名古屋大学地球水環境研究センター教授
坪木和久氏

地球温暖化の影響により、年々激しさを増す台風。2013年にフィリピンを襲ったスーパー台風「ハイエン」は、6200人の死者と2万3000人の負傷者を出す大惨事となったことは記憶に新しい。なぜ台風は強大化しているのか?スーパー台風が日本を直撃したらどのようなことが起こり得るのか?その時までに企業は何を備えるべきなのか?スーパー台風に関する研究で著名な名古屋大学地球水循環研究センターの坪木和久教授に話を聞いた。


「スーパー台風」という言葉を日本語で使ったのは、2007年に文部科学省が主催する研究プログラムの研究成果発表が最初だと思います。その後、2013年に「ハイエン」と名付けられたスーパー台風がフィリピンを襲い、甚大な被害が発生。その報道などにより、スーパー台風の脅威が国内にも浸透していきました。 

台風については、一般の方が思っておられるほど解明されていないのが現状であり、予想も難しいものです。近年、コンピュータの発達により、実際の台風をコンピュータにより再現できるようになってきました。今日はそのようなコンピュータのシミュレーション結果により、将来、地球温暖化が進行した場合に台風がどの程度強くなるかをお話します。

温室効果による地球温暖化

地球温暖化について、この問題が言われ始めた当初からそれについて懐疑的な人も多かったことは事実です。しかし、明らかに地球温暖化は進行していますし、今後も進行していきます。そしてそれが100年という短い時間で起きることが地球温暖化の最も大きな問題です。 

地球温暖化を考える上で、まず地球の気温はどのように決まるか考えてみましょう。これは非常に簡単な物理で決まります。太陽からの放射、「太陽放射」が地球の受け取る熱量です。

一方で、地球は赤外放射、すなわち「地球放射」で冷えていきます。詳しい説明は省きますが、これらを式で表して解いてやると、地球の平均気温は-18℃ということになります(図1)。

写真を拡大 (図1)地球の気温はどのように決まるのか

意外と低いですね。これはこの計算に「大気」を考えていないからです。地球の近くで大気がない世界といえば、例えば月です。月には大気がなく、太陽からの距離は地球とほぼ同じです。その月の平均気温は-20℃。つまり大気がなければ平均気温は大体-18℃~-20℃になることが分かります。 

地球には幸いに大気の層があります。もっと言うと、私たちは大気という海の底に住んでいます。普段の生活では大気の重さを感じることはないですが、例えば1㎡の地表に乗っている大気は約10トンです。私たちは10トンの大気の下で暮らしているのです。そのうち約90%が地表から高さ15kmくらいの非常に薄い層に存在しています。つまり、地球の大気は、地表から15km~20kmくらいのところにそのほとんどがあると言ってよいのです。 

 

この大気の存在を考慮して計算すると、地表の平均温度は+30℃となり、地球は生物が存在することができる温度に保たれることが分かります。つまり大気の存在が地球を生物が住める環境にしているのです(図2)。

 

写真を拡大 (図2)大気がある場合地球の気温はどのように決まるのか

さて、現在、二酸化炭素が増えています。二酸化炭素は、地表から出ていく赤外放射を捕まえて大気を暖める性質があります。これがいわゆる、「温室効果」です。地球に入ってくる熱と放射される熱の量は同じなので、大気上端(正確には「有効射出高度」の温度は変わらないのですが、)二酸化炭素による温室効果で地球の表面の温度が上昇していく。これが地球温暖化であり、非常に単純な物理の問題ですので、ここに疑いの余地はほとんどありません。 

図3は、1955年から2000年にかけて、ハワイのマウナロアという山で計測した二酸化炭素の時間変化ですが、1955年には310ppmを少し超えるくらいだったものが、約50年後の2000年には380ppmを超えています。

写真を拡大 (図3)二酸化炭素の増加する様子

また、今年5月には新聞で、世界の二酸化炭素の月平均が400ppmを突破したという報道がありました。発表したのはIPCC(気候変動に関する政府間パネル)で、地球温暖化に関する世界で最も信頼できる情報を出していると考えていい組織です。 

二酸化炭素は第1次産業革命(18世紀半~19世紀)以前には約280ppmだったといわれています。それが1955年ではおよそ300ppmでした。すなわち、現在の400ppmのうち100ppmはその後の急速な人間の活動によって増えてしまったものでもあるということです。 

IPCCによると、産業革命以降の気温の上昇を2度未満に抑えるためには、二酸化炭素をふくむ温室効果ガス濃度を2100年までに450ppmまでに抑え込まなければいけないとしています。つまり残りは50ppmしかないのです。 

気温の上昇2℃に関しても、たかが2℃ではなく、地球全体平均で2℃ですので、場所によってはもっと上昇します。特に南極・北極の高緯度地域では温度が上昇しやすいと言われています。2℃というのは地球全体で環境変化を許容できるギリギリの温度上昇率なのです。

実は縄文時代などは、縄文海進で知られるように現在よりも気温が高かったことが分かっています。地球温暖化も1万年単位であれば許容できても、100年単位で2℃上昇するのはかつて地球が経験したことがない温度変化なのです。

水蒸気はガソリン

地球温暖化による気温の上昇のもう1つの大きな問題は、水蒸気の増加がもたらされることです。水蒸気は気温が高ければ高いほど大気中にたくさん含まれます。ですから、気温が上昇するということはそれに含まれる水蒸気の量が増えることを意味します。

私はよく水蒸気はガソリンと同じだという例えをします。水蒸気というものは大きな熱エネルギーを持っているのです。気象学では水蒸気は熱と等価と考えます。ガソリンは燃やすと化学変化によって熱を出しますが、水蒸気は気体から液体への相変化と呼ばれる物理的な変化に伴って熱を出します。すなわち、水蒸気が増えれば増えるほど大きなエネルギーが放出されることになる訳です。

エネルギーが増えると、それだけ激しい運動が起こり、結果として豪雨をもたらしたり、台風を強化させたりします。また、「集中豪雨」という言葉がある通り、雨は集中する性質があります。集中するということは、逆に降らないところ、すなわち干ばつ地帯が発生することがあり、全体として極端現象が増加することになります。

スーパー台風は地球上で発生する最も強い熱帯低気圧

図4は、風水害などによる保険金の支払い上位10位をまとめたものです。これを見ると、4位と10位以外は全て台風が占めています。保険金支払いは災害の1つの指標なのですが、これから、現代の日本でも台風は風水害の大きな原因の1つであることが分かります。

写真を拡大 (図4)風水害等による保険金の支払い

台風にはきちんとした定義があります(図5)。台風は、西部北太平洋、赤道より北で東経180度(日付変更線)より西の領域、または南シナ海の風速17m/s以上の風速を持つ熱帯低気圧と定義されています。

写真を拡大 (図5)

同じように、東部北太平洋と北大西洋で発生するものが「ハリケーン」、南太平洋とインド洋で発生するものを「サイクロン」と呼んでいます(図6)。日本の気象庁は、台風を風速によって「強い」「非常に強い」「猛烈な」というクラス分けをしています。一方で米国は別の表現をしており、こちらも風速で「Tropical Depression」「Tropical Storm」「Typhoon」「Super Typhoon」と定義し、このうちの「Super Typhoon」の日本語訳がスーパー台風になります。

写真を拡大 (図6)世界の熱帯低気圧の分布

ハリケーンのカテゴリーは1から5までありますが、スーパー台風はおおよそカテゴリー5に相当します。また、過去に記録された最大強度の台風の最低中心気圧は、最大強度のハリケーンよりも低いため、スーパー台風は地球上で発生する最も強い熱帯低気圧であると言えます。

日本にスーパー台風が直撃したら

台風の強さを決める重要な要素の1つが海面水温です。9月を例にとると太平洋上は、現在だいたい29℃くらい、日本付近の海面水温は26℃~28℃くらいです。それが2076年には気温が2℃程度上昇すると予測されており、それに対応して海面温度も2℃ほど上昇します。つまり、太平洋は31℃、日本付近は29℃となり、現在のフィリピンあたりの海面水温が日本まで広がってくると予測されています。

一昨年、フィリピンに上陸した「ハイエン」というスーパー台風は、29℃くらいの海面水温の上を東から西に移動してきて勢力を弱めないままフィリピンに上陸しました。それと同じような海面水温が今世紀後半の日本付近にまで広まるのです。そうなれば、ハイエン級の強さの台風が日本付近まで到達すると考えるのは、大変自然なことといえます。 

では、どのくらい強い台風になるのか。私たちは世界最速のコンピュータである地球シミュレータを利用してシミュレーションをしています。地球シミュレータは1秒間の計算回数が1300兆回というきわめて高速なコンピュータですが、それでも台風の進路や強さの予測の誤差を完全になくすることは難しいのです。私たちは大気の温度や風速、雲、雨、雪などを数値化し、詳細な気象を予測できるシステムとして、「雲解像モデル」とよばれるモデルを開発しています。

これを用いて、1959年に発生した伊勢湾台風の予測実験をしたところ、コンピュータのなかで台風の発生を再現できることができました。実際の気象庁とのデータと比較したところ、ほぼ現実と同じ値を示しました(図7)

写真を拡大 (図7)雲解像モデル

 

その雲解像モデルで、将来の温暖化した気候に発生したスーパー台風のうち日本に上陸したものをシミュレーションしてみました(図8)。上陸直前で中心気圧880hPa、風速は70m/s。風速は海上のもので、陸上はもう少し小さくなります。100mm毎時を超える雨が、台風の目の壁雲に沿って降ると予測されています。そして、この台風は伊豆半島付近に上陸するので、このとき東京湾の高潮は6mを超えると予想されます。将来的には、そのような最悪の事態を想定して防災対策を立てるべきです。

 

写真を拡大 (図8)温暖化気候においてスーパー台風の強度を維持して日本に上陸する台風

我々は地球を子孫から借りているのだ

2009年に台湾を通過したモラコットという台風がありました。この時に台湾南部に降った雨は3000mmを超えています。3mを超える雨が2日間の間で降ったのです。これはちょっと想像を絶する数字です。こんな雨は日本で起きないだろうと思っていましたが、2011年に台風12号が紀伊半島に1800mmという雨をもたらし、100人近い方が犠牲になりました。このようなまさに「メートル級豪雨」が実際に起こるような時代なってきました。 

地球温暖化は疑う余地はありません。現在、未来の温暖化した台風の強度を精度良く求めるための研究を進めています。いまのところの結果では、将来発生が予想されるスーパー台風は最低中心気圧850~860hPa、最大地上風速は80~90m/sに達します。こういったものに対して、ハード・ソフト含めた長期的な防災対策を今から施すことが必要です。今世紀末と言うのは、それほど遠い未来ではありません。まさに自分たちの子や孫の時代です。最後に地球温暖化を考える上で非常に示唆に富んだアメリカの先住民のことわざでセミナーを終わりたいと思います。

「我々は地球を祖先から譲り受けたのではない。子孫から借りているのだ」(百億の星と千億の生命/カール・セーガン/新潮文庫)

(了)