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高校1~高校2年生 (15-17歳)

地学基礎 気候変動 わかりやすく

Climate Change

気候は日々の天気ではなく 30 年以上平均した大気の状態で、産業化のあと化石燃料を燃やして大気中の CO₂ が増えたことで、世界の平均気温は約 1.1 °C 上がりました。 温室効果ガスは地表が出す赤外線を吸収して再び放出し、地球を暖かく保っています。温室効果ガスがまったくなければ、平均気温は約 -18 °C にとどまっていたはずです。 ミランコビッチ・サイクルのような自然の要因も気候を変えますが、数万年かけて起こるので、ここ数十年の急な温暖化は人間が増やした温室効果ガスで説明されます。 図で年を動かすと、CO₂ 濃度と気温がいっしょに上がるようすと、2020 年のあと排出を減らすかどうかで二つに分かれる見通しを見ることができます。

地球は暖かくなっている

🌡️ 気候変動とは何か
①気候は、ある地域の気温や降水量などの大気の状態を 30 年以上平均したもので、日ごとに変わる天気とはちがう
②産業革命のあと、石炭や石油などの化石燃料を大量に燃やしたことで、大気中の CO₂ 濃度は約 285 ppm から 2020 年には約 413 ppm まで増えた
③同じあいだに、世界の平均気温は 1850 ～ 1900 年の平均より約 1.1 °C 上がった（2011 ～ 2020 年の平均）
④気温の上昇とともに、海面の上昇、猛暑や集中豪雨のような極端な気象、生態系の変化があらわれている

CO₂ 濃度と気温の変化

2020年
💡 グラフから読みとること
①上の段の CO₂ 濃度と下の段の気温偏差は 1850 年のあといっしょに上がり、1950 年ごろから上がる速さが増している
②2020 年までのオレンジの線は観測値で、そのあとの二本は、これから温室効果ガスをどれだけ出すかによる予測である
③排出を大きく減らす低排出の道すじでは 2100 年ごろの上昇は約 1.8 °C で止まるが、排出が増えつづける高排出の道すじでは約 3.6 °C まで上がる
④どちらの道すじでも 2030 年代はじめに 1.5 °C の線をこえることから、すでに出した CO₂ の影響が長く残ることがわかる

温室効果

温室効果のしくみ
太陽放射 → 地表があたたまる → 地表が赤外線を放出 → 温室効果ガスが吸収して再び放出 → 地表がさらにあたたまる
温室効果ガスがなければ世界の平均気温は約 -18 °C で、いまは約 15 °C である

おもな温室効果ガス

温室効果ガスの種類と発生源
CO₂（二酸化炭素）
化石燃料の燃焼、森林の破壊
増えた量がもっとも多く、温暖化への寄与が最大
CH₄（メタン）
水田、家畜の消化、湿地、天然ガスの漏れ
同じ質量なら 100 年で CO₂ の約 28 倍
N₂O（一酸化二窒素）
窒素肥料、工業の過程
同じ質量なら 100 年で CO₂ の約 270 倍
CFCs（フロン類）
かつて冷媒やスプレーに使われた。オゾン層も壊すため、いまは製造が禁止されている
同じ質量なら CO₂ の数千倍以上

ミランコビッチ・サイクル（自然による気候変動）

ミランコビッチ・サイクル
公転軌道の離心率（約 10 万年）＋ 地軸の傾き（約 4 万 1 千年）＋ 歳差運動（約 2 万 6 千年）
地球が受ける太陽エネルギーの季節や緯度による分布が周期的に変わり、氷期と間氷期がくり返される
🔬 自然の要因と人為的な要因
①自然の要因にはミランコビッチ・サイクル、大きな火山の噴火、太陽活動の変化があり、火山と太陽は数年から数百年、ミランコビッチ・サイクルは数万年かけてはたらく
②人為的な要因には温室効果ガスの排出、森林の破壊、都市化があり、数十年から数百年のうちに影響をあたえる
③ここ数十年、太陽活動はほとんど強まっていないのに、気温は急に上がった
④そのため、いまの温暖化は自然の要因だけでは説明できず、人間が増やした温室効果ガスがおもな原因とされる

例題と過去問で確認

例題 1
大気に温室効果ガスがまったくなければ、地球の平均気温は約何 °C になるか。（いまは約 15 °C）
1
温室効果ガスは、地表が出す赤外線を吸収して再び放出し、地表をあたためる。
2
温室効果ガスがなければこの保温のはたらきがなくなり、地球が受けとる太陽エネルギーと出すエネルギーがつり合う温度、約 -18 °C まで下がる。
▸ 約 -18 °C
温室効果そのものは、生き物がすめる環境をつくる自然の現象である。問題になるのは、人間が温室効果ガスを増やして強めた部分である。
例題 2
ここ数十年の急な気温上昇を、ミランコビッチ・サイクルで説明できないのはなぜか。
1
ミランコビッチ・サイクルは、数万年から 10 万年かけてごくゆっくりはたらく。
2
最近の気温上昇は数十年のうちに起こり、CO₂ が急に増えた時期と重なるので、人為的な原因と考えられる。
▸ はたらく時間の規模がちがう。ミランコビッチ・サイクルは数万年、最近の上昇は数十年の規模である
自然の要因と人為的な要因を見分けるときは、変化がどれだけ速く起こったかと、何と時期が重なるかをあわせて見る。
韓国修能 類題
気候変動と温室効果についての説明として正しいものはどれか。
①気候とは、その日その日の大気の状態のことである
②CO₂ は増えた量が多いので、温暖化にもっとも大きく寄与する温室効果ガスである
③温室効果は人間がつくり出した現象である
④ミランコビッチ・サイクルのうち、離心率の周期は約 2 万 6 千年である
⑤温室効果ガスがなければ、地球はいまより暑くなる
▸ ② CO₂ は増えた量が多いので、温暖化にもっとも大きく寄与する温室効果ガスである
1
メタンや一酸化二窒素は分子一つあたりの効果は大きいが、増えた量が圧倒的に多い CO₂ が温暖化全体にもっとも大きく寄与する。
2
気候は 30 年以上の平均の状態であり（①）、温室効果はもともと自然の現象で（③）、離心率の周期は約 10 万年であり（④）、温室効果ガスがなければ約 -18 °C まで寒くなる（⑤）。

まとめ

気候変動の要点
化石燃料の燃焼 → CO₂ の増加 → 温室効果の強まり → 地球温暖化
気候は自然の要因でも変わるが、最近の急な温暖化のおもな原因は人為的な温室効果ガスの増加である
🎯 試験ポイント
①温室効果は、温室効果ガスが地表の赤外線を吸収して再び放出し、地表をあたためる自然の現象で、問題は人間がそれを強めたことである
②おもな温室効果ガスは CO₂、CH₄、N₂O、CFCs で、増えた量がもっとも多い CO₂ が温暖化にもっとも大きく寄与する
③ミランコビッチ・サイクルは離心率（約 10 万年）、地軸の傾き（約 4 万 1 千年）、歳差運動（約 2 万 6 千年）である
④地球温暖化の影響として、海面の上昇、極端な気象、生態系の変化があらわれる
⑤温室効果がなければ、世界の平均気温は約 -18 °C になる
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