二酸化炭素と気温上昇の関係

こんにちは。大学生です。
先日授業で教授が、
「気温が上がるから空気中の二酸化炭素の濃度が上がる」
と言っていました。二酸化炭素濃度と気温上昇の変遷のグラフも見ました。(そのグラフは上のようなグラフになっていました。)
私はそれまで、
「二酸化炭素が増えるから気温が上がる」
と思っていました。というか、最近の世の中の風潮はそうだと思います。
教授はこうも言っていました。
「温室効果ガスの中に含まれる二酸化炭素の量は数パーセント。しかも人間が出す二酸化炭素は温室効果にほとんど影響していない。」

これは本当ですか？教授というのはたまに極論のような事を言ったりするので・・・。
私は経済学部なので、化学の専門的な言葉はちょっと分からないので、どなたかわかりやすく教えていただきたいです。

No.6 回答者： coralseaco2 回答日時： 2011/07/17 19:21

　「気温が上がるから空気中の二酸化炭素の濃度が上がる」は、氷期と間氷期の気温、炭酸ガス濃度について言えることです。

この時期の気温と炭酸ガス濃度には高い相関がありますが、気温が上がることによって炭酸ガス濃度が上昇します。気温の上昇はミランコビッチ・サイクルで北半球高緯度の日射が増加することによって生じます。
　氷期と間氷期の温度差は7度、炭酸ガス濃度の差は100ppmです。すなわち、0.7度上がると炭酸ガス濃度が10ppm高まるということになります。過去100年で気温は0.7度、炭酸ガス濃度は100ppm増加しました。従って、炭酸ガス濃度の100ppmの増加のうち、温度の上昇による部分は1割です。残りの9割は人為的な炭酸ガスの排出による増加分です。
　温度の上昇による炭酸ガス濃度の増加は海水温が上がって海から出てきたことによると考える人がいますが、それは誤りです。海水のpHは年々、少しずつですが下がっています。このことは海は炭酸ガスの放出源ではなくて吸収源であることを示しています。人為的に排出した炭酸ガスの半分は海と森林等に吸収され、残りの半分が大気中に残っていると考えられています。
　温度の上昇による炭酸ガスの上昇分の10ppmは海から出たものでなくて、陸上の土壌中の有機物や湿地の泥炭の分解が促進されて出てきたものです。

　「温室効果ガスの中に含まれる二酸化炭素の量は数パーセント。」は違っていて、0.039パーセントです。
「人間が出す二酸化炭素は温室効果にほとんど影響していない。」は事実で、IPCCの「人為的に排出した二酸化炭素によって温暖化している可能性が非常に高い」といった内容の報告は誤りです。

　1896年にアレニウスは炭酸ガス濃度が2倍になると気温が5～6度上昇すると主張しました。1865年に炭酸ガスが温室効果ガスであることを発見したチンダルが、1900年頃に実験で炭酸ガス濃度を２倍にしても炭酸ガスによる吸収が増えないことを明らかにし、温暖化炭酸ガス原因説を既に論破しています。当時の炭酸ガス濃度でも既に炭酸ガスによる赤外線の吸収は飽和していて、それ以上に濃度を高めても吸収は増えず、温室効果も高まらないということです。

　温暖化炭酸ガス原因説では、炭酸ガスには温室効果があり、現状よりも濃度が高くなると、炭酸ガスによる地表からの放射の吸収が増えて、地球から宇宙に出て行く放射が減少するから、温度が上昇すると説明されています。しかし、炭酸ガスに温室効果がある所までは合っていますが、その後の部分は間違っています。
　炭酸ガスは、地表からの地球放射のうち、吸収可能な波長15μmの赤外線をものすごく強く吸収します。わずか1mで9割以上、5mで98.4%、10mでは100%吸収します。
http://www.sundogpublishing.com/fig9-13.pdf　1mの空気柱の赤外線吸収率(Petty)
　現在の炭酸ガス濃度は390ppmですから、わずか百分の1の3.9ppmしかなくても、波長15μmの地球放射は1000mの高さまでで全部吸収されてしまいます。ということは、温室効果の大きさはゼロと3.9ppmの間には明らかな差がありますが、3.9ppmと産業革命前の濃度280ppmとの間、280ppmと現在の390ppmの間、390ppmと2倍の780ppmの間に温室効果の差はありません。

　実際に炭酸ガスが吸収できる15μmの波長では、地球放射と同じ大きさの大気放射が観測されていて、地表から上向きに出た地球放射はすべて炭酸ガスに吸収され、周囲の空気を暖めることなく、再放射されて大気放射として地表に戻っています。
http://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke0 …　近藤純正先生のHPの図 3.5
http://www.aist.go.jp/ETL/jp/results/bulletin/pd …　大気放射スペクトル測定例

　15μmの波長では炭酸ガスに吸収されずに宇宙まで出て行っている地球放射は全くありませんから、炭酸ガスの濃度が高くなっても、炭酸ガスによる吸収は増えませんし、温室効果も増しません。炭酸ガスはすでに温室効果を100%発揮済みであり、これ以上の温室効果は発揮できません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1% …　大気通過後の放射スペクトル分布　
　水蒸気と炭酸ガスの吸収波長の地球放射は全て吸収されてしまうため、宇宙まで出て行けない。地表からの地球放射のうち、宇宙まで出て行き、放射冷却を生じるのは、どの温室効果ガスにも吸収されない大気の窓領域の波長の部分のみ。

　炭酸ガスよりもはるかに広い吸収波長域を持つ水蒸気も吸収可能な波長の赤外線を全て吸収し、同じ大きさの大気放射として地表に戻していますから、現在以上に水蒸気濃度が高くなっても、温室効果は増大しません。平たく言うと、15μmの炭酸ガスの吸収波長と水蒸気の吸収波長域では、地表からの地球放射と大気から地表に向かう大気放射が同じ値であるため、放射冷却は全く生じません。大気の窓領域の放射をふさいだ場合（対流圏オゾンの増加）のみ、温室効果が増大します。
　炭酸ガス濃度が増すと、15μｍの吸収波長域が長波長側と短波長側に広がるから、温室効果が高まるとの主張（地球温暖化懐疑論批判、地球温暖化懐疑論へのコメントVer.3）がありますが、それは水蒸気が存在しない架空の世界での話で、実際の空気には炭酸ガスの50倍近い水蒸気が含まれていて、広がるはずの波長域と吸収波長が重なっています。従って、広がるはずの波長域は水蒸気によって既に吸収されてしまっていますから、炭酸ガス濃度が増しても温室効果は高まりません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1% …　大気通過後の放射スペクトル分布（１．で既出）

　炭酸ガスに一度吸収された地球放射は半分が上向きに再放射され、炭酸ガス濃度が増すと、吸収と再放射を繰り返して宇宙へ出て行く距離が増すから温室効果が高まるとの主張がありますが、地表では15μｍについて上向き地球放射と同じ大きさの下向き大気放射が観測されています。
従って、炭酸ガスが吸収して上向きに再放射した分は吸収と再放射を繰り返し、結局、全部下向きになって地表に戻ったことになります。15μｍの地球放射と大気放射の差引はゼロで、宇宙に出て行く放射はありませんから、上記の主張は誤りであることがわかります。

　成層圏のような低温低圧の高空は未飽和だから、炭酸ガス濃度が増すと、温室効果が高まるという説がありますが、人工衛星からの観測では炭酸ガスが吸収可能な波長15μｍ(波数670/cm)について、気温－53度(220K)の成層圏下部からの放射をとらえています。
0.1気圧では、わずか１ｍの空気柱でみると吸収は未飽和でも、実際の成層圏下部の厚みははるかに大きく、数十ｍ、数百ｍの空気柱で考えると、吸収は飽和していますから、炭酸ガス濃度が高くなっても、温室効果は高まりません。
また、地表からの15μｍの地球放射は高さ10ｍ未満で全て炭酸ガスに吸収されていて、成層圏下部まで届いている15μｍの地球放射は存在しません。成層圏下部は－53度の空気に含まれる炭酸ガスが15μmの赤外線を放射する所です。
http://www.warwickhughes.com/papers/barrett_ee05 …
http://www.sundogpublishing.com/fig9-13.pdf　1mの空気柱、0.1気圧での炭酸ガスによる赤外線の吸収スペクトル
http://www.s-yamaga.jp/nanimono/taikitoumi/taiki … 太陽スペクトルと大気の吸収の図　炭酸ガスは高度11kmでも15μmの吸収率100%

　炭酸ガスによる吸収可能な15μmの赤外線の吸収の飽和を無視したシミュレーションにより、炭酸ガス濃度が倍増すると、気温は1.2度上昇するという予測が行われました。
　次に、幅広い吸収波長域を持つ水蒸気による赤外線の吸収の飽和も無視されて、温度が上がると水蒸気の濃度が高まって、温室効果がさらに高まるはずだという正のフィードバックがあることを前提に、炭酸ガス倍増時の温度上昇は、1.5～4.5度とされたのです。これは極めて過大な値です。
　炭酸ガス倍増時の温度上昇は別のいくつかの手法による計算ではいずれも0.4度です。
また、人工衛星による温度と水蒸気・雲の関係の実測では、負のフィードバック効果があったことが分かっています。温度が上がると、水蒸気が増え、雲が多くなって日射をさえぎったり、反射したりして、地表温度を下げる方向に働きます。
http://blogs.yahoo.co.jp/nishiokablog/14779529.h …
　従って、正しくは炭酸ガス濃度倍増時の温度上昇は0.4度未満で、炭酸ガス濃度の上昇による温暖化の問題はもともと存在しないのです。

　温暖化は1900年代後半の、8000年ぶりという極めて活発な太陽活動によるものです。

No.5 回答者： jx7773 回答日時： 2008/07/16 23:16

CO2の温室効果による地球温暖化は長期的に見れば地球の生物環境にプラスに働くので、実際は喜ばしいことなのです。

人類にとっても長い目で見ればより人間らしい生活がおくれるようになる可能性が高いです。

問題は急激な温暖化によって生物層の変化が間に合わず、絶滅種が増え、生物界の多様性が失われて全体的に地球環境が危機にさらされてしまう点です。
人類のみに焦点を絞って考慮しても急激な変化は人類財産に多額の損失を発生させるでしょうし、それまでの人類の生活パターンを維持できなくなり混乱を引き起こします。

しかしその激変期も数百年程度で終結し、以後安定期に入ればまさにばら色の地球環境になるわけでして、そのばら色時代を出来る限り長く持たせるために今こそ大量のCO2を発生させておく必要もまた、有り得る訳です。
将来自由自在にCO2を発生させるのが出来なくなった時代では、地球の高温化による大洋からのCO2の自然排出しか望めませんので。

あなたの恩師・教授の言われた「気温が上がるから空気中の二酸化炭素の濃度が上がる」はまさに正しく、あなたもご覧になった客観データでも明らかでしょう。
しかし留意しなければならないのは、CO2の増加が直ちに地球高温化に影響せず、かなりのタイムラグを経た後に高温化していきます。
また逆に地球高温化が直ちにCO2を増加させるわけではなく、これもタイムラグを経た後に影響が出ます。
総合的に見れば90%の確率で地球温暖化が大気中CO2濃度を上昇させていると考えられます。
この90%の数字は大学生が客観データを総覧したら100人中90人程度はそう考えるという数字です。


ともあれ地球温暖化は短期的に見れば偽善文明に染まった人類には苦しいことでしょうが、長期的に見れば地球環境に寄与します。

No.4 回答者： duket 回答日時： 2008/07/16 19:15

教授はまちがってます。

例えば下のブログに詳しい反論があります。
ちなみに二酸化炭素の量は数%もなく、0.03から0.04%しか、ありません。少ない量でも重要であり、人間が出す二酸化炭素は温室効果に影響しているのは間違いありません。

参考URL：http://goto33.blog.so-net.ne.jp/2008-07-13

No.3 回答者： dipearl 回答日時： 2008/07/16 01:28

半分は本当ですが、半分は間違っています。

気温が上がれば、海水に溶けていた二酸化炭素が大気中に放出されて、大気中の二酸化炭素濃度は上がります。しかし、二酸化炭素濃度が上がると気温が上昇するということも事実です。
つまりこの議論は「卵が先かニワトリが先か」みたいな感じなので、じつはとても難しいんです。

で、世界中にこれを日夜研究している学者がたくさんいます。そして彼らが導き出した結論が「地球の温暖化の原因は、90％の確率で人間が原因」というものです（100人の研究者がいれば90人がそう考えている、ということではありません。いろいろな研究結果を総合して導き出した数字です）。ちなみに「科学の世界」で90％というのは、「一般の世界」で100％というのと同じと考えて差し支えありません。

No.2 回答者： Rice-Etude 回答日時： 2008/07/15 22:46

No.1です。

> ＞気体は温度が低いほうがたくさん水に溶けており、反対に温度が高くなると水に溶けにくくなるという性質があります
>
>それは知りませんでした。高校三年間化学はやったんですけど忘れてしまったんでしょうか・・・。

高校というより小学校の理科での話なので、だいぶ昔になっちゃいますね。

> 補足で大変申し訳ないのですが、ではどうして昨今、こんなにも二酸化炭素について報道や、取り組みなどが盛んなのでしょう？
> 二酸化炭素を減らす努力より、牛の個体数を減らす(メタンガス)努力の方がよっぽど地球の為と思ってしまいます。
> もちろんこの考えが浸透していないというのもあると思いますが。
> 二酸化炭素を減らす努力は無意味なんでしょうか？

ここからは推測でしかないですが、二酸化炭素の削減は人工的な試みで解決できる手法がたくさんあるからだと思います。そして、二酸化炭素を減らす努力は無意味ではありません。

確かにメタンガスは二酸化炭素に比べて濃度あたりの温室効果が21倍と高いのですが、総量的なもので温暖化の影響度は二酸化炭素の方が大きく、また二酸化炭素は燃焼という減少で発生するのでその燃焼を少なくする方向で二酸化炭素の量を減らせる可能性があります。メタンガスの場合、その多くは自然発生であり、さすがに牛や羊の個体数を減らすとなると別な観点の問題（倫理的なもの）が発生すると思います。とは言ってもメタンガスの対策をしていないわけではなく、参考URLにもあるとおり牛や羊のメタンガス発生の仕組み（体内の微生物によるもの）から、その微生物を減らした上で牛や羊がちゃんと育てられるような研究をしています。

ちなみに、総量的な意味で一番温暖化の影響度が大きいのは水蒸気ですが、これは二酸化炭素やメタンガスと違って京都議定書の温室効果ガス削減対象になっていません。これは生物がいる限りどうやっても抑えることが困難だからということで、もし本当に温暖化対策をするなら水蒸気（＋二酸化炭素）の発生源となっている人間を減らすことかもしれませんね。

参考URL：http://wiredvision.jp/archives/200011/2000110208 …

No.1 回答者： Rice-Etude 回答日時： 2008/07/15 22:09

私もうろ覚えなのですが、地球上にある二酸化炭素の多くは水の中（海中を含む）に溶けています。

ここで学生時代の化学を思い出してほしいのですが、気体は温度が低いほうがたくさん水に溶けており、反対に温度が高くなると水に溶けにくくなるという性質があります。よって温度が上昇すれば、水中の二酸化炭素が溶けていられなくなって大気中に出てくることになります。

おそらくその教授はこのことを言っているのだと思います。

この回答への補足

早々回答ありがとうございます。
たぶんそうですね。海がどうって言っていたので。

＞気体は温度が低いほうがたくさん水に溶けており、反対に温度が高くなると水に溶けにくくなるという性質があります

それは知りませんでした。高校三年間化学はやったんですけど忘れてしまったんでしょうか・・・。


補足で大変申し訳ないのですが、ではどうして昨今、こんなにも二酸化炭素について報道や、取り組みなどが盛んなのでしょう？
二酸化炭素を減らす努力より、牛の個体数を減らす(メタンガス)努力の方がよっぽど地球の為と思ってしまいます。
もちろんこの考えが浸透していないというのもあると思いますが。
二酸化炭素を減らす努力は無意味なんでしょうか？

補足日時：2008/07/15 22:15