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ホッケースティック曲線にまつわる問題点(その4)

ー「甘い罠」か「手品」か?


横浜国立大学環境情報研究院・名誉教授


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前回:ホッケースティック曲線にまつわる問題点(その3)

「甘い罠」は続いている

 このようなデータの誤用は、あまりにも明確である、以後の研究者は肝に銘じて間違いを繰り返すことはないだろう、と思うのは常識人である。しかし現実には、同様な論文が次々と産出されたのである。
 そのため、「20世紀の高温」を示す論文が出るたびに、マッキンタイヤはその原因を探り、Climate Auditに記事を書き続けてきた。そのいくつかを紹介しよう。
 例えば、「温度の上下逆転」の間違いはかなり普遍的らしく、マンらのHS曲線を批判して信用が高いモバーグの解析にも残念ながら見られる。


図14. モバーグの気温再構成データと、ビーバーの毛皮の交易などとの関係(文献19より)。

 図14は、モバーグらが年輪試料に頼らずに作成した気温再構成データと、社会的な事象との関係である。1000年頃の中世温暖期(MWP)にはバイキングがグリーンランドに達して集落を開いたが、気温が低下するとともに撤退を余儀なくされたという歴史や、冷涼な気候となった小氷期(LIA)にはアメリカ大陸とのビーバーの毛皮の交易が盛んになったということなどがうまく説明できる。
 しかし、このモバーグらのデータにも問題がある、というのは驚きである。図15に、モバーグらが用いた気温代替データを示す。

図15. モバーグらが使用した代替気温指標(文献20)。図15. モバーグらが使用した代替気温指標(文献20)。[拡大画像表示]

 11番の指標は、アラビア海の海底コアの解析による海表面温度だが、このままなら20世紀は温度が高いと判断される。5番のサルガッソー海のデータとも似ており、一見すると問題はなさそうである。しかし、近隣の海域データでは温度はむしろ下がっていることが分かっており、結局、モバーグらが間違えてデータの上下を逆転させたということなる。このような指標データは、よく調べないととんでもない間違いをしてしまうので、本当に要注意である。

図16. PAGES2K (黄色線、文献21)とハニジェルヴィら(赤線、文献22)の北極圏気温再構成データ(文献23の図を改変)。図16. PAGES2K (黄色線、文献21)とハニジェルヴィら(赤線、文献22)の北極圏気温再構成データ(文献23の図を改変)。[拡大画像表示]

 PAGES2K (文献24)は、過去気温の再構築を目的として多数の研究者が参加しているプログラムで、前述のカウフマンも主要メンバーの一人だが、図16に示したデータによると、2000年の気温を2℃近くも高く見積もっている。同じ代替指標データから「正しい」見積もりを行ったハニジェルヴィらとPAGES2Kの結果の違いは、後者が多くの指標の気温を「上下逆転」させていたから、というのがマッキンタイヤの結論である。

「手品」か? 信じられないようなデータの扱いもある

図17. 過去1万年の気温再構成例(文献25より)。図17. 過去1万年の気温再構成例(文献25より)。[拡大画像表示]

 図17は、2013年にサイエンス誌に出た、過去1万年の気温変化データである。図中、右端に位置する「現代」の気温は、1000年前の中世温暖期はもちろんのこと、「気候最適期」と呼ばれる数千年前よりも高くなっている。
 しかし、論文に使われた元データをマッキンタイヤが調べたところ、次のようなことが分かった。例えば、図18に示したデータでは、右端に急激な気温上昇が見られる。これはデータの「端」の処理の杜撰さによるものであることが判明した。


図18. 図17に示したマーコットらの解析に用いられた気温データ(文献26)。


表1. 図18の元データの処理。(文献27)
註) 左端の数字は年号、他の数字は気温(℃)。MD01.2421.splice、850、Nujullaなどは試料データ名。avgは平均。NAは”not applicable (該当なし)”。

 表1で分かるように、1980年までは5種類のデータがあるが、2000年にはデータが一種類(左から2番目、850という名称)しかない。データのない4種類については、2000年にNA (not applicable)と記されている。
 このとき1980年までは全部のデータの平均(avgと表記)が求められており、1980年に対しては-0.84℃となっている。しかし、2000年は試料”850”の温度である0.36℃がそのまま採用されている。そのため、1980年から2000年にかけて、1.2℃という大きな気温ジャンプが生じることになったのである。


図19. データの端を無理に現代に延長した例(文献28)。

 また、図19のように、1000年くらいで終わっているデータを無理に2000年まで伸ばしている例も見つかった。つまり、500年位から1000年くらいまでの気温上昇が、1000年から2000年まで起きたことにされてしまっている。論文には、「元データに特に日付が明記されていないときは、最後の日付を現在とした」とあったが、日付が明記されていても、強引に「現在」にしたようだ。
 このように、データの扱いがまったく杜撰で、解析を信用できないものにしている。やっていることは手品並みだ。結局、過去気温の再構成についての論文では、よほど注意しないと、20世紀気温と過去気温の比較をきちんとできないと考えておいた方が良い。
 これは、正直に見て、気候科学の分野の研究者達が、HS曲線の批判を徹底的にしなかったためであろう。

信用できそうな気温データの例

 では、過去気温の再構成についてのデータは、すべて信用できないのだろうか。幸い、そうでもない。例えば、図16に赤線で示したハニジェルヴィの北極圏データはかなり信用できそうである。
 また、図20に示したのは、熱帯域の海洋で採取された海底コアについて調べられた結果である。

図20. 太平洋の熱帯地方の海水温データ例。aは最近150年間、bは過去2300年(文献29より)。図20. 太平洋の熱帯地方の海水温データ例。aは最近150年間、bは過去2300年(文献29より)。aで赤線は年平均海表面温度、緑は7月~9月の海表面温度。海底コアのデータは、夏季の湧昇流の影響が強く、年平均温度と7月~9月の温度の間になっている。bで青線・赤線・緑線は、同じ個所で採取された長さの異なる海底コアについてのデータ。三角は、火山噴火や放射性同位元素を用いて決定された年代の箇所。[拡大画像表示]

 熱帯地方の海洋の温度は、地球全体の気温に大きく寄与しているので重要である。海底コアを用いて、堆積したプランクトンの殻に含まれるカルシウムとマグネシウムの比の変化から海水温を求めることができる。図20に示した研究の特徴は、海底コアの採取方法を改良し、最近堆積した層を攪乱しないようにして、過去から現在までの海水温が得られるようにしたことである。その結果、著者らは「中世温暖期の熱帯海水温と現在の海表面温度は、誤差範囲で同じだった。」と結論した。
 このような、HS曲線の誤謬から自由になった検討により、地球の気候の歴史が明らかになってくることを期待したい。

太陽の影響も見えてくる

図21. 中国中央部・万象洞の石筍試料から得られたアジアモンスーン強度の変化(緑線)と、太陽活動(黄線)の変化。太陽活動が高いと降水量が増加。17世紀ごろの小氷期には、太陽活動の低下と降水量減少が起きている(文献30より)。図21. 中国中央部・万象洞の石筍試料から得られたアジアモンスーン強度の変化(緑線)と、太陽活動(黄線)の変化。太陽活動が高いと降水量が増加。17世紀ごろの小氷期には、太陽活動の低下と降水量減少が起きている(文献30より)。[拡大画像表示]

 例えば図21は、中国中央部にある万象洞の石筍を同位体分析して分かったアジアモンスーン強度の変化 (δ18Oが指標、緑色線)と、太陽活動の変化(Δ14Cが指標、黄色線)が関係深いことを示しているが、図20の熱帯海洋の海水温変化と比べると、中世温暖期や小氷期に対応した変化をしていて興味深い。
 このような検討から、地球気候に対する太陽の影響や、海洋プロセスの寄与、そして人為的影響の効果が判明してくると思われる。そのためにも、誤ったデータや解析による混迷は徹底的に正さなければならないと考える。

<参考文献>
 
19)
J. C. Varekamp, “The Historic Fur Trade and Climate Change,” Eos, Vol. 87, No. 52, 26
https://www.researchgate.net/publication/248819691_The_Historic_Fur_Trade_and_Climate_Change
20)
https://climateaudit.org/2007/11/19/loehle-and-moberg/
https://climateaudit.org/2014/11/25/new-data-and-upside-down-moberg/
21)
PAGES 2k Consortium, Continental-scale temperature variability during the past two millennia, NATURE GEOSCIENCE | VOL 6 | MAY 2013 |
https://www.researchgate.net/publication/236330093_Continental-scale_temperature_variability_during_the_past_two_millennia
22)
S. Hanhijärvi et al., Pairwise comparisons to reconstruct mean temperature in the Arctic Atlantic Region over the last 2,000 years, Clim Dyn DOI 10.1007/s00382-013-1701-4
http://www.martintingley.com/wp-content/uploads/2013/04/PaiCo.pdf
23)
https://climateaudit.org/2014/10/07/pages2k-vs-the-hanjiharvi-reconstruction/
24)
http://pastglobalchanges.org/science/wg/2k-network/intro
25)
Marcott et al., A Reconstruction of Regional and Global Temperature for the Past 11,300 Years, Science, Vol 339, 1198-1201 (2013)
https://www.researchgate.net/publication/235885717_A_Reconstruction_of_Regional_and_Global_Temperature_for_the_Past_11300_Years
26)
https://climateaudit.org/2013/03/13/marcott-mystery-1/
27)
https://climateaudit.org/2013/03/15/how-marcottian-upticks-arise/
28)
https://climateaudit.org/2013/03/19/bent-their-core-tops-in/
29)
D. W. Oppo et al., 2,000-year-long temperature and hydrology reconstructions from the Indo-Pacific warm pool, Nature, Vol 460, 1113-1116 (2009).
https://www.researchgate.net/publication/26773789_2000-Year-long_temperature_and_hydrology_reconstructions_from_the_Indo-Pacific_warm_pool
30)
P. Zhang et al., A Test of Climate, Sun, and Culture Relationships from an 1810-Year Chinese Cave Record, Science, Vol 322, 940-942 (2008)およびSupporting Online Material
https://www.researchgate.net/publication/23456063_A_Test_of_Climate_Sun_and_Culture_Relationships_from_an_1810-Year_Chinese_Cave_Record
https://science.sciencemag.org/content/sci/suppl/2008/11/06/322.5903.940.DC1/Zhang.SOM.pdf