地球温暖化の真実を探して

地球の温度を人為的に変えられるのか?

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前回、触れたように大気の運動エネルギーを気温(温度)という物理量で測定している。従って、気温とはN2O2の運動エネルギーの大きさである。入力のエネルギーは太陽の電磁波hnのみだから、温暖化を考えるということは、hn から運動エネルギーmv2/2への変換を理解することでもある。

当地は、山が全くないから私が住んでいる住宅地区は360度、地平線で囲まれている。ただし木々が家の間に多く散在するから地平線は見えない。自宅から 10 km 弱のところに 250 エーカー (30 万坪)の自然公園がある。12,000 - 17,000 年前にウィスコンシン氷河 (Wisconsin Glacier) が後退した跡地にあるので、GlacierRidge メトロパークと言う。土地が平坦だからウィスコンシン氷河の動きはものすごくゆったりしていたに違いない。公園には、近くに工場のあるHondaが寄付した展望台があってそこに上れば地平線を見ることができる。

今朝は地平線のすぐ上に新月前の月があり、続いて下から木星、火星、金星と弓なりな形になっているのを見ることができた。数十年に一度ということである。明け方前でも寒くないのは、N2O2が運動エネルギーという形でエネルギーを蓄えてくれているからである。

CO2hn から運動エネルギーmv2/2への変換に一役買っているのは間違いないのだが、400ppmの分圧のCO2がどこまで関わっているかは疑問である。温室効果については、多くがCO2IR吸収、放射のみにより説明している。N2O2の運動エネルギー、さらに立ち入ってH2OIR吸収、放射そしてH2Oの相変化を考慮した定量的な考察は今手許にはない。このN2O2の運動エネルギーの理解不足が、「CO2による人為的温暖化」の仮説に対して、我々の理解を科学から遠ざけている要因でもある。定量的な解釈がもう少し明確になった時点で書き加えることにして話を進めることにする。

温暖化について考える時、物理量の大きさが人により主観的に異なって扱われている。これも、温暖化問題を科学から遠ざけるもう一つの要因である。1959年からのCO2のハワイでの実測値は下の左図のように変化してきた。50年間で70ppmの増加は大きいのだろうか。このグラフを通常のゼロからのスケールで書き換えるとその下の右図のようなグラフになる。両方のグラフは、CO2の変動に対して違う印象を与える。異なるスケールで拡大したり、違う物理量を重ね合わせたグラフ、例えばCO2濃度と温度、が横行している。
イメージ 1
以前示したスケールの異なる温度変化の図を再掲する。左の図は0.7/100という温度変化が大きいと仮定して描いた図である。それに対して、日常の環境変化を基に描けば右の図のようになるに違いない。明治維新以来、日本が温度の変動で深刻な社会問題になったことはないからである。私が病気になれば、3℃高い39℃を超えることがある。だから、0.7/100という温度変化が大きく、グラフで書けば左の図のようになるというのは、誰かが大袈裟に表現しているだけである。私は、過去130年の温度変化は非常に安定していると思う。
イメージ 2
一方、CO2の方は、CO2が温暖化を引き起こす張本人だという先入観でとらえて、50年間で70ppmの増加が大きいとしているだけである。
以下は、人体70kgに含まれる各元素の体内存在量である。主要な6元素が体内の98.5%を占める。炭素は18 wt%である。人体の約60%が水だから、水を除外すると30%が炭素である。炭素は全て炭水化物、たんぱく質などの有機化合物として存在する。元は空気中のCO2を植物が光合成で転換した有機化合物である。植物を直接消化したり、植物を食べた家畜を経由して消化した化合物である。植物、動物は最後にはCO2などに分解して空気中へ戻る。空気が制限された嫌気的分解でメタンになる。
構成元素
存在量(kg)
45.50
12.60
7.00
2.10
1.05
0.70
 
大気中のCO2はわずか400ppmでしかないが、我々の体の有機化合物は大気中のCO2が転換されたものである。だから、CO2は有害物質ではなく我々には必須の有益な物質である。太古のCO2を固定した化石燃料を燃やして元のCO2に戻すと、現在の炭素サイクルにおける人為的なCO2の部分が若干増えるだけである。下図は炭素サイクルを定量的に表している。人間が排出するCO2由来の炭素は点でしかない。
イメージ 3

Fig.1-24(Sources: 1,2)

CO2 は人類の歴史上では比較的一定だった。しかし、地球の歴史上では下図 に示すようにかなり変動したものと推定されている。現在より36700万年前から28900万年前までが石炭紀と呼ばれ多くの化石燃料が生成された時期である。図から、石炭紀の前はCO2 3000-4000 ppm だった。可採埋蔵量の確認埋蔵量に対する割合は、石油 50 % ぐらい石炭 10 % ぐらいと見積もられている。 石炭の可採埋蔵量は、 BP (BritichPetroleum) のデータによると石油の 4 倍である。従って、全ての化石燃料を燃やして、CO2に変換すると石炭紀の前の CO2 のうち 25% が大気中に戻されるものと仮定できる。その量は多くて 1000 ppm である。太古のCO2は化石燃料に固定されている。それらの化石燃料を燃やしてCO2を大気中に戻してやっても、1,000ppm を越えることはないだろうと思える。

Fig.1-25
我々の体の水分を除いた大部分は、食物連鎖を通して光合成で作られた有機物である。食料の元はCO2である。さらに、光合成で合成される有機物は、CO2濃度が高い程、温度も温暖な方が収率が高い。


以上より、CO2は公害物質でもなんでもなく人間にとり必須の化合物である。CO2が固定された化石燃料は、今化学原料となりエネルギーを与えてくれる。CO2に感謝すべきである。50年間で70ppmの増加は小さな変化である。



イメージ 6


Fig.1-27





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