ノーベル物理学賞2021

 今年のノーベル物理学賞が，Syukuro Manabe（米），Klaus Hasselmann（独），Giorgio Parisi（伊）の３名に決まり，ニュースは予想通り（米国籍でも）日本人の眞鍋淑郎さん（1931-）の話題で集中している。NHKでは，最近心配されている日本の科学技術力の低下と結びつけつつ，それを跳ね飛ばす成果だ的なストーリーを組み立てていた。米国で研究基盤を築いた人が1960年代後半に成し遂げたことを，現在の日本と結ぶのはかなり無理筋だと思うけど。

で，あらためてノーベル賞のページを見てびっくりした。全体が環境問題の話なのかと思っていたら，なんとG. Parisi（1948-）が入っている。いや統計物理学が専門でなくても，Parisi-Wuの確率過程量子化は目にしている（スピングラスのレプリカ対称性の破れの方は知らなかった）。なんだこの組み合わせは，と思ってよく見れば，"for groundbreaking contributions to our understanding of complex systems" となっている。小林・益川・南部のときもちょっと驚いたがその比ではない。

複雑系といえば大気運動に端を発するローレンツアトラクタがカオスの先駆けのように扱われているのでまああながちおかしくないのかもしれない。選考委員会による受賞理由説明は次のような組み立てになっていた。

FOR GROUNDBREAKING CONTRIBUTIONS TO OUR UNDERSTANDING OF COMPLEX PHYSICAL SYSTEMS

I. INTRODUCTION (1.5p)

　A. Instability and nonlinearity underlie multiscale complexity and stochasticity

　B. Stochasticity and Disorder Imply Predictability

II. CLIMATE PHYSICS: BACKGROUND AND HISTORY (0.5p)

III. DEVELOPMENT OF MODEL HIERARCHIES (5.5p)

　A. Energy balance models

　B. Generalized Deterministic Energy Balance Models (EBMs)

　C. The Emergence of Numerical Climate Models

　D. Stochastic Theories

IV. USING OBSERVATIONS TO TEST MODELS (1p)

　A. Fingerprinting

V. THE VASTNESS OF THE LANDSCAPE OF DISORDER (2.5p)

　A. Replicas, Spin Glasses and Frustration.

　B. Solving the Replica Symmetry Breaking Problem

　C. Applications and Implications

VI. SUMMARY

賞金の1/2を占めるParisiについては 2.5p程度の控え目な記述だった。やはり物理学に基づくシミュレーションとはいえ，気象学（地球科学）の人達が物理学賞に入るというのは結構インパクトが 大きいので丁寧な説明が必要だったのだろうか。IPCCについての言及も当然あるが，2013年のものであり，今年示された人為的気候変動の確立ということが大きく影響したわけでもないかもしれないが。

図：真鍋淑郎の気候モデル（ノーベル財団より引用）

第二室戸台風

1961年の9月16日に第二室戸台風が日本に上陸して四国・近畿・北陸を縦断した。当時，小学校２年だったが，金沢を通過したのは夜だった。父親が出張で不在であり，父の友人の七野昭治さんが家は大丈夫かと見に来てくれた。雨戸を閉め，台所などの窓を木の板でカバーしていたような気もするが，正しい記憶かどうか。停電になった暗い家の中で母親がバタバタしていた。小学校２年生にはいかんともすることができない。Wikipediaの情報を整理して下記に再掲するが，第二室戸台風はなかなか大きな台風だったようだ。

上陸直前気圧（hPa）の低い台風・・・（陸上での中心気圧の最低値ではない）
1 第2室戸台風 925 1961年 室戸岬西方
2 伊勢湾台風 929 1959年 潮岬西方
3 平成5年台風第13号 930 1993年 薩摩半島南部
4 ルース台風 935 1951年 木野市付近
5 平成3年台風第19号 940 1991年 佐世保市南
5 昭和46年台風第23号 1971年 大隅半島
5 昭和40年台風第23号 1965年 安芸市付近
5 昭和39年台風第20号 1964年 佐多岬
5 昭和30年台風第22号 1955年 薩摩半島
5 昭和29年台風第5号 1954年 鹿児島県西部

最大風速（m/s）の大きな台風・・・（最大瞬間風速ではない）
1 昭和40年台風第23号 69.8 1965年 室戸岬
2 ルース台風 69.3 1951年 細島
3 ルース台風 67.1 1951年 佐田岬
4 第2室戸台風 66.7 1961年 室戸岬
5 昭和29年台風第13号 65.0 1954年 都井岬
6 洞爺丸台風 63.3 1954年 神威岬
7 第2宮古島台風 60.8 1966年 宮古島
8 洞爺丸台風 58.8 1954年 佐多岬
9 昭和45年台風第10号 57.5 1970年 土佐沖ノ島
10 昭和5年台風 57.0推定 1930年 南大東島

（注）地球温暖化・気候変動によって近年台風の威力が増大しているという説は必ずしも正しくないかもしれないことが，上記の記録から見て取れる。

台風の運動エネルギー

（台風の重さからの続き）

前回は台風の質量と並進運動エネルギーを求めた。次に，台風の重心に対する風の回転運動エネルギーを見積もってみる。そのために，台風の風速分布を調べてみると，中心から50kmあたりをピークとして台風の外側に向けて緩やかに，中心側にむけて急速に減少している。そこで，半径 $R$[m]，高度 $h$[m]の台風の平均風速を中心からの距離$ r$[m] の関数として，$v(r)=60(1-r/R) $[ m/s]とモデル化する。中心では過剰に，周辺では過小に評価している。

これを用い，空気の密度を $\rho = 1$ [ kg/m^3] とすると，回転の運動エネルギー$T_R$は，$\int_0^R \rho \pi h r v(r)^2 dr = 5 \pi h R^2 $[J]より，R=500km  h=10km の場合，$T_R$=4×10^16 [J]となり，前回求めた並進運動エネルギー5×10^16 [J]と同じオーダとなった，というかかなり粗い見積もり。これらを加えた台風の風の運動エネルギーは 10^17[J]である。

さて，インターネットでこれがリーズナブルかどうか調べてみようとしたが，台風の運動エネルギーについてのわかりやすい情報はほとんどない。どういうことか。日本科学協会の立方体地球には台風ができるの？に，台風の運動エネルギーは10^18[J]とあった。まあまあ正しかった。

Wikipediaにはエネルギーの比較というページがある。日本語版には地震の記述はあるが，台風はない。しかし英語版の Orders of magnitude (energy) には，"Energy released in 1 day by an average hurricane in producing rain (400 times greater than the wind energy)" が 5×10^19 [J]とあるので，風のエネルギーは 10^17 [J] でほぼほぼあっているのかもしれない。

台風の重さ

台風とは，熱帯の海上で発生する低気圧（熱帯低気圧）のうち
（１）北西太平洋（赤道より北で東経180度より西の領域）または南シナ海に存在し，（２）低気圧域内の最大風速（10分間平均）がおよそ17m/s以上のものを指す。

気象庁の台風の大きさと強さの解説ページによれば，最大風速の大きさの範囲によって，台風は，無印（17m/s以上33m/s未満），強い（33m/s以上44m/s未満），非常に強い（44m/s以上54m/s未満），猛烈な（54m/s以上）の４段階に分類される。また，風速15m/s以上の半径を基準とする大きさは無印（500km未満），大型＝大きい（500km以上800km未満），超大型＝非常に大きい（800km以上）の３段階に分類される。

そこで，台風の半径を500km高さを10kmとすると，その体積は，10^6 km^3となる。空気は1Lで1.25gだから1m^3で約1kg 1km^3で10^9 kgであるから，台風の領域に含まれる空気の全質量は10^15 kgとなる。１辺が10kmの水の質量と同じくらいだ。

実際には空気だけの塊でなく凝結した水蒸気（雲）混じりの流体だが，飽和水蒸気圧は気圧の数%のオーダーなので，ほぼ空気の塊とした質量と変わりがないと思われる。台風の中心が時速36kmで運動しているならば，台風の重心の並進運動の運動エネルギーは5×10^16 Jとなる。

（台風の運動エネルギーに続く）

地球温暖化（２）

地球温暖化（１）からの続き

これに対して，様々な批判的な論説が現れている。もちろん，昔から地球温暖化に関する懐疑論があったが，一周回ってリニューアルしているということか。

・長周新聞：気候変動サミットと「温暖化論」の破綻　モンスター化したIPCC（2019）
・中村元隆：気候科学者の告白　地球温暖化説は未検証の仮説（2019）
・ジョン・クリスティ：熱帯の空−気候危機論への反証−（2019）
・リチャード・リンゼン：科学を無視した地球温暖化議論（2016）
・山田耕一：素人による素人のための地球温暖化懐疑論（2016）
・深井有：地球はもう温暖化していない−科学と政治の大転換へ−（2015）

自分のスタンスは昔からはっきりしていて，明日香壽川や江守正多の議論は，赤祖父俊一や丸山茂徳らのそれより信用できないというもの。でも気象学の先生に聞いたら二酸化炭素濃度の増加による温暖化の進行はほとんど正しいとのことだった。まあ，これに便乗した某Ｋさんによる理科教育・環境教育の二酸化炭素の温暖化効果を確かめる実験の方は，ほとんど否定されているんだけれど。

ということで，金星大の惑星に地表面で90気圧の窒素を充填したときの温度構造が説明したい。

P. S. 中村さんの上記資料には，NHK出演後に海洋研究開発機構からコラムの原稿依頼があったとある。「2014年1月上旬に北米を襲った大寒波について」というタイトルで寒波の原因が温暖化であるとの説を否定している。なお，リチャード・リンゼンは中村元隆の博士課程アドバイザーの一人。

地球温暖化（１）

京大総長の山極壽一は，京大の吉田寮問題，立看問題や折田先生像的問題でなかなかの対応をしていて頭がいたい。山極は日本学術会議会長の職にあるが，この度「地球温暖化問題に対する緊急メッセージ」というのを会長談話として出していた。9月の国連総会における「国連気候行動サミット」の直前に連帯のメッセージとして出したもののようだ。

温暖化の原因は人間の活動にあると断定したところから議論が始まり，2040年度に産業化以前から比べて地球平均気温が1.5度上昇するというシミュレーション結果から，「1.5度目標」というキーワードを強調している。1.5度の意味については，甲斐沼美紀子による「IPCC 1.5°C特別報告書 を読み解く」がある。

環境省のIPCC第５次評価報告書の概要−第１作業部会（自然科学的根拠）−のような政策的プレゼンテーション資料をみていると，グレタ・トゥーンベリがもうこれは絶対だ思うのも無理はない。

なお，典型的な２つの議論は次にみられる。
・地球温暖化懐疑論批判（明日香壽川他 2009・・・住明正は表に出ないってことか）
・地球温暖化懐疑論批判の誤謬（近藤邦明 2010）

地球温暖化（２）に続く