地球温暖化の観点から、乾燥地域および半乾燥地域の大気湿度は、predicted

熱力学の法則によれば、大気が温暖化するとより多くの水蒸気が保持される可能性がありますが、新しい研究では、気候が温暖化するにつれて、世界の乾燥地域および半乾燥地域では大気湿度が予想どおりに増加していないことが判明しました。気候モデルは乾燥地域であっても大気はより湿潤になると一貫して予測しているため、この発見は特に不可解である。大気が予想よりも乾燥すると、乾燥地域および半乾燥地域は将来、予測よりも山火事や猛暑に対して脆弱になる可能性があります。

米国科学財団の国立大気研究センター（NSFNCAR）が主導するこの新しい研究の著者らは、その違いの原因はまだ分かっていない。

「影響は深刻になる可能性がある」と、この研究の筆頭著者で国立科学財団NCARの科学者であるアイラ・シンプソン氏は述べた。「これは地球規模の問題であり、私たちの気候モデルの結果に基づくと全く予想外でした。」

シンプソン氏とその共著者らは、なぜ水蒸気が増加しなかったのかを解明するには追跡調査が必要だと述べた。その理由としては、水蒸気が予想通りに地表から大気中に侵入しなかったり、予期せぬ形で大気中を循環したりしていることが考えられます。あるいは、まったく異なるメカニズムによって引き起こされる可能性もあります。

新しい研究によると、世界の湿気の多い地域では水蒸気が増加しているものの、一年で最も乾燥した時期には予想ほど増加していないことがわかっています。

この研究は今週、米国科学アカデミー紀要に掲載された。この研究は、米国科学財団、米国海洋大気庁、米国エネルギー省から資金提供を受けました。この研究は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校、カリフォルニア大学サンタバーバラ校、コーネル大学、ポーラーベアーズ・インターナショナル、コロンビア大学の科学者によって共同執筆された。

驚くべき発見

気候科学の基本ルールは、大気は温暖化するにつれてより多くの水蒸気を保持できるということです。これはクラウジウスとクラピヨンの関係として知られており、地球が温暖化するにつれて大気中の水蒸気が増加すると気候モデルが予測してきたのはこのためです。

しかし、シンプソン氏が2020年に米国海洋大気局向けにアメリカ南西部の気候変動に関する報告書を書いていたとき、現地の大気は気候モデルのシミュレーションに基づいて予想されていたよりもはるかに乾燥していることに気づきました。

好奇心から、シンプソンとその共著者らは地球の大気を研究し、水蒸気の増加が気候予測と一致するかどうかを判断した。研究チームは、1980 年から 2020 年までのさまざまな観測結果を使用しました。これには、気象観測所のネットワークや、気象気球や人工衛星などの観測結果に基づいて湿度を推定するデータセットが含まれます。

科学者たちは、クラウジウスとクラピヨンの関係に基づいて予想されたように、乾燥地域および半乾燥地域の水蒸気が、摂氏 1 度 (華氏 1.8 度) 上昇するごとに 7% 近く増加するのではなく、ほぼ一定のままであることを発見して驚きました。長期にわたる降水量の減少を経験している米国南西部では、実際に水蒸気が減少しています。

「これは、乾燥地域であっても理論的予想に近い速度で水蒸気が上昇するというすべての気候モデルシミュレーションに反している」と著者らは新しい論文で述べている。「水蒸気と山火事、生態系機能、極端な気温との強い関係を考えると、世界の乾燥地域および半乾燥地域の信頼できる気候予測を提供するには、この問題に対処する必要があります。」

研究では、この状況が水蒸気圧不足、つまり大気が保持できる水蒸気の量と実際に空気中に存在する水蒸気の量との差の増加につながっていると指摘している。水蒸気ストレスの不足が増加すると、山火事や生態系ストレスの重要な要因となります。

「南西部のような乾燥・半乾燥地域では、すでに前例のない水不足や極端な山火事の季節の影響を受けているため、予測よりも高いリスクに直面する可能性がある」とシンプソン氏は述べた。

彼女と同僚は、気候モデルが予測するように雨季には大気中の水蒸気が増加する湿潤地域では状況がより複雑であることを発見した。この増加は、最も乾燥した月にはある程度横ばいになりますが、乾燥地域や半乾燥地域ほどではありません。

犯人を見つけてください

なぜ乾燥地域で大気中の水蒸気が予想通りに増加しないのかについて、著者らは大きく2つの可能性を提案している。1つは地表面から大気中に移動する水蒸気の量がモデルよりも少ない可能性、あるいは大気がモデルとは異なる方法で乾燥地域に水蒸気を輸送している可能性である。

研究者らは、大気輸送に問題がある可能性は低いと結論づけた。なぜなら、それは、さまざまな場所から湿気を得ている世界中のすべての乾燥地域および半乾燥地域に共通する現象を必ずしも説明できるわけではないからである。

したがって、地表面が原因である可能性が最も高くなります。著者らは、考えられる理由をいくつか推測しています。実際には、陸地はモデルに比べて大気中に供給される水の量が少ない可能性があります。気候が温暖化すると、土地は予想よりも乾燥する可能性があります。そして植物はより効率的に水を保持し、大気中に放出する水の量を減らすことができます。

著者らは観測データに誤差が生じる可能性も考慮した。しかし、この違いは世界の各地域の乾燥度に密接に関係しており、機器の変更によって引き起こされる誤差を避けるために記録をより短い期間に分割した場合でも一貫して検出されるため、このような可能性は低いと研究者らは考えている。

シンプソン氏は、原因を特定するにはさらなる研究が必要だと強調した。「水が地表から大気中へどのように移動するかを理解するための重要なプロセスすべてを地球規模で観測していないため、これを解明するのは非常に困難です」と彼女は言う。「しかし、何がうまくいかなかったのかを絶対に解明する必要があります。なぜなら、それは私たちが考えていたようには進まず、将来に非常に深刻な結果をもたらす可能性があるからです。」

コンパイルされたソース: ScitechDaily