計測と量的解析に取り組み、温暖化ガスの地球規模循環を解明

――手がけておられる研究の概要について、わかりやすく教えてください。　

　簡単に言いますと、二酸化炭素（CO2 ）、メタン（CH4）、一酸化二窒素（N2O）などのような地球温暖化を引き起こすガス（専門的には温室効果気体と呼んでいます）の循環、すなわち、これらのガスがどこでどのように発生し消滅し、結果として大気にどれだけ残るかということを、地球全体を対象として量的に理解することです。この知識は、気候が将来どのようになるかということを予測するためや、このままですと気候が急激に変化すると考えられますが、そのようにならないように対策を立てるために不可欠です。そのため温暖化ガスを地球規模で計測し、その結果を高度な数値モデルなどを用いて解析することによって循環を明らかにする研究を行っております。

――温暖化ガスの循環について世界に先駆けた研究をされてますが、そのきっかけはどんなことでしたか。

　私は気象学を専門に学ぶために、東北大学の大学院へ進学することにし、大気放射学の世界的権威であった山本義一先生が担当されていた気象学研究室へ入りました。地球は太陽からエネルギーをもらい、赤外線として宇宙へエネルギーを返していますが、山本研究室では、それらのエネルギーが大気中でいかに散乱・反射、吸収、伝達され、収支がどのようになっているかといったことを研究しており、私は気体による赤外線の吸収に関する研究を行いました。
　そうこうしているうちに、アメリカの学者、チャールズ・デービット・キーリングが、ハワイと南極点で観測を行い、大気中のCO2 が急速に増加していることを発見し、1976年に論文として発表しました。それを偶然図書館で見つけ興味を持ち、研究室のセミナーで紹介したところ、既にご退官になってはいましたが、セミナーに出席されていた山本先生が「これは将来、重要な問題になる」と、先生の後任であった田中正之先生と私に研究を行うよう強く勧めてくださいました。それが、今の研究を始めるきっかけです。
私は、CO2 がどのように増えていて、その原因が何であるかを知ろうと思い、専門であった純粋な気象学から少しずつ離れ、応用の分野へと研究を拡張して行きました。とはいっても、研究を開始した当時は、温室効果という概念を理解する研究者も少なく、温暖化ガスの循環を研究する人は日本では皆無であり、世界でもほんの少数といった時代でした。
　また、昔は先生や先輩が懇切丁寧に教えてくれるのではなく、自分でやりなさいというのが普通でした。大学院に入ったら「君たちは助手と同じ研究者なんだから」とよく言われたほどです。そういった状況の中で、新しい研究課題に取り組むことは大変な苦労がありました。

――研究はどのようなことから手をつけられたのですか。

　最初は、何をどこから始めたらよいかわからず、大混乱でした。将来、地球温暖化を引き起こすであろうCO2 がなぜ増え、その原因がなんであるかを量的に理解すれば良いという 総論は理解していました。しかし、各論として何を具体的にやれば良いのかぜんぜんわからず、本当に困ってしまいました。研究を始めるにあたっては、大気中のCO2 の濃度を測定する方法が必要でしたが、その方法さえもよくわからない状況でした。そこで、片っ端から文献をあたってみたところ、スウェーデンのストックホルム大学の研究者が出版した簡単な論文を見つけることができ、想像を膨らませながら繰り返し読み、またメーカーに相談したりしました。
　当時のCO2分析装置と言えば、炭鉱の坑道内や温室の中の濃度を測るもので、大気のCO2を測定するには精度が全く不足しており、そのままでは使い物にならない代物でした。私たちは0.1ppmという測定精度を必要としていましたが、6ppm程度の精度でしたから。そこで、ある国内メーカーが製造していた公害測定用の分析装置を購入し、自分たちで改造を行い、どうにか0.3ppmまでこぎつけ、キーリング先生やストックホルム大学と同じ精度を実現しました。しかし、実際に大気中のCO2を測定してみると、精度が未だ不十分であることに気づき、さらにもう一台を徹底的に改造して0.01ppmの精度を達成しました。当時の世界トップレベルの30倍となり、製造したメーカーのみならず世界の研究者が驚きました。

――次にどんなことを手がけられたのですか。

　CO2の変動をどのようにして観測するかということです。通常は人間や植物の影響が少ない島や山に観測所を設置するのですが、世界のあちこちにそのような観測所を設置するための予算を大学で確保することはできません。そこでどうすべきか考えた末に、小学校の頃に日本は原料を輸入し製品を輸出する貿易国であると学んだことを思い出し、これらを輸送する船や飛行機を使えばよいと、運輸省（現国土交通省）に直接電話し、船会社と航空会社を紹介して頂きました。東亜国内航空（旧日本エアシステム、現日本航空）がすぐに協力して下さることになり、その後、日本郵船も応じて頂き、機動力を駆使した広域にわたる私たちの観測の始まりとなりました。

――観測データの収集が軌道に乗り、研究が本格化したわけですね。

　そうです。気候変化を引き起こすCO2 の変動を地球規模で把握することが最初の研究でした。この研究は78年にスタートし、80年には国内の学会で結果を発表しましたが、残念ながら全然評価して頂けませんでした。その後、81年に第一回CO2国際会議がスイスのベルンで開催され、そこで日本上空の飛行機観測について発表し、私たちの研究が国際的に認知されるようになりました。測定精度の高さはもちろん、系統的な観測を行うことによって対流圏各高度でのCO2の変動を詳細に把握したということに反響がありました。この評価に気を良くし、83年には立て続けに論文を発表しましたね。さらに、第二回CO2 国際会議が85年にスイスの田舎町で開かれ、飛行機観測に加え、太平洋一円における船舶観測や南極昭和基地での高精度連続観測の結果を発表し、世界的にみても最も質の高い研究との評価を受けました。この時に、パイオニアであるキーリング先生が「ファンタスティック！」と言われ、「自分の研究室に来ないか」と声をかけて下さったのです。それで、次の年にカリフォルニア大学スクリップス海洋研究所へ赴きました。

――そこでは、どんな研究をなさったのですか。

　データの詳細な解析と数値モデルによる解析を行いました。観測から得られる結果は、ある地点でのある時間の状況をとらえたものですが、CO2の放出あるいは吸収のメカニズムを地球規模で把握するためには、観測結果をもとに空間的にも時間的にも拡張し、統一的に理解する必要があります。そこで、地球の大気でのCO2の放出・吸収・輸送をモデル化し、観測データの解析を始めました。