雲の変化は地球温暖化を悪化させるでしょうか？今日は座って雲が上がるのを眺めましょう

晴れた空の下で日光浴をしているとき、私たちは頭上の雲が静かに地球の気温に影響を与えていることに気づかないかもしれません。

雲は地球の気候を調節する上で複雑かつ重要な役割を果たしています。科学者たちは雲の放射フィードバックメカニズムについて多くの研究を行ってきました。 2024年12月にサイエンス誌に掲載された研究では、地球上の低層雲の総量が急激に減少し、太陽光を反射する能力が徐々に弱まり、それが地球温暖化を悪化させていると指摘された。 2025年1月、ネイチャー誌に掲載された研究では、雲の変化が地上への長波放射を弱め、地球温暖化の傾向をある程度緩和できると指摘された。

画像出典: サイエンス

では、雲は地球の気候の調節にどのように貢献しているのでしょうか?今日は世界気象デーです。一緒に雲の謎を解き明かしましょう。

01 雲の気候への影響：「日よけ」と「保温ブランケット」の両方

雲は最も洗練された気候調節システムであり、2 つの主な相反するメカニズムを通じて地球のエネルギーバランスに影響を与えます。具体的には：

（１）冷却効果

雲の量は気温に大きな影響を与えますが、その重要な影響の 1 つは冷却効果です。たとえば、小さくて密度の高い水滴で構成された低層の雲（層積雲や積乱雲など）は、地球の「日よけ」のように、太陽の短波放射の 30% ～ 60% を反射します。積乱雲のアルベド（注：地球が太陽放射を宇宙に反射する能力）は約 0.9 と高く、これは積乱雲に当たる太陽放射のほとんど（90%）が宇宙に反射されることを意味します。この「パラソル効果」は、地球のエネルギー吸収を効果的に減らし、地表温度を下げることができます。

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（２）温室効果

高層の雲（巻雲など）は氷の結晶で構成されています。氷晶の光学特性と大気の垂直構造の影響により、太陽の短波放射をほとんど反射・吸収しませんが、長波放射の吸収能力は液体雲の 3 倍以上です。それらは地表から放射される大量の長波放射を吸収し、地面に熱を再放射します。この温室効果は、低層の雲など夜間に特に顕著になり、低層の雲も夜間に地上に長波放射を放射し、まるで地球を「保温ブランケット」で覆っているかのようです。これは、冬の曇りの朝や雲のない朝にはっきりと感じられます。夜には星が輝き、空には雲がないとき、朝は異常に寒くなるのが普通です。しかし、夜に厚い雲が覆うと、朝の気温は穏やかになります。これは雲の温室効果の現れです。

全体的に、この二重放射特性により、雲は地球のエネルギーバランスの「動的調整器」となります。

02 雲は地面が受ける熱の量を減らすことができるのに、なぜ実際に地球温暖化を悪化させる可能性があるのでしょうか?

研究によれば、地球の雲量は10年ごとに約1.5%の割合で減少しているそうです。この一見小さな変化が連鎖反応を引き起こす可能性があります。一般的に言えば、雲の全体的な冷却効果は温室効果よりも大きいですが、気候変動と人間の活動は雲の形成と消散に静かに影響を及ぼし、さらに雲の放射フィードバックメカニズムを通じて雲の気候に対する調節効果に影響を与えています。

研究によると、低層の海洋雲の量が急激に減少すると地球のアルベドが減少し、地球温暖化が悪化することが明らかになっています。減少の理由をさらに調査したところ、一方では、雪と海氷が継続的に溶けたことにより、低高度の雲の形成に必要な水蒸気と冷却条件が変化したことが明らかになりました。一方、大気質の最適化により雲凝結核が減少しました。さらに、自然の気候変動によって引き起こされる大気循環や海流パターンの変化も、低高度雲の形成と分布に影響を与えます。

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一般的に、雲の動的変化は自然要因と人為要因の両方の影響を受け、雲の形成と消散のメカニズムは複雑で相互に関連しています。

産業革命以降、温室効果ガスの排出量は増加しており、二酸化炭素とメタン濃度の上昇がそれぞれ層積雲と巻雲の形成に影響を与えていることが研究でわかっています。人為起源エアロゾルの排出は雲の量と雲の寿命に影響を与えます。都市化によってもたらされる土地利用の変化は、地表アルベドと蒸発散を減少させ、雲の形成を阻害します。

03 雲はなぜ気候予測において最も不確実な要素の一つと考えられているのでしょうか?

雲の構成と雲内の物理的プロセスは複雑であり、雲の変化の観測は常に大きな課題であり、これらすべてが雲のフィードバックメカニズムの研究を困難にしています。現代の気候モデルは台風の進路を正確にシミュレートできるが、今後数十年間の気候変動を予測するために現在使用されている全球気候モデルは主に大気力学方程式に基づいており、雲の正確な変化を正確にシミュレートすることが困難であり、雲が気候温暖化に与える影響の予測は不確実性に満ちている。地球温暖化は雲の変化を引き起こし、雲の放射フィードバックメカニズムを通じて気候にさらなる影響を与えます。しかし、現在のモデルでは、これらのフィードバックが気候温暖化にどの程度影響するかについて、大きく異なる予測が出ています。

科学者たちは長年の努力の結果、雲の放射シミュレーションの精度の向上にかなりの進歩を遂げました。観測データの観点からブレークスルーを模索している科学者もいます。雲の物理的特性の複雑な測定に頼るのではなく、雲や長波放射を反映できる電磁波の波長データを使用して物理プロセスを分析します。

しかし、「雲の変化が気候に及ぼす複合的な影響」という疑問に完全に答えるにはまだ長い道のりがあり、科学者たちはさまざまな角度からこの問題に取り組むために協力しています。例えば、霧箱装置を通じて雲の微物理学の研究を行ったり、高解像度の気候モデルを開発して大気の状態をシミュレートし、予測精度を向上させることができます。機械学習アルゴリズムは、クラウド解析モデルに基づいてサポート役を果たすこともできます。さらに、近代的な総合気象観測システムの開発により、より正確な雲データも提供され、地球の放射バランスの研究に強力なサポートが提供されます。

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04 結論

雲の物語は、気候システムが私たちが想像するよりもはるかに複雑で脆弱であることを教えてくれます。私たちはこの青いドームを守るために協力する必要があります。なぜなら、すべての雲が地球の未来の息吹を運んでいるからです。

国民はクリーンエネルギーを利用して化石燃料の燃焼を減らし、低炭素の移動手段を選択し、炭素排出量を減らし、温室効果ガスの濃度を下げて雲、特に低雲の消散を遅らせることができます。環境保護政策を支援し、エアロゾル排出抑制を促進し、雲の微物理プロセスのバランスをとる。気候に対する意識と意識的な行動を高め、体系的な気候ガバナンスを推進します。

著者：崔国輝、中国気象局気象宣伝科学センター記者（中国気象通信社）

査読者：中国科学院大気物理研究所研究員、モンスーンシステム研究センター副所長 魏 克

制作：中国科学普及協会

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