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「しんぶん赤旗」の記事を中心に、政治・経済・労働問題などを個人的に発信。
日本共産党兵庫県委員会で働いています。

トンガ火山噴火で日本に「気象津波」 海洋機構がスパコンで再現~エネルギー渡す「共鳴」で増幅

2023-01-10 07:11:35 | 科学だいすき
トンガ火山噴火で日本に「気象津波」 海洋機構がスパコンで再現~エネルギー渡す「共鳴」で増幅
2022年1月、南太平洋のトンガ諸島の海底火山の噴火に伴って発生し日本付近で観測された「気象津波」を、スーパーコンピューターによる数値計算で再現することに、海洋研究開発機構(JAMSTEC)の研究チームが成功しました。(中村秀生)

専門家の議論を呼んだ気象津波。今回の研究で、噴火で発生した2種類の大気波動(ラム波・ペケリス波)が水深6000メートルの海洋を通過し海面変動を引き起こしたり増幅したりすることで、8000キロメートルも離れた日本に10~20センチメートルの気象津波をもたらし、沿岸部の地形効果でさらに増幅された最大1メートルの海面変動まで観測されたメカニズムが明らかになりました。

ラム波・ペケリス波
ラム波は、古くから知られる大気波動の一つで、空気の密度の粗密が伝わる波。音速に近い秒速300メートルほどで遠方まで水平に伝わります。
ペケリス波は、1937年にペケリス博士が理論的に導き出した特殊な大気波動(秒速約240メートル)。実在するかどうかは長年の謎でしたが、JAMSTECと京都大学の研究チームがトンガの噴火後の気象衛星データを解析して発見し、気象津波にどのような役割を果たすのか注目されていました。

研究チームは、噴火で発生した大気波動を高層まで良く再現できる手法で計算。それが海洋の波にどう影響するかをスパコン「地球シミュレータ」で調べました。その結果、大気の波が海洋の波と同じ速度で進むことで海洋に効率的にエネルギーを渡す「プラウドマン共鳴」が起こり、気象津波が増幅されたことが判明しました。
海洋の波の速度は水深で決まります。トンガから日本までの経路の前半は水深が浅く、大気と海洋の波の速度がずれるのに対して、後半の北西太平洋海盆(深さ6000メートル)の海洋の波は秒速240メートルであり、速度が近いペケリス波からはとくに効率的にエネルギーを得て増幅したとみられます。(図)




気圧が低い所の海面が上昇する「吸い上げ効果」でも海面変動は生じますが、その効果はラム波が2センチメートルほどで、ペケリス波はさらに微小。プラウドマン共鳴では、ラム波で吸い上げ効果の2倍(4センチメートル)、ペケリス波では同8~20倍(1~2・5センチメートル)もの気象津波が引き起こされることが分かりました。
鈴木立郎(たつお)JAMSTECグループリーダー代理は「世界のどの火山でも同規模の噴火が起これば、日本に気象津波が到達する可能性は高い」と指摘。気象津波の予測によって、今後の沿岸防災対策に貢献できると期待します。
論文は12月24日付で学術誌『オーシャン・モデリング』に掲載されました。

「しんぶん赤旗」日刊紙 2023年1月9日付掲載


研究チームは、噴火で発生した大気波動を高層まで良く再現できる手法で計算。それが海洋の波にどう影響するかをスパコン「地球シミュレータ」で調べました。その結果、大気の波が海洋の波と同じ速度で進むことで海洋に効率的にエネルギーを渡す「プラウドマン共鳴」が起こり、気象津波が増幅されたことが判明。
日本近海の海が深いことが大きく影響していたんですね。
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地球の酸素どうできた 鍵握る2回の全球凍結

2023-01-09 07:09:07 | 科学だいすき
地球の酸素どうできた 鍵握る2回の全球凍結
多くの生物にとって酸素は、生きていくうえで必要不可欠なものです。
酸素を利用する生物は、呼吸で酸素を体内に取り入れ、食べ物などの栄養から生命活動に必要なエネルギーを取り出しています。酸素は、現在の地球大気の約21%を占めていますが、地球誕生初期の大気にはありませんでした。約25億年前と約6億年前の2回にわたって急増したと考えられています。いったい地球に何が起こったのでしょうか―。(原千拓)




約24・5億年前~約21億年前、地球大気に酸素が急増加する現象「大酸化イベント」が発生しました。海底堆積物の分析から、大気中の酸素濃度は、現在の10万分の1以下のレベルから急激に上昇し、紫外線を遮るオゾン層もこの頃に形成。海水中の鉄が大気中の酸素と結合して大規模な鉄鉱床土壌が形成されたことが分かっています。
この時代の酸素濃度は、一時的に現在とほぼ同じ濃度に急上昇してから現在の1000分の1~100分の1の濃度まで低下する「オーバーシュート」が起こり、その後は安定なレベルを維持。2回目の大酸化イベント(8億年前~6億年前)を経て、現在の酸素濃度に達したようです。
地球に酸素をもたらしたのは、シアノバクテリアという細菌類で、酸素を発生させる光合成を最初に行った生命だと考えられています。
シアノバクテリアの出現時期は謎に包まれていますが、地層に見られる酸素濃度の上昇を示す痕跡から、約25億年前にはすでに出現していた可能性が高いと考えられています。酸素がなかった地球環境を劇的に変えたシアノバクテリアが大量に増加する要因があったことになります。



27億円前、シアノバクテリアによって形成されたと考えられるドーム状の構造=南アフリカ共和国(田近さん提供)

火山と細菌
東京大学の田近英一教授(地球惑星システム学)は、過去2回の大酸化イベントが、地球全体が氷河に覆われる「全球凍結」(スノーボール・アース)の後に起きたことに注目しています。
約23億年前に起きた最初の全球凍結は、それまで二酸化炭素(CO2)とともに温室効果を担っていたメタンが、シアノバクテリアの活動で増大した酸素によって消費された結果、大気の温室効果が突然弱まり、気候が急激に寒冷化したことで発生したと考えられています。



全球凍結した地球のイメージ図(田近さん提供)

一度全球凍結すると、凍った地表は、太陽光をよく反射するため気温が上がらず、簡単には溶けません。23億年前の全球凍結では、数千万年かけて火山活動で放出され蓄積した大量のCO2によって、温室効果が増大。全球凍結から脱したと考えられています。
全球凍結から脱した直後は、地球の平均気温が約60度にまで上昇し、高温化で陸上の風化が進み、生物に必要なリンなどの元素が大量に海へ流入。その結果、シアノバクテリアの爆発的な繁殖が生じ、大気中の酸素濃度が急上昇したのではないかと考えられます。
田近さんによると、全球凍結後の高温状態から気候が安定するまでに数十万年スケールの時間がかかります。その間、シアノバクテリアの爆発的な繁殖が継続。大量の酸素が大気へ供給され、低い安定なレベルで保たれていた酸素濃度から高い濃度へ上昇したのではないかと考えられます。

生命の進化
全球凍結は、単なる気候変動ではなく、生命進化に重要な意味を持つ出来事として多くの研究者が注目しています。
初期の生命は、酸素がない嫌気的な環境の中で生存していました。ところが、シアノバクテリアの光合成がもたらした酸素によって、地球環境は大激変します。やがて生命は、酸素を利用してエネルギーを得る好気呼吸を発達させました。酸素を使わずエネルギーを得る嫌気呼吸と比べ、約20倍のエネルギーを得ることができます。
約7億年前、約6・4億年前の全球凍結後には大型の生物群が登場。陸上植物が出現し、さらに多種多様な生物へと進化は加速していきます。
「生命は酸素がない環境で誕生しました。酸素があるかないかで、生命を維持する代謝反応は大きく異なります。生命進化にとって最大の環境要因だったのでは」と田近さん。「生命が地球環境を変え、その環境に生命が適応・進化してきました。地球環境と生命は“共進化している”と言えるかもしれません」



冷える?熱くなる? 地球の今後は…
地球は、内部の熱を放出し続けており、年齢と共に徐々に冷えていきます。やがて現在の月や火星のように火山活動が止まり、地球規模の物質循環も停止。惑星としての一生を終えます。
ただ、田近さんは「地球の活動がいつ停止するのかは単純には予測できない」といいます。「なぜ地球でプレート運動が起こるのか。どのような惑星条件だと起こり、起こらないのかが完全には分かっていないからです」
一方で太陽は、約46億年前の誕生直後は現在の70%の明るさでした。現在、太陽は1億年で約1%の割合で増し、さらに明るくなっていきます。
日射量が現在の1・1倍以上になると、地球の表面温度は80度以上になります。海水が蒸発し、大気上層で水素に分解され宇宙へ散っていきます。この環境条件に達するのは、約15億年後と推定されていますが、最新の研究では、もっと早いという推定結果もあります。
そして約25億年後までには、海水がすべて蒸発し、宇宙空間に消えてしまいます。その後、火山活動で二酸化炭素がたまれば、地球は金星のようになると考えられます。
田近さんは「地球がどのような運命をたどるのかは、惑星進化と太陽進化の両方が関わっています」と説明します。

「しんぶん赤旗」日刊紙 2023年1月8日付掲載


地球上に酸素をもたらしたのは、光合成をするシアノバクテリアの大量発生。
大気中のCO2が減って地球が急激に寒冷化。バクテリアが地球の気候変動にかかわっていたとは。
酸素が生み出されたことによって、生物は嫌気性から好気性に変化。20倍のエネルギーを得ることができるようになり、大型の生物、陸上進出が進んだという。
生命が地球環境を変え、その環境に生命が適応・進化してきた。
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自由研究のススメ

2022-08-10 07:05:36 | 科学だいすき
自由研究のススメ
甲南大学特別客員教授・名誉教授 田中修さんアドバイス
夏休みといえば自由研究。でも毎年、テーマに悩みますよね。猛暑の夏、親子で植物と雲に注目してみませんか?(堤由紀子)

植物「ふしぎ」どんどん
芽は出る?トマトの種
私は「子どもたちが自分でふしぎを感じてほしいし、ふしぎに出合ってほしい」と思っています。その思いから二つ、自由研究のヒントを紹介します。
一つ目が「野菜や果物の種をまく」です。たとえば、子どもと一緒にトマトを食べます。種がたくさんありますよね。「この種をまいたら、芽が出るかな?」と子どもに問いかけてみましょう。
実はこの種、よく洗ってティッシュの上に置き、ラップをかけておけば3、4日で発芽するんです。じゃあ、土に埋めてみたらどう?どれぐらいの深さがいいかな?
スイカやカボチャ、メロン、キウイはどうだろう…。「ふしぎ」がどんどん広がります。
さらに、もっと根本的な疑問も出てきます。なぜ、トマトの実の中では、種は発芽しないのだろうと。そこには「呼吸」というしくみが関わっているんですね。
ほら、調べたいことがたくさん出てきませんか?「ふしぎを感じる、ふしぎに出合う」って楽しいですよね。




固まる?固まらない?
夏といえば、冷たいデザートがほしくなりますね。市販もいいけれど、家にある果物でゼリーでも。でも、どうやら固まらない果物があるようです。
たとえばキウイ。ゼラチンでは固まらないのですが「寒天キウイゼリー」ならできます。
なぜか?それはゼラチンがたんぱく質であるということ。そして、キウイには、そのたんぱく質を分解するアクチニジンという物質が含まれていること。だから固まらないんですね。
ところが、キウイのゼラチンゼリーが市販されています。なぜ?それはキウイを加熱してから加えることで、アクチニジンの働きをなくしてしまったからです。
では、パイナップルはどう?パパイアは?メロンは?モモは?
固まる、固まらないだけでなく、果肉や果汁をゼリーの上に置いてゼリーが溶ける時間を観察するという自由研究もできます。


雲が全部わかる
「すごすぎる 天気の図鑑展」
埼玉県で9月25日まで


◆「すこすぎる天気の図鑑展」
9月25日(日)まで(第1・3・5火曜は休館)。ところざわサクラタウン角川武蔵野ミュージアム5階(JR東所沢駅10分)。開館時間は日~木曜は午前10時~午後6時、金・土は午後9時まで。入場料おとな1200円、中高生1000円、小学生900円、未就学児無料。

埼玉県所沢市のところざわサクラタウンで「すごすぎる天気の図鑑展」が開催されています。
テーマは雲。床に描かれた雲の上を歩きながら、「雲のなかは、いったいどうなっているの?」
「『雲が動物に見える現象』にはちゃんと名前がある」「『ゲリラ豪雨』の原因は積乱雲」など、雲にまつわる話を大きな展示パネルで学べます。



コンピューターグラフィックスで描かれた天候と「お天気リポーター」の姿が自動合成され、モニターに映し出されます


本を模した大きな展示パネルで楽しく学べます

「雲AR(注1)空への扉」では、専用タブレットで360度見回しながら、さまざまな雲を間近で観察できます。マイクを持って原稿を読み上げる姿がモニター画面と合成され、お天気リポーターの体験ができるコーナーも。VR(注2)ゴーグルをつけて積乱雲に飛び込む「VR雲バンジー」(体験料800円)は迫力です。
来場者には『もっとすごすぎる天気の図鑑』(KADOKAWA)の著者で雲研究者、荒木健太郎さん制作の「雲の自由研究ガイド」をプレゼント。
(注1)AR タブレットなどで現実世界のデジタル映像を投影する技術
(注2)VR デジタル映像の中に入り込んだような体験ができる技術

「しんぶん赤旗」日刊紙 2022年8月9日付掲載


トマト、スイカ、メロンなどの種を植えてみたら…。
夏のスイーツ・ゼリーを家庭で作ってみる。いれる果物を色々変えてみる。
いろんな雲。雲と天候。ゲリラ豪雨。
お天気キャスターの体験もできるって嬉しいですね。
自由研究にも夢が広がります。

実をいうと、僕も子どものころの自由研究で「雲の観察」を選んだことがあったのですが…。
観察の数が少なすぎた事。台風やゲリラ豪雨など、なかなか記録できなかったこと。こんな、博物館などなかったこと。
十分な自由研究にはなりませんでした。

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伊豆諸島の自然④ 砂漠で“宝石さがし”

2021-12-11 07:14:21 | 科学だいすき
伊豆諸島の自然④ 砂漠で“宝石さがし”
伊豆大島には、日本で唯一、国土地理院から「砂漠」と認められている場所があります。大島の中心にそびえる三原山の山頂から裾野へと広がる、火山活動で誕生した「裏砂漠」です。
砂漠と聞くとほとんど雨の降らない灼熱(しゃくねつ)の大地を思い浮かべますが、大島の砂漠は一味違います。一面が黒色の小さな火山噴出物(スコリア)で覆われており、歩くとザッザッと音がします。
裏砂漠には「もく星号遭難の地」と書かれた看板が立っています。1952年4月、日本航空の旅客機「もく星」号が三原山に墜落しました。72年2月から73年4月まで「赤旗」で松本清張が連載した長編小説「風の息」は、この事故を題材にしています。



日本唯一の砂漠。一画黒い火山噴出物で覆われています=東京都大島町

元小学校教員の中田保さん(78)は教員時代、「風の息」に出てくる女性の乗客が大量の貴金属をカバンに入れ運んでいたことを知り、教え子とともに日航機の墜落現場に行き、宝石が落ちていないか探したことがあるといいます。「みんなはいつくばって探して。斜面を探していた子が『先生、あった!』と」
見つけた物体を知り合いのパイロットに見てもらったところ、車輪の一部と判明したと言います。「子どもたちは宝石じゃなくて、がっかりしていましたけどね」。今でもワタに包んで大切に保管しています。
(白石光が担当しました)(おわり)

「しんぶん赤旗」日刊紙 2021年12月4日付掲載


伊豆大島には、日本で唯一、国土地理院から「砂漠」と認められている場所があります。大島の中心にそびえる三原山の山頂から裾野へと広がる、火山活動で誕生した「裏砂漠」
1952年4月、日本航空の旅客機「もく星」号が三原山に墜落。乗客の女性のもっていた貴金属が見つかるのではと探したことも。
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伊豆諸島の自然③ まいまいず井戸

2021-12-10 06:59:49 | 科学だいすき
伊豆諸島の自然③ まいまいず井戸
上空から見ると北海道のような形をしている式根島は、古くから水不足に悩まされてきました。
隣の新島から移住してきた人々は、水不足を解消しようと、島民20人足らずの新島からの手伝いで、1890年から92年まで3年の歳月をかけて井戸を完成させました。



螺旋を描く階段が底にある井戸まで続いています=東京都新島村

幅約18メートル、深さ約7・6メートル四方の四角錐(しかくすい)状の穴を掘り、穴の中央に幅約1・1メートル、深さ約6メートルの井戸があります。井戸まで下りる螺旋(らせん)状の通路の形状から「まいまいず(かたつむりのこと)井戸」と呼ばれ、島の発展に貢献してきました。
今では1976年に新島から引かれた海底パイプで、水の安定供給が行われています。
(つづく)

「しんぶん赤旗」日刊紙 2021年12月3日付掲載


伊豆諸島の小さい島などでは、川や池で水を確保しがたいので、井戸などに頼ったのでしょうね。
近隣の島民の力も借りて3年の歳月で井戸を完成させたとは執念ですね。
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