cocolog:95019688
温暖化に対するソーラー・ジオエンジニアリングまたは太陽放射管理(SRM)のためエアロゾル散布するなら、生物由来のエアロゾルを撒き白い雲の生成を促すほうが効果が高いのではないか。 (JRF 8434)
JRF 2024年8月26日 (月)
↓の記事に追記したところの繰り返しからはじめる。
[cocolog:95018042](2024年8月)
《佐野貴司『海に沈んだ大陸の謎 - 最新科学が解き明かす激動の地球史』を読んだ。超大陸の成立の背後に、薄くて深い海洋底の成立とそれによる水位減による陸地増があり、それこそが「反大陸」なのかな…と考えた。私は気候変動アルベド主因論も考えた。 - jRF のひとこと》
http://jrf.cocolog-nifty.com/statuses/2024/08/post-f66508.html
JRF2024/8/262858
……。
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○ 2024-08-25T17:20:04Z
初期地球の「ブラック・クラウド・アース」説。
……。
私の説は、単にアルベド主因というよりは、アルベド(+蒸散)主因説と言ったほうがいいかもしれない。
おそらく蒸散後もそれが雲を形成してアルベドが高くならなければ、温度を下げる効果がない…というのがアレニウスの示唆だったのだろう。
JRF2024/8/267773
……。
それを踏まえてと言えるかもしれないが、初期地球について「暗い太陽のパラドクス」をどう考えるか。
これもやはりアルベドで説明できるのではないか。全休が海でアルベドが低く、さらに、雲がなぜかずっと黒くアルベドが低かったのではないか、ずっと雨が降ってるイメージ。それで、大地の熱が逃げなかったのだろう。
似た説はすでにあるようだ。
JRF2024/8/269445
《暗い太陽のパラドックス - Wikipedia》
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9A%97%E3%81%84%E5%A4%AA%E9%99%BD%E3%81%AE%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%89%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9
JRF2024/8/268201
＞アルベドと雲生成率の違い
太古代の堆積物の調査からは、過去の大気中には現在よりも温室効果ガスが濃集していたという仮説とは一致しない結果が得られている。この時期の温暖な温度範囲はむしろ、大陸の面積が少ないことと、生物学的に生成される雲凝結核が欠乏していたことによって、地球のアルベドが低かったことで説明できる可能性がある。この場合は地球が吸収できる太陽エネルギーの量が増加するため、過去の太陽の出力が弱いことを補うことが出来る[29]。
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私の説はブラック・クラウド・アースとでも表現できようか。
JRF2024/8/263513
この説を Gemini さんに聞くと、雲が黒かった理由だと思うが、「初期地球では、生物活動による雲凝結核が少なく、雲の粒径が大きかったため、アルベドが低かった可能性があります。」とのこと。
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以降 Gemini さんとの会話を中心にコピペしていく。Gemini さんの回答ははしょってある。
JRF2024/8/269012
……。
……。
Gemini> 初期地球の「ブラック・クラウド・アース」説とアルベド
非常に興味深い考察ですね。 初期地球の環境解明は、地球科学における永年の課題であり、新たな視点からのアプローチは常に歓迎されます。
JRF2024/8/263905
……。
jrf> スノーボールアースは、案外、生物、特に胞子が誕生することで、雲が白くなったのが原因かもしれません。
JRF2024/8/268741
Gemini> 胞子が雲を白くした可能性についての考察
● 雲凝結核: 胞子は、微生物の繁殖体であり、大気中に放出されると雲凝結核として機能する可能性があります。雲凝結核は、水蒸気が凝結して雲粒を形成するための核となる微粒子です。
● 雲の粒径: 胞子のような小さな粒子は、雲の粒径を小さくする傾向があります。雲の粒径が小さくなると、太陽光を散乱しやすくなり、アルベドが高まる可能性があります。
● 生物多様性の増加: 初期の生物の進化に伴い、様々な種類の胞子が大気中に放出されるようになり、雲凝結核の数が大幅に増加した可能性があります。
JRF2024/8/266591
● スノーボールアースとの関連: 雲のアルベドの上昇は、地球の冷却を加速させ、スノーボールアースを引き起こす一因となったと考えられます。
ただし、スノーボールアースは、胞子の存在だけでなく、以下の要因が複合的に作用した結果と考えられます。
● 太陽光の強度: 若い太陽は現在の太陽よりも光度が弱かったため、地球の平均気温が低かったと考えられます。
● 大気組成: 大気中の温室効果ガスの濃度が変化することで、地球の気温が大きく変動します。
● プレートテクトニクス: プレートテクトニクスの活動は、火山活動や海洋循環に影響を与え、気候変動を引き起こす可能性があります。
JRF2024/8/268111
……。
jrf> 蒸散しても雲ができなくなる場合というのはどういうことが考えられますか？ もしかすると、それが二酸化炭素の増加に関連しているのかな…と思ったのですが。
JRF2024/8/267360
Gemini> 蒸散しても雲ができなくなる要因としては、以下のようなことが考えられます。
● 大気中のエアロゾルの不足: 雲の形成には、水蒸気が凝結するための核となるエアロゾルが必要です。火山噴火による火山灰や、海洋からの塩粒子が代表的なエアロゾルです。これらのエアロゾルが不足すると、蒸発した水蒸気が凝結できず、雲が形成されにくくなります。
蒸散しても雲ができなくなるという状況は、様々な要因が複雑に絡み合って発生する可能性があります。二酸化炭素の増加も、その要因の一つとして考えられますが、他の要因との相互作用を考慮する必要があります。
JRF2024/8/260715
……。
jrf> エアロゾル減に森の伐採が関係しているということはありませんか。
JRF2024/8/267508
Gemini> 森林は、植物プランクトンや樹木など、様々な生物の生息地です。これらの生物は、大気中に有機物を放出し、それがエアロゾルの核となることがあります。森林伐採により、これらの生物の数が減少すると、結果的に生物由来のエアロゾルも減少する可能性があります。
森林は、土壌を保護し、風食を防ぐ役割を果たしています。森林伐採により、土壌がむき出しになると、風によって土壌粒子が舞い上がり、大気中のエアロゾル濃度が増加する可能性があります。ただし、これは主に鉱物性のエアロゾルが増加するケースであり、有機物由来のエアロゾルとは異なります。
JRF2024/8/266285
……。
jrf> 鉱物由来のエアロゾルはブラック・クラウド・アースにつながったと考えると、むしろ、黒い雲を形成し、アルベドは低くなるのかもしれません。生物由来のエアロゾルを増やすことが、白い雲を増やし、アルベドを増やし、温暖化対策になるのではないでしょうか。ただし、今の植物はスノーボールアースにならないための方策も持っているはずなので、寒くなると、別のアルベドを減らす機構が作動しそうですが。
JRF2024/8/265553
Gemini> ご指摘のように、鉱物由来エアロゾルは、その成分や粒径によって、太陽光の吸収率が高く、雲を黒くする可能性があります。特に、初期地球において、火山活動が活発で、大量の火山灰が放出されていたとすれば、ブラック・クラウド・アースの形成に大きく貢献したと考えられます。
一方、生物由来エアロゾルは、一般的に雲凝結核として働き、雲の形成を促進します。雲の粒径が小さくなると、太陽光を散乱しやすくなり、アルベドが高まるため、地球の冷却効果をもたらす可能性があります。
JRF2024/8/262765
植物がスノーボールアースにならないための戦略として、様々なメカニズムが考えられます。例えば、
● 寒さに強い品種の進化: 気温が低下すると、寒さに強い品種が生き残り、その葉の構造や成分が変化することで、太陽光の吸収率が高まる可能性があります。
● 地表の被覆: 植物は、地表を覆うことで、地表面からの熱放射を抑制し、気温を維持する役割を果たします。
● 根の深さ: 根を深く張ることで、凍結を避け、栄養分を吸収しやすくなります。
JRF2024/8/268838
……。
jrf> あまり認めたくありませんが、メタンが重要な役割を担うのかもしれません。スノーボールアースからの回復は、酸素呼吸生物、つまり広義の動物によるものかもしれません。動物が問題だとすると、その生成物つまり糞のメタンが重要なのかもしれません。すると、動物を減らすことが温暖化対策となってしまい、あまりよい帰結ではありません。
JRF2024/8/269605
Gemini> ご指摘の通り、メタンは強力な温室効果ガスでありながら、地球史においては生命の進化や気候変動に深く関わってきた、非常に興味深い物質です。
一方、現在では、メタンは人為的な排出量の増加により、深刻な温室効果ガスとして問題視されています。特に、畜産業や化石燃料の採掘・輸送過程で大量のメタンが排出されており、地球温暖化に大きく貢献しています。
JRF2024/8/268930
動物がメタンを生成し、それが温暖化に繋がるという視点も興味深いです。特に、反芻動物（牛など）は、腸内細菌によって大量のメタンを生成することが知られています。
しかし、動物を減らすことが温暖化対策になるという結論は、単純に言い切ることはできません。
JRF2024/8/266364
……。
jrf> おそらく糞が肥料となり植物をはやすなら、むしろ植物つまり森のエアロゾル効果でアルベドが上がり、温暖化はむしろ抑制されるのでしょう。雪で、糞が肥料となりにくい場合、逆に、それがメタン源となって、温暖化を導くのかもしれませんね。
JRF2024/8/261777
Gemini> ご指摘のように、糞は単なる排泄物ではなく、生態系における重要な物質循環の一環を担っています。特に、肥料としての役割は、植物の成長を促し、生態系全体の生産性を高める上で不可欠です。
雪が積もる環境では、糞が分解されにくくなり、メタン生成菌が活発に活動する条件が整うことがあります。これにより、メタンの発生量が増加し、温室効果ガスの増加に繋がることが考えられます。
JRF2024/8/263201
森林は、一般的にアルベドが低く、太陽光を吸収しやすいです。そのため、森林の拡大は、地球の気温上昇に寄与する可能性があります。
一方、雪は非常に高いアルベドを持ち、太陽光を反射します。そのため、雪に覆われた地域では、地球の気温が低下する傾向があります。
冬に雪が積もる地域では、夏には雪が解け、地表面のアルベドが低下します。
森林伐採は、アルベドを上昇させ、地球の気温上昇を抑制する可能性がありますが、同時に、土壌の侵食や生物多様性の減少など、様々な問題を引き起こします。
気温上昇や降水パターンの変化は、植生分布や土壌の状態を変化させ、メタン発生量やアルベドに影響を与える可能性があります。
JRF2024/8/262331
……。
jrf> 森はおそらく蒸散とエアロゾルの提供によって雲を白くし増やし、また、日照が強すぎる場合は、木はアルベドも増すのでしょう。おそらくこれまでより高温になるとアルベドは増えるのだと思います。生物が一般に持つスタビライザーとしての機能を持っているでしょう。
JRF2024/8/266154
Gemini> 森と気候変動に関する深い考察、素晴らしいですね！
森は、大量の水を蒸散させることで、周囲の気温を下げ、大気の湿度を高めます。これは、雲の形成を促し、間接的に地球を冷却する効果をもたらします。
植物から放出される揮発性有機化合物（VOCs）は、大気中で酸化され、エアロゾルを形成します。これらのエアロゾルは、雲凝結核として働き、雲の形成を促進します。
JRF2024/8/267190
森林の構造や種類によって、アルベドは変化します。例えば、針葉樹林は広葉樹林よりもアルベドが高く、太陽光を反射しやすい傾向があります。また、気温上昇に伴い、植物の生理機能や分布が変化し、結果としてアルベドも変化する可能性があります。
ご指摘のように、高温になると、森はアルベドを高める方向に働く可能性があります。これは、植物が強い日射から身を守るための適応的な反応と考えられます。例えば、
JRF2024/8/265077
● 葉の反射率の増加: 高温下では、葉の表面にワックス状の物質が分泌され、太陽光を反射しやすくなることがあります。
● 葉の角度の変化: 植物は、葉の角度を変化させることで、太陽光を避けることができます。
● 早落葉: 高温ストレスによって、植物が早く葉を落とすことがあります。
JRF2024/8/263571
……。
jrf> 森林伐採によりアルベドが高くなるというのは、おそらく森による雲形成を見誤った理論だと思います。アレニウスがまずはアルベドに着目した伝統が崩れているのです。
JRF2024/8/269029
Gemini> 森林伐採によるアルベドの変化は、確かに単純に「アルベドが高くなる」と一概に言えない複雑な問題です。
● 短期的効果: 森林伐採直後は、地表面のアルベドが上昇し、太陽光の反射量が増えることで、局地的な冷却効果をもたらす可能性があります。
● 長期的効果: しかし、長期的に見ると、森林の喪失による土壌の乾燥化や、植生の変化などが起こり、アルベドが再び低下する可能性も考えられます。
● 雲形成への影響: 森林は、蒸散作用を通じて大気中の湿度を高め、雲の形成を促進します。森林伐採は、この雲形成過程を阻害し、結果的に地表面の温度上昇を招く可能性があります。
JRF2024/8/261301
ご指摘のように、アレニウスの理論に代表されるように、アルベドは気候変動研究において重要な要素の一つです。しかし、気候システムは非常に複雑であり、アルベドのみで気候変動を説明することはできません。
JRF2024/8/266204
……。
jrf> 温暖化に対するソーラー・ジオエンジニアリングまたは太陽放射管理(SRM)のためエアロゾル散布するなら、生物由来のエアロゾルを撒き白い雲の生成を促すほうが効果が高いのではないでしょうか。
《わざと空に「汚染物質」をまいて地球を強制冷却するという恐るべき計画を真剣に議論する時が来ていると気候学者 - GIGAZINE》
https://gigazine.net/news/20240802-solar-geoengineering/
JRF2024/8/264179
Gemini> ご指摘のように、生物由来エアロゾルを用いた太陽放射管理（SRM）は、理論上は温暖化抑制に効果が期待できるという考え方は非常に興味深いものです。
生物由来エアロゾルの利点
● 自然な冷却効果: 生物由来エアロゾルは、自然界で既に存在し、雲凝結核として働き、雲の形成を促進することで、地球を冷却する効果をもたらしています。
● 安全性: 人工的な化学物質に比べて、生態系への影響が比較的少ない可能性があります。
● 技術的な実現可能性: 生物由来エアロゾルを生成する技術は、既存の技術を応用することで、比較的容易に実現できる可能性があります。
JRF2024/8/266111
しかし、生物由来エアロゾルを用いたSRMには、多くの課題と懸念点も存在します。
● 不確実性: 大規模なエアロゾル散布が気候システムに与える影響は、まだ十分に解明されていません。意図しない副作用が生じる可能性も否定できません。
● 公平性の問題: エアロゾル散布は、地球規模で行われるため、地域間の不公平が生じる可能性があります。一部の地域では降水量が減少するなど、負の影響が出る可能性も考えられます。
● ガバナンス: どの国が、どのような基準でエアロゾル散布を行うのか、国際的な合意形成が非常に難しい問題です。
JRF2024/8/261240
● 恒久的な対策ではない: エアロゾル散布は、温室効果ガスの排出削減という根本的な対策を代替するものではありません。
その他の検討事項
● エアロゾルの種類と量: どの種類の生物由来エアロゾルを、どのくらいの量散布すれば効果的なのか、詳細な研究が必要です。
● 生態系への影響: エアロゾル散布が海洋生態系や陸上の生態系に与える影響を評価する必要があります。
● 技術的な課題: 大規模なエアロゾル散布を行うための技術開発が求められます。
JRF2024/8/267146
……。
……。
続いて、森林とアルベドとの関係について考察する。従来は常緑樹と落葉樹の関係は次のように語られてきた。これをアルベドやメタンというフィルターを通してみてみることにする。
《落葉樹林 - Wikipedia》
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%90%BD%E8%91%89%E6%A8%B9%E6%9E%97
JRF2024/8/261866
＞温暖で水分に不足しない環境が樹木にとっては理想的であり、年間を通じてこの条件が保たれていればそこには常緑樹林が成立する。一方この条件が保てない時期が存在する場合、樹木はこれに対応しなければならなくなる。このとき、もっとも問題になるのが葉をどうするかである。葉は、樹木にとっては光合成を行うことで栄養を作る大事な部分であり、長持ちさせたい。しかし、葉は薄くて突出しており、乾燥や冷気に弱い構造でもある。
乾期や冬季がそれほどひどくなければ、樹木は葉を捨てずに切り抜ける。その代わりに、葉を小さく厚く、クチクラ層を発達させるなど、乾燥や寒期に耐久性を持たせる。
JRF2024/8/260001
しかし、それでも耐えられない程度のところでは、樹木はつらい時期に葉を捨て、好適な期間だけ葉を広げた方が有利である。このような戦略をとる樹木を落葉樹という。落葉樹は毎年葉を作っては捨てるために、一定の資源の消費を負担しなければならない。その代わり、条件の良い時期だけ葉を持てばよいので、葉は薄くてやや広いものが作れる。
＜
JRF2024/8/268821
……。
jrf> これまでの議論を敷衍すると、落葉樹の戦略はわかります。葉を落として雪が乗った場合のアルベドを減らし、落ちた葉を腐らせることでメタンを生じることが、次の温暖な気候を呼ぶと考えられます。しかし、進化の過程では古い針葉樹などの常緑樹の戦略がこの面からはわかりません。大きく育って、大地を削り、ミネラル分を海に供給するということなのか、はたまた、常緑樹は常時落葉樹とむしろ考えるべきなのか…。
JRF2024/8/264023
Gemini> ご指摘の通り、落葉樹は、冬の厳しい環境下で生存するために、葉を落とすという戦略を取っています。これは、単に寒さをしのぐだけでなく、
● 雪のアルベド低下: 落葉することで、雪が枝葉に積もるのを防ぎ、地表面のアルベドを低下させ、太陽熱を吸収しやすくなります。
● 有機物の供給: 落葉は、土壌に有機物を供給し、微生物の活動によって分解され、栄養素が循環します。一部の微生物はメタンを生成することもあり、温室効果ガスの増加に貢献する可能性もあります。
JRF2024/8/261892
これらの戦略は、落葉樹が季節変動の激しい環境に適応するために獲得した巧みな生存戦略と言えるでしょう。
常緑樹が地球環境に与えた影響としては、
● 土壌形成: 根が深くまで伸び、土壌を安定させ、風化を促進する。
● 物質循環: 葉を常時保持することで、有機物の供給が安定し、生態系全体の物質循環に貢献する。
● 気候変動: 大規模な森林の形成は、地球の気候に大きな影響を与えたと考えられています。
JRF2024/8/265213
現代の森林生態系では、常緑樹と落葉樹が混生している場合が多く見られます。これは、それぞれの樹種が異なる環境条件に適応し、互いに競争しながら共存していることを示しています。
JRF2024/8/268464
……。
jrf> 「常緑樹は常時落葉樹とむしろ考えるべきなのか…。」という点についてはどうでしょう。メタン供給という観点から広葉樹の常緑樹にもこれは言えそうです。
JRF2024/8/264046
Gemini> 「常緑樹は常時落葉樹と考えるべきなのか」 という興味深い視点ですね。確かに、広葉樹の常緑樹にも、落葉樹と同様にメタン供給源となる可能性は十分考えられます。
広葉樹の常緑樹は、落葉樹に比べて落葉量が少なく、周期も不規則な場合が多いですが、それでも老化した葉や小枝は常に落葉し、土壌に有機物を供給しています。これらの有機物は、土壌中の微生物によって分解され、メタン生成の原料となる可能性があります。
JRF2024/8/269718
メタン生成以外にも、常緑樹と落葉樹は、生態系に様々な影響を与えています。
● 生物多様性: 常緑樹林と落葉樹林では、生息する生物の種類や数が異なります。
● 物質循環: 落葉樹林は、土壌有機物の分解が活発で、栄養塩類の循環が速い傾向があります。
● 水循環: 常緑樹林は、蒸散量が多いため、地域の気候に影響を与えることがあります。
JRF2024/8/262731
……。
jrf> 常緑樹林のほうが蒸散量が大きい、ということは、白い雲を作りアルベドが高くなりやすい、ということは気温が低くなりやすい、ということですね。暑いところの方が、常緑樹になり、寒いところが、落葉樹になる…と実際、そのようになってそうです。一見、針葉樹の常緑樹が広葉樹より寒いところに適応しているので見誤りがちですが、針葉樹だけでみれば、落葉針葉樹もあり、それはさらに寒いところに適応していると、Wikipedia にありました。
JRF2024/8/263252
Gemini> ご指摘のように、常緑樹林の蒸散量が多いという点は、気候に大きな影響を与える可能性があります。 蒸散量が多いということは、大気中の水蒸気量が増え、雲の形成が促進される可能性があります。そして、雲は太陽光を反射し、地表面の温度を下げる効果があるため、結果的に気温が低くなる可能性は十分考えられます。
一般的に、常緑樹は温暖な地域に、落葉樹は寒帯や温帯に分布していることが多いですが、ご指摘のように、針葉樹の中には寒帯に分布する種も存在します。 これは、植物が単に気温だけでなく、降水量、土壌条件、日照時間など、様々な環境要因に適応していることを示しています。
JRF2024/8/269025
蒸散量とアルベドの関係は、単純に「蒸散量が多いほどアルベドが高い」と一概には言えません。
● 雲の種類: 蒸散によって生成される雲の種類によって、アルベドは大きく異なります。高積雲のように太陽光を反射する雲もあれば、層雲のように太陽光を透過させる雲もあります。
● エアロゾル: 植物から放出される揮発性有機化合物（VOCs）は、大気中で酸化され、エアロゾルを形成します。これらのエアロゾルは、雲凝結核として働き、雲の形成を促進し、アルベドを高める可能性があります。
JRF2024/8/261467
● 地表面のアルベド: 森林の構造や種類によって、地表面のアルベドは変化します。例えば、針葉樹林は広葉樹林よりもアルベドが高く、太陽光を反射しやすい傾向があります。
JRF2024/8/260919
……。
↑で言及している Wikipedia は↓。
《落葉樹林 - Wikipedia》
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%90%BD%E8%91%89%E6%A8%B9%E6%9E%97
JRF2024/8/266190
＞熱帯から高緯度の方向に目を向ければ、亜熱帯から温帯にかけては熱帯雨林より規模が小さく、小さな葉を持つ常緑広葉樹林がある。それより寒い地域では、温帯性の落葉広葉樹林がある。日本ではブナ林がその代表である。
さらに寒い地域では広葉樹は生育できなくなり、針葉樹林が成立する。これも、常緑針葉樹林より寒い地域には、落葉針葉樹林ができる。カラマツ林がそれに当たる。
＜
JRF2024/8/263197
直近で、横山祐典『地球46億年 気候大変動 - 炭素循環で読み解く、地球気候の過去・現在・未来』を [cocolog:94997784](2024年8月) で読んで、田村芳彦『大陸の誕生 - 地球進化の謎を解くマグマ研究最前線』を [cocolog:95005765](2024年8月) で読んで、中川 毅『人類と気候の10万年史 - 過去に何が起きたのか、これから何が起こるのか』を [cocolog:95012049](2024年8月) で読んで、佐野貴司『海に沈んだ大陸の謎』を [cocolog:95018042](2024年8月) で読んで、その続き。
JRF2024/8/264540