地球温暖化とCO2の関係性

本当に地球温暖化の原因はCO2なのでしょうか？
確かにCO2の増加と気温の上昇は同時期に起こっていますし、
温室効果があるというのはわかりますが、
CO2は化石燃料等の有機化合物の酸化によるエネルギーを取り出した際の結果であり、
地球上での産生する熱量の増加が原因ということは考えられないのでしょうか？
クリーンエネルギーや原子力を使えばそれで解決するといった問題なのか疑問に思っています。
http://www.geocities.jp/obkdshiroshige/ondanka/o …　なんかを見ながら適当に考えたんで、
専門に扱ってる人から見れば馬鹿らしいことかもしれないですが、教えて下さい。
英語でも良いので参考となるものがあれば幸いです。

No.9 回答者： coralseaco2 回答日時： 2011/04/29 17:51

炭酸ガス濃度の上昇と地球温暖化は無関係です。

炭酸ガスは地表からの地球放射のうち、吸収できるのは15μmの波長の赤外線です。
一方、地表では波長15μmの赤外線について、地表からの上向き地球放射と同じ大きさの大気からの下向き大気放射が観測されています。
http://www.aist.go.jp/ETL/jp/results/bulletin/pd …

従って、炭酸ガスは地表から出た波長15μmの地球放射を全部吸収し、周囲の空気を暖めることなく、地表に向けて大気放射として再放射していて、既に温室効果を100％発揮済みです。平たく言うと、冬季の晴天日は対流圏オゾン以外のどの温室効果ガスも吸収できない7.5～14μmの大気の窓領域の波長の地球放射による放射冷却で強く冷えますが、炭酸ガスが吸収できる波長15μmの地球放射に関しては地球放射と大気放射の差引はゼロですから、全く冷えていません。差引がゼロなので、炭酸ガス濃度が現在よりも高くなっても、温室効果がさらに高まることはありえません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1% …

チンダルは19世紀後半に炭酸ガスに温室効果があることを発見しましたが、実験で炭酸ガス濃度を当時の濃度の２倍にしても、炭酸ガスによる赤外線の吸収の飽和のために赤外線の吸収量に差がないことを明らかにしています。アレニウスの温暖化炭酸ガス原因説はその時点で既に論破されていて、チンダルの実験結果と結論を否定する実験結果はその後出ていません。
ということで、もともと炭酸ガス濃度の上昇による地球温暖化は理論的にあり得ないことです。
温室効果ガスの中で、濃度が高まると温室効果が大きくなる可能性があるのは、大気の窓領域の中に吸収波長域がある対流圏オゾンのみです。
http://www.sundogpublishing.com/fig7-6.pdf
温室効果が高いとされているメタンと一酸化二窒素は炭酸ガスの50倍前後存在する水蒸気の吸収波長と重なっていて、その波長の地球放射は全て吸収され、既に地球放射と大気放射の値が同じ値を示していますから、実は濃度が増しても全く温室効果は高まりません。

飽和論に対する反論として、地球放射を吸収した炭酸ガスは上向きと下向きに再放射し、上向きの分が吸収と再放射を繰り返しながら宇宙へと出て行くとの主張がありますが、そうすると、地表への大気放射は地球放射と同じ値にならず、観測事実と合いませんから、誤りであることがわかります。宇宙からの観測でも地表からの15μmの地球放射は観測されていません。
飽和論に対する反論として、炭酸ガス濃度が高まると炭酸ガスの吸収波長域が長波長側と短波長側に広がり、地球放射の吸収が高まるという主張がありますが、それは空気中に水蒸気が存在しない架空の世界の話で、現実の空気には炭酸ガスの約50倍という大量の水蒸気が含まれています。水蒸気の吸収波長域は上記の長波長側、短波長側と重なっていて、その部分の波長の赤外線は既に水蒸気が吸収しつくしています。さらに炭酸ガスが吸収できる赤外線は残っていません。
低圧低温の高空では炭酸ガスによる吸収が未飽和で濃度の上昇により温室効果が増大するという飽和論への反論もあります。
1mの空気柱でみると確かに低圧低温の高空では炭酸ガスによる15μmの赤外線の吸収は減りますが、0.1気圧の成層圏下部でも数十ｍ、数百ｍの空気柱で考えるとやはり吸収は飽和していますから、濃度の上昇により吸収が増えて温室効果が高まる余地はありません。
http://www.sundogpublishing.com/fig9-13.pdf
成層圏上部のオゾン層ではオゾンが太陽からの紫外線を吸収して温度が高くなるので、炭酸ガスは赤外線を吸収するのでなく、逆に放射していて、炭酸ガスの吸収による下向きピークの中にわずかに上向きに突き出たQ枝としてとらえられています。
http://www.geocities.jp/obkdshiroshige/ondanka3/ …

金星が400度の高温であるのは、炭酸ガスの温室効果によるものではありません。大気圧が90気圧もあるから断熱圧縮の効果で高温なのです。仮に金星の大気が窒素のみ、酸素のみであっても、90気圧あれば、同様に高温になります。
上空5500ｍの温度－18℃は地球の放射平衡温度であるとされています。地表の温度15℃との差の33度は温室効果によるとの主張がありますが、温室効果ではなくて気圧の差、断熱圧縮の効果によるものです。
標高が100ｍ高くなるごとに気圧が下がって、断熱膨張のために0.6度ずつ温度が下がります。

1980年代、1990年代の急激な温度上昇は炭酸ガス濃度上昇のパラメーターがないと説明できないとの主張があります。
しかし、急激に見える温度上昇は田舎の観測点を大幅に減らして、都市部中心としたことによるヒートアイランド現象の影響を大きく受けた見かけ上のもので、衛星観測やラジオゾンデによる上空の観測では、1980年代、1990年代の温度上昇はほとんどないか、わずかなものです。
http://d.hatena.ne.jp/nytola/20100228/1267399494
http://www.drroyspencer.com/latest-global-temper …
日本では都市化の影響が少ない17の中小都市の観測点から平均気温を算出し、気象庁発表では過去100年で1.1度上昇したことになっていますが、近藤東北大名誉教授が厳密に都市化と日だまり現象の影響を除いたところ、真の上昇は0.7度であり、1.1度は50％以上の過大評価になっていたことがわかっています。
http://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke4 …　　近藤氏のHP

温暖化の原因は1800年代前半まで続いた小氷期からの回復、1900年代後半の過去8000年で最も活発な太陽活動、寒冷傾向だった1970年代のPDO（太平洋十年規模振動）指数マイナスから1980年代、1990年代のPDO（太平洋十年規模振動）指数プラスへの転換によるものです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD% …
http://www.data.kishou.go.jp/kaiyou/db/climate/p …
2000年代になってからPDO（太平洋十年規模振動）指数はマイナス傾向となり、太陽活動も低下し始めて、世界の平均気温の上昇は頭打ちになっていて、IPCCの右上がりの上昇予測との差が拡大しています。
海面上昇のスピードも大幅に低下していて、数年前から上昇はわずかになっています。
http://sealevel.colorado.edu/

No.8 回答者： secwine 回答日時： 2009/11/12 14:30

＞地球上での産生する熱量の増加が原因ということは考えられないのでしょうか？

人類が利用しているエネルギー量＝熱量（化石資源や核、生物資源すべて）は地球が太陽から受けている熱量の１万分１以下なのです。
例えば全世界の発電量は年間19pwhだそうですが、太陽から受けている熱量は1秒間に85000twつまり年間にすると77万pwh。

http://www.geocities.jp/obkdshiroshige/ondanka/o …
この中で「これを見ると熱放射が１１３で大気吸収が１０７。熱放射の９５％がすでに大気に吸収されています・・・。」の後の熱吸収の図。
９５％が吸収されている＝熱がなくなっているわけではありません。地表付近では、赤外線を吸収した水蒸気（地表付近では水蒸気のほうがCO2よりはるかに多い100倍ぐらい）は、赤外線を放射するよりも他の分子と衝突して励起エネルギーは熱振動となる。これは、地表では大気密度が高いので赤外線によって励起した分子が失活する時間よりも分子衝突平均時間の方が短いからである。つまり、地表近くでは赤外線の再放射は行われない。
では、温室効果はどこで起きるのか？対流圏の上層（高度10km以上）である。ここでは大気密度も下がる。また、気温が－50℃（1km上昇するごとに6.5℃気温が下がる）にもなるので、水蒸気もほとんど雨や雲となって上がってこない。飽和水蒸気量は地表の１/100以下になる。対流圏上層には、太陽からの赤外線も届いている。ＣＯ２濃度は成層圏まで変わらない。ここではＣＯ２はメジャーな温室効果ガスなのである。
そして、対流や大気の伝導、水蒸気の潜熱などとして運ばれてきた熱は、赤外線として宇宙に向かって放射される。
対流圏上層でＣＯ２が増えると、赤外線を吸収して熱に変えるので、上層の温度が高くなります。そうすると飽和度があがるので水蒸気が更に上昇できるようになり、対流圏の高さが高くなります（通常でも対流圏の高さは地表の気温に依存します）。
対流圏の高さが上がることで、地表の気温は上がります。（対流はやがて下降する。この時１ｋｍごとに6.5℃気温は上昇する。）これが温室効果なのです。

本当の温室とは、機構が異なります。これを理解していないと温暖化懐疑論に惑わされることになります。
例：「水蒸気が多いからＣＯ２の増えても効果はわずかである」
「赤外線は水蒸気などがすでに吸収しているので、CO2が増えても変わらない」

先ににも言いましたが、太陽からの熱は膨大で、継続します。わずかな放熱のバランスが、非常に大きな結果を生みます。

No.7 回答者： wwbc 回答日時： 2009/11/08 22:48

そういう方面の専門家ではない為、到って観念的な話になりますが、地球温暖化の要因はCO2の大気内量上昇にも寄ります。

しかしそのCO2量の増大の主要因は、地球の温暖化の為です。

つまり、「CO2量増加 ←→ 地球温暖化」。これは相互に影響しあうと言う、相互反応です。

この相互反応の中に割って入って来るのが、まずは問題の■太陽活動■。

太陽活動のアップダウンにより地球の磁場?強度が上下変動します。この為に地球に入射する宇宙線の量が下上変動します。この為に宇宙線起因の大気中イオン量が下上変動します。このイオンは雲の形成時にその核となりますので、イオン量の下上変動は雲量の下上変動となります。この為に雲に遮られないで地表に到達する太陽光線量が下上変動します。よって地表温・海面温が下上変動し、大気温が下上変動します。
よって、太陽活動が低下すると地表温・海面温・大気温が低下します。

そして地表温・海面温・大気温が低下すると、大気中のCO2量が地表・地中・海面・海中へと吸収・固着される量が増えます。
つまり自然作用として、CO2循環の吸収力が強くなり、よって自然作用としては大気中CO2量が減少します。
CO2は一度放出されたら二度と吸収されないのではなく、常時自然界を循環し、放出されたり吸収されたりしています。
石油も石炭もこういう自然循環の中で、過去の炭素が地中や海底に蓄積されていったものです。

このCO2の自然循環の割り込んで、人間が排出するCO2が加わります。
この人為起源CO2量が自然放出CO2の数%にまで上昇してしまったので、無視できなくなった、と。


「CO2量増加 ←→ 地球温暖化」の相互反応に割って入っている因子が二つ。
それが、　■太陽活動■　と　■人為起源CO2■です。

過去、人為起源CO2が無視できる量であった時代には、地球気温は太陽活動によって支配されていました。
自然のCO2の平衡敵循環が太陽活動により影響を受け、まずは大地・海洋・大気の温度変化が現れる。それに応じて大気中CO2量が変動する。そしてその大気中CO2が大地・海洋・大気の温度変化を引き起こす。
こういう原理でしたので、過去の歴史を見れば、地表（大気）温度が大気中CO2量の変動に先立って現れています。

太陽活動は11年・22年・53年・88年・106年・213年・420年の各周期で変動するという理論があります。
これら各周期を合算すれば予め大よその太陽活動が予測できます。
この予測に寄れば1900年代の太陽活動の活発化も理論的に頷けますし、2000年以後の太陽活動の異常な不活発かも予測できていました。
今期の太陽活動の異常低迷期は2030年過ぎまで継続し、それまで地球は寒冷状態にあると予想されます。
そして2100年以後、2000-2030年の期間を更に上回る大寒冷期がやって来ます。
また、2000年までの地球高温化は、どうやら1900年代の太陽活動活性化の影響が大きいようです。

さてここに人為起源CO2のファクターがかぶさって来るわけですが…
とりあえずは当面、2030年から2040年頃までは、温暖化の心配よりは寒冷化の心配をするのが先だ…ということにどうもなりそうです。現時点までの実測値を見れば。

太陽活動の変化に留意しなければなりません。
日々刻々と太陽活動の水準を示す太陽黒点数も変動していますが、私の生活実感では太陽黒点数は実に忠実に、即座に、気象的気温に直結しているような感じがしてます。
今は逆になってしまい、本日は暖かいな…と思えば太陽黒点数を見てみる。とするとゼロじゃなくなってるんですねw　寒いな、と思って太陽黒点数を見ればまたまたゼロが続いている…という。

No.6 回答者： masa2211 回答日時： 2009/11/07 09:44

>(温暖化は)地球上での産生する熱量の増加が原因

地球上での産生する熱量による温度上昇は、ヒートアイランド現象といって、
都市部という非常に狭い（地球規模で）地域の温度上昇はありますが、
地球全体の温度を上げるまでには至りません。
また、生産した時だけ温度上昇するかもしれませんが、長期間持続して温度は上がりません。
一方、CO2の効果は累積されるので、長期間持続します。

また、CO2が主犯ではない、という意見もあるけど.....
それって、ただ単に、「長期的平均気温が上下する要因にはCO2以外にもいろいろある」
と言っているに過ぎません。
・いろいろな要因を全部考えたらどうなるか。
が問題。
で、
シミュレーションの結果、昔の気温の変化は、CO2以外の要因で説明できる。しかし、近年の温度上昇は、CO2をパラメータに取り込まないと
説明できない。
というのが現時点での結論です。

また、
・地球上での産生する熱量
も、あまりに小さいので取り込んでないでしょう。
※でも、数値で算定できる項目だから、ひょっとすると取り込んでいるかも。

つまり、
・地球温暖化の原因はCO2ではない。
と主張の主張がある程度受け入れられるためには、
CO2をパラメータから外して、なおかつ、CO2ありと同程度に近年の温度上昇が説明できるシミュレーションモデルを
作る必要がある。
そこまでやって、ようやく互角の議論ができる、といったところ。
つまり、「CO2をパラメータに取り込んだシミュレーション結果」
というのは研究者にとっては事実上の決定打であり、こういうシミュレーションモデルが
発表され、複数機関で検証され、かつ、CO2をパラメータから外すとどうしても説明できない
ということは、「現時点のCO2説のかたたち」により、チェック済です。
その結果、CO2懐疑派のほとんが寝返りました。

このときの注意事項。
懐疑派の言う
＞事実かどうかも証明されていない
とは、たいてい、メカニズムが明確化されることを指します。
シミュレーションはそうではありません。
メカニズムが明確化されようが知ったこっちゃない。係数（＝現実に合うよう、半分理論、半分経験）で逃げる（笑）。
とにかく、事象にあうようパラメータが設定できればよい。
　※この結果、全く異なった計算モデルで説明できてしまうことがありうる。
そして、そこまで条件をゆるめても、
・CO2をパラメータから外すと、近年の温度上昇の説明がつかない
　（CO2以外のパラメータの係数は好き勝手に設定してよいことになる。
　　勿論、完全解明済み物理事象に適用するのは反則。）
ですから、係数を自由に設定できるのは、懐疑派に有利に働きます。
それでも、CO2をパラメータから外すと説明できないのです。

＞クリーンエネルギーや原子力を使えばそれで解決するといった問題なのか疑問
まあ、これはこれで問題を含んでいるというか....
京都議定書は、1990年当時のCO2排出量に抑えるということであって、
これが現実となっても、CO2は今後増加し続けることを意味します。
また、たとえ化石燃料の使用を一切止めても、一度増えたCO2はそのまままです。
ゆえに、
産業革命の頃までCO2を減らしてはじめて地球温暖化は止まる（現状維持という意味であり、元にもどるわけでない。）
であって、誰もそんなことまで考えていないです。

No.5 回答者： haniwa3 回答日時： 2009/11/07 01:52

温暖化が起こっているのは事実ですが、ＣＯ２が原因とは言えないようです。

というのも、ＩＰＣＣが発表するモデルは、最初からＣＯ２が原因になるよう設定されたもので、「ＣＯ２を原因にしたい特定勢力の意図」を感じます。（詳しくは参考サイトに）

温暖化は、特定の何かが原因というよりも、自然現象も含めた様々な要因が働いて起こっているものだと思われます。当然、それらの要因の中に人為的な自然破壊（森林伐採や大気汚染）は含まれるため、人類として手を打たねばならないのは間違いありません。

しかし、現状の国際レベルの政策はＣＯ２ばかりを対象にしていますが、これは問題の本質から遠ざかるものだと言えます。事実かどうかも証明されていない言説に基づき、大量の予算が動いているという現状は憂うべきものでしょう。

参考URL：http://www.rui.jp/ruinet.html?i=200&c=600&t=6&k= … http://www.rui.jp/ruinet.html?i=200&c=600&t=6&k= …

No.4 回答者： aburakuni 回答日時： 2009/11/06 14:29

二酸化炭素増加と温暖化の後先等については、参考URLにある論議を読んで下さい。

金星の話がありましたが、地球自体も原初の大気は窒素・二酸化炭素・水蒸気が主な成分で、温室効果で暗く熱い状態でした（科学雑誌等に良く挿絵がありました）。
原始的生命が発生して以来、超長期に亘る光合成の結果が今の酸素20%であり、過去のCO2の片割れは化石燃料～我々の体までに分配されています。
砂漠等の環境を見れば判る様に、熱は大気だけでは直ぐ放射されて無くなって行きますし、大気圏や水圏（海）の分量はリンゴの皮程度で薄っぺらなもので、それ自体に蓄えられるものは知れています。
地球上のエネルギーの大半は元々太陽光から得られたもので、それはミニ太陽とも言える木星以外の惑星を見れば明らかです。

参考URL：http://www.cneas.tohoku.ac.jp/labs/china/asuka/k …

No.3 回答者： Tacosan 回答日時： 2009/11/06 12:21

実は温暖化と二酸化炭素の関係は非常に難しく, 「温暖化の原因は二酸化炭素だ」と断定するには至っていないはずです.

地質年代レベルで考えると「温暖な時代には二酸化炭素が多い」とすら言えない....

No.2 回答者： fujiyama32 回答日時： 2009/11/05 18:12

温暖化にについては、次のURLをクリックしてパンフレット(全文版)をダウンロード

して下さい。
温暖化について、種々の解説(図解付)が記載されていて参考になると思います。

[環境省/STOP THE 温暖化 2008]
http://www.env.go.jp/earth/ondanka/stop2008/inde …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
現在国の方針の元となる温暖化の考え方がわかりとても面白いのですが、
システムの一環としてのCO2は理解できるのですが、
CO2が原因であるということが前提となっており、理由がいまいちはっきりしないように感じます。
フィードバックも生物が多くもつようなネガティブな系でなく増幅作用として働いているというのも興味深いが、
増幅作用だけでは過去にあった気温変動でも進行しすぎるのでは、ネガティブな系も存在なんかも存在するのでは等と考えてしまいます。

お礼日時：2009/11/05 20:17

No.1 回答者： tpg0 回答日時： 2009/11/05 16:18

地球の双子星と言われる、金星の大気はCO2が大半と言われてます。

大気の温度は平均400゜Cだそうです。夜間の放射冷却が、ほとんど無いからだそうです。
太陽に最も近い水星でも180゜Cと言われてますから、金星の二酸化炭素の温室効果が、いかに凄まじいか物語っていると思います。
太古の金星は、ここまで熱くなかったと想像されてます。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
確かに金星の例は面白く、思わずwikiを見てしまいました。
大気の循環があり、とても興味深いモデルではありますが、
金星は極めて気圧が高いため単純に考えて、
地球レベルの気圧となる高度においては75度になり何とも微妙な感じに。
さらに言えばより温室効果の高いと言われる水蒸気も地球のほうが多くさらに良くわからなくなりました。
しかし他の惑星をモデルに取るというのは非常に参考となるものでした。

お礼日時：2009/11/05 19:43