全球総雲量や1994年以降の全球低層雲量とは一致しないように見える。証明された物理的メカニズムの欠如と、雲量の変化に影響を与える他の原因因子の妥当性を考慮すると、銀河宇宙線によって引き起こされるエアロゾルと雲形成の変化との関連性は議論の余地がある。
2007年と2008年の研究では、近年の温暖化と宇宙線の間に関連性は見られなかった。[ 248 ] [ 249 ] PierceとAdams（2009）[ 250 ]は、宇宙線が雲の特性に及ぼす影響をシミュレートするモデルを使用した。彼らは、宇宙線の影響は近年の気候変動を説明するには小さすぎると結論付けた。[ 250 ]この研究の著者らは、彼らの発見は宇宙線と気候変動の間の可能性のある関連性を排除するものではなく、さらなる研究を推奨していると指摘した。[ 251 ]
Erlykinら(2009) [ 252 ]は、太陽活動の変動と気候との関連性は宇宙線ではなく日射量の直接的な変動によって媒介される可能性が高いことを示す証拠を発見し、「したがって、我々の仮定の下では、太陽活動の変動の影響は、直接的な太陽放射量または宇宙線率の変動のいずれによっても、1956 年以降 0.07 °C 未満、つまり観測された地球温暖化の 14% 未満でなければならない」と結論付けた。Carslaw (2009) [ 253 ]と Pittock (2009) [ 254 ]は、この分野の最近の文献と過去の文献をレビューし、宇宙線と気候との関連性は希薄であると引き続き結論付けているが、研究の継続を奨励している。
ヘンリック・スヴェンスマルクは、太陽の磁気活動が宇宙線を偏向させ、これが雲凝結核の生成に影響を与え、ひいては気候に影響を与える可能性があると示唆した。 [ 255 ]
2011年、国連環境計画は、さまざまな政策決定に応じて、世界の排出量が2020年までどのように推移するかを検討した。[ 256 ]： 7 15か国28の科学グループから55人の科学者と専門家が招集された。排出量削減のための新たな取り組みがない、あるいは「現状維持」という仮説的傾向に基づく予測では、[ 257 ] 2020年の世界の排出量は56ギガトンCO2になると示唆された。 2当量（GtCO）2 -eq)、範囲は55～59 GtCO2 -eq. [ 256 ] : 12コペンハーゲン合意の約束が最も野心的な形で達成された別のベースラインを採用した場合、2020年までに予測される世界の排出量は依然として50 ギガトンCO2. [ 258 ]現在の傾向が続くと、特に低野心型の場合には、今世紀末までに気温が℃上昇すると予想され、深刻な環境、経済、社会的な影響をもたらすと推定されている。 [ 259 ]
報告書では、気候変動対策として国連気候変動枠組条約締約国が提案した政策が排出量に及ぼす影響についても検討した。排出量削減に向けたより厳格な取り組みを前提とすると、2020年の世界の排出量は49～52 ギガトンCO₂になると予測される。2 -eq、中央値推定値は51 GtCO2 -eq. [ 256 ] : 12排出量を制限するためのより緩やかな努力によって、2020年の世界の排出量が53～57 ギガトンCO₂2 -eq、中央値推定値は55 GtCO2 -eq. [ 256 ] : 12
1890年に彼がフランク・ワシントン・ベリーと共にピッツバーグのアレゲニー天文台で行った赤外線観測の発表は、スヴァンテ・アレニウスが温室効果に関する最初の計算を行う際に使用された。
花屋の温室はそういう仕組みではないので、これは誤称だが、それは非常に些細な点である。
温室のガラス壁は空気の流れを減少させ、内部の空気の温度を上昇させる。同様に、ただし異なる物理的プロセスを通じて、地球の温室効果は惑星の表面を温暖化させる。
温室が暖かく保たれるのは、ガラスの放射特性によるというよりも、加熱された空気が上昇して吹き飛ばされないためであることを説明する重要な出版物。ウッド（1909）を参照。科学的根拠については…
注：この大気プロセスは、大気と温室の両方が熱としてエネルギーを保持するように作用するため、温室効果と呼ばれます。ただし、これは完全な類推ではありません…。
要約すると、CONUSの平均気温傾向が観測地点の不適切な配置によって誇張されているという証拠は見つかりませんでした...観測地点の露出が気温傾向に明らかな役割を果たさない理由は、おそらくさらなる調査が必要です。
一見するとこれは「地球」温暖化の考え方と矛盾するように見えるが、この結論に飛びつく前に注意する必要がある。地球の平均気温の上昇は、普遍的な温暖化を意味するものではない。力学的効果（風や海洋循環の変化）は、温室効果ガスによる放射強制力と同じくらい、局所的に大きな影響を与える可能性がある。特定の地域の気温変化は、実際には放射関連の変化（温室効果ガス、エアロゾル、オゾンなどによる）と力学的効果の組み合わせである。風は熱をある場所から別の場所に運ぶだけなので、地球平均ではその影響は相殺される傾向がある。
データによると、南極半島と呼ばれる比較的小さな地域では氷が溶け、巨大な氷山が崩落していることが分かっています。これは毎年報道されている事実です。しかし、大陸全体としては寒冷化が進み、氷は厚くなっています。初版
一見するとこれは「地球」温暖化の考え方と矛盾するように見えるが、この結論に飛びつく前に注意する必要がある。地球の平均気温の上昇は、普遍的な温暖化を意味するものではない。力学的効果 (風や海洋循環の変化) は、温室効果ガスによる放射強制力と同じくらい、局所的に大きな影響を与える可能性がある。特定の地域の気温変化は、実際には放射関連の変化 (温室効果ガス、エアロゾル、オゾンなどによる) と力学的効果の組み合わせである。風は熱をある場所から別の場所に運ぶだけなので、地球平均ではその影響は相殺される傾向がある。
北極圏の炭素排出量の中期的な推定値は、地球温暖化を3
℃未満に抑える穏やかな気候変動対策（例えばRCP4.5）によってもたらされる可能性がある。この地球温暖化レベルは、パリ協定で各国が約束した排出削減目標に最も近い。
はこれらのシナリオのうちどれがより可能性が高いかについて予測はしていませんが、他の研究者やモデル作成者は予測できます。たとえば、
オーストラリア科学アカデミー
は昨年、現在の排出軌道では世界が3℃温暖化すると報告しており
、これは中間シナリオとほぼ一致しています。Climate
Action Trackerは
、現在の政策と行動に基づくと2.5～2.9
℃の温暖化を予測しており、誓約と政府協定によって2.13
℃に抑えられるとしています。
古気候
研究は数多くあります
。地球規模の気候モデルを用いた検出・帰属研究の中には、20世紀前半に太陽活動の変動が検出可能な影響を及ぼし、太陽放射強制力の変動が未だ不明な何らかのメカニズムによって増幅されたことを示唆するものもある。しかし、これらの知見は現代の気候変動に関する議論には関係がない。我々の研究結果は、1985年以降に観測された地球平均気温の急速な上昇は、どのメカニズムを想定するか、また太陽活動の変動がどれほど増幅されたかに関わらず、太陽活動の変動に起因するものではないことを示している。
{{citation}}: CS1 maint: 非推奨のアーカイブサービス (リンク)、EPA 2009想定され、太陽変動がどれほど増幅されても、太陽変動に起因するものではないことを示している。
{{citation}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{citation}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{citation}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)パブリックドメインの情報源
この記事は、米国環境保護庁（EPA）（2009年）の「大気浄化法第202条(a)に基づく温室効果ガスの危険性および原因または寄与に関する調査結果」からのパブリックドメイン資料を組み込んでいます。EPAのパブリックコメントへの回答、米国環境保護庁（EPA）、2012年8月14日のオリジナルからアーカイブ、 2011年6月23日取得。 本稿は、Karl, TR; Melillo. J.; Peterson, T.; Hassol, SJ 編 (2009)『米国における地球規模の気候変動の影響(PDF)』ケンブリッジ大学出版局のパブリックドメイン資料を組み込んでいます。ISBN 978-0-521-14407-02019年11月15日にオリジナル（PDF）からアーカイブされました。 2017年12月23日に取得。この報告書のパブリックドメインとしてのステータスは、出典の4ページに記載されています。