マーク・ベラン/クアンタ・マガジン
マーク・ベラン/クアンタ・マガジン
過去 60 年間にわたり、科学者たちは将来がどうなるかを知るために地球のコンピューター モデルを構築することにほぼ成功してきました。人類がこれまでに取り組んできた最も野心的なプロジェクトの 1 つが、今や重大な瞬間を迎えています。
はじめに
突風がサハラ砂漠を襲い、粉塵が空中に舞い上がります。穀物は 1 週間にわたって大気の流れに乗って地球を半周し、その旅の途中で太陽光の輝きを反射して宇宙に戻ります。同じ風に浮遊する他の塵の粒子が隙間風を捉えてグリーンランドまで流れ、そこで氷河を砕いて氷河の融解を促進し、アマゾンまで下りて熱帯雨林の土壌を肥沃にします。しかし、この特定の斑点はフロリダ州の東海岸沖の空に浮かんでおり、水蒸気が周囲で凝結して雲を形成する種の役割を果たしています。その後、塵は雨粒に含まれて地球に落下し、大西洋に落ち、そこで植物プランクトンに鉄分の供給源となります。浮遊生物は蛍光緑色の渦巻きの中で花を咲かせ、世界中の工場や発電所から排出される二酸化炭素を吸収します。
このようにして、塵の粒子の経路は、距離とスケールを超えて地球のすべての部分を結び付ける織り交ぜられたプロセスをたどります。 「これは世界が実際にどのようにつながっているかを示しています」とドイツのカールスルーエ工科大学のエアロゾル科学者マルティナ・クローゼは言う。 「これは、私たちが置かれている美しい複雑さを示しているだけです。」
何世紀にもわたって、人類は地球の複雑な仕組みを理解しようと努めてきました。弱い生き物として、私たちは自然をある程度コントロールすること、あるいは少なくとも今後の天候や気候の変化に対処することを切望しています。しかし、地球は混沌とした獣であり、無数の小さな細部に敏感です。あらゆる塵を追跡することは不可能です。そこには、気候モデリングの課題があります。それは、地球の挙動の要点をシンプルかつ効果的に捉える、地球の表面と大気のコンピューター モデルを構築することです。 「気候モデリングの本当の目的は、偽の地球を構築することです」と国立大気研究センターの大気科学者であるアイラ・シンプソン氏は語ります。これは、「関連性があると考えられるプロセス」を取り除いた地球の粗粒コピーです。
過去60年にわたり、この努力は実を結びました。何世代にもわたる科学者は、ますます洗練された惑星レプリカの彫刻にキャリアを捧げてきました。地球のコンピューター モデルは、過去の時代を再構築し、長期的な気象傾向を予測し、そして何よりも人間の活動が気候をどのように変化させているかを理解するのに役立ちました。
まさに最初のコンピューターシミュレーションから、気候モデルは、化石燃料の燃焼によって放出される二酸化炭素が地球をかなり温暖化させることを示してきました。それ以来数十年にわたり、より高度なシミュレーションにより、地球温暖化が熱波や超嵐から砂漠化や生態系の崩壊に至るまで、あらゆる種類の災害をどのように引き起こし得るかが示されています。国連がまとめたモデリング結果によると、地球は今世紀中に摂氏 2.6 度から 3.1 度まで温暖化する傾向にあります。最後に地球がこれほど暖かかったのは、約 300 万年前の鮮新世の頃でした。当時は北極が火災に見舞われ、海面は現在より約 50 フィート高かったのです。
モロッコのサハラ砂漠の一部であるシェビ砂丘を砂嵐が襲います。毎年数十億トンの塵が大気中に舞い上がり、複雑な形で気候に影響を与えます。
パブリハ/ダウンロード
予告された恐ろしい未来が近づくにつれ、その詳細もより正確になってきています。気候科学者は、その予測が裏付けられ、モデルを再調整して磨き上げることができる極めて重要な瞬間に達しました。 「私たちは本質的に、長い間見ることができなかった世界を予測していたのです」とシカゴ大学の気候力学学者で地球物理学者のティファニー・ショーは言う。気候変動の影響が現実世界で展開されるのを観察することで、モデルが検証されると同時に、その欠点も浮き彫りになります。現在、モデラーは、より適切な地域予測を行う次世代のきめ細かいモデルの先駆けとなる新しいアプローチを模索しています。
気候モデリングが改良のこの重要な段階に入ると、その取り組みはこれまでで最大の課題に直面しています。トランプ政権は就任以来、地球の気候を追跡する探求を弱体化させることに特に焦点を当てて、米国の研究エコシステムを包囲してきた。政府が資金を剥奪し、政府機関を廃止し、リソースを廃棄し、データセットを埋葬する中、数十年にわたる作業が危険にさらされている。 「これは大規模な破壊であり、元に戻せるものではありません」と気候科学者でドイツのマックス・プランク気象研究所所長のビョルン・スティーブンス氏は言う。 「それは完全に存亡の脅威です。」
人類は、未来がどうなるかを問うために、地球をデジタル的に再構築することにほぼ成功しました。現在、その答えが気に入らず、マシンのプラグを外そうとしている人もいれば、完璧に仕上げようと奮闘している人もいます。
空の予言
何千年もの間、気象予報士志望者たちは、関連する要因を突き止めるのに苦労していました。たとえば、古代エジプト人はシリウス星を注意深く追跡し、その涙がナイル川の氾濫を引き起こした未亡人の女神であると信じていました。
最終的に、私たちは自然現象の真の推進力を理解するようになりました。英国の博学者ルイス・フライ・リチャードソンは、物理法則を利用して気象システムをモデル化することに初めて挑戦した。第一次世界大戦中、フランスで救急車の運転手として勤務の合間に、リチャードソンは、1910 年のある朝の気象観測気球観測によって得られた大気の状態から始めて、現地の天気が 6 時間にわたってどのように変化するかを計算しました。彼は数週間をかけて紙と鉛筆で計算を完了し、雰囲気がロンドンに似ていると不満を言いました。どちらも、誰も適切に対処できないほど多くのことが起こっているという点です。観察の質が低かったため、彼の結果は不正確でしたが、結果はうまくいきました。リチャードソン氏は、「おそらくいつか、薄暗い未来に、天候の進歩よりも早く計算を進めることが可能になるだろう」という希望を表明しました。
その日は次の世界大戦の結果としてやって来ました。数学者のジョン フォン ノイマンは、米軍からの資金提供を受けて、ENIAC と呼ばれる最初の汎用デジタル コンピューターの開発に貢献しました。その最初の応用例は天気予報でした。 1950 年、フォン ノイマンと共同研究者は、リチャードソンの夢、つまり計算に 24 時間かかった 24 時間予報を実現する寸前まで来た、北米の大気の単純なモデルを構築しました。
ニュージャージー州プリンストンにある高等研究所のフォン・ノイマン氏の同僚であるノーマン・フィリップス氏は、数値天気予報を次のレベルに引き上げました。フィリップス氏は、科学者が地球の赤道と極の温度差をシミュレートするために、液体で満たされた皿鍋の外縁を加熱しながら鍋の中心を冷却する、最近の「皿鍋」実験からインスピレーションを得た。驚くべきことに、この単純な実験は地球全体の風のパターンを効果的に捉えることができました。 「加熱と冷却を詳細に特定することなく、少なくとも大気の大循環の全体的な特徴は予測できるという結論にほぼ追い込まれている」とフィリップス氏は書いている。彼は、同様に現実的な風の循環パターンを再現する円筒大気の基本的なコンピューター モデルを構築しました。
ENIAC として知られる電子数値積分器およびコンピューターは、ペンシルバニア大学で発表された 1946 年の写真です。このマシンは世界初の電子汎用コンピューターであり、1 秒あたり 5,000 回の加算を完了できました。それはすぐに数値気象シミュレーションに使用されるようになりました。
アメリカ陸軍の写真/パブリック ドメイン
同僚のジョセフ・スマゴリンスキーは、後に地球物理流体力学研究所 (GFDL) として知られる連邦研究所を設立し、フィリップスのアプローチを地球大気の本格的なグローバルコンピューターモデルに開発することに専念しました。スマゴリンスキーは、真鍋周郎という東京大学の大学院生の研究に注目し、彼を研究室に勧誘しました。
真鍋は、必須の成分を捉えた方法で地球のプロセスを簡素化する才能を持っていました。まず彼は、太陽と地球表面の間の柱に沿って放射線がどのように上下に移動するかをシミュレーションしました。太陽光線は地球にエネルギーを届け、地球は一部の熱を宇宙に放射し、残ったエネルギーが地球の大気を動かします。彼はこのエネルギー スプレッドシートのバランスをとることに重点を置きました。 「真鍋は、これが気候を理解するための鍵であることに気づいた」と、大学院生としてGFDLで真鍋と重なったカリフォルニア工科大学の気候科学者タピオ・シュナイダーは語った。 1965 年までに、真鍋はこの前提を大気の 3D コンピューター モデルに構築しました。下にある惑星は大幅に単純化されすぎていて、地形や海洋のない単なる滑らかな球体でした。しかし、目を細めると、このモデルは私たちの惑星と同じように曖昧に動作し、たとえば、赤道で暖かい空気がどのように上昇し、船員がしばしば足止めされる風のない「無風」ゾーンを作り出す様子を捉えていました。
1972 年、地球物理流体力学研究所の真鍋秀九郎。
GFDL NOAA
「多くの人は、できるだけ現実的に自然を模倣したモデルを構築する必要があると考えています」と真鍋氏は数十年後に語った。しかし、「モデルを複雑にすると、それが誤動作する原因を突き止めるのが難しくなります。」
彼の先駆的なアプローチは、すべての小規模気象現象の正確な知識がなくても、大規模な気候プロセスは推測できるという重要な前提に基づいていました。フィリップスの計画に従い、真鍋はコンピューター化された 3D の雰囲気を粗い格子状のボックスに分割しました。各ボックス内に、温度や圧力などの特性の統計的推定値を割り当てました。次に、流体の流れを支配する方程式を使用して、流体とエネルギーがボックス間をどのように移動するかを計算しました。このモデルは、グローバル プロパティを非常にうまく捉えることができました。
真鍋のモデルは、温室効果をテストする方法を提供しました。温室効果とは、特定のガスが熱を捕らえ、その熱が地球から宇宙に放射されるという 1 世紀前の考え方です。
真鍋氏は、モデル大気の組成を変化させながら、地球の温度が二酸化炭素に劇的に反応することに気づきました。 「結局のところ、私は正しい変数を変更してジャックポットを当てました」と彼は後に回想した。 1967 年の画期的な論文の中で、彼とリチャード ウェザラルドは、大気中の二酸化炭素の量が 2 倍になった場合に地球がどれだけ暖かくなるかを計算しました。この考えは、スウェーデンの物理学者スヴァンテ アレニウスのほぼ 1 世紀に遡ります。二酸化炭素は大気中のガスのごくわずかな部分しか構成していませんが、マナベとウェザラルドは、その濃度が 2 倍になると地球が約 2.3 ℃温暖化すると推定しました。これは、科学者が 2100 年までに到達すると考えている、予想される温暖化の推定値である約 3 度に驚くほど近い値です。真鍋とウェザラルドは、この CO2 による地球温暖化の明らかな兆候も予測しました。つまり、大気の最下層 (温室効果ガスが蓄積しているところ) がより高温になり、その上の層が冷たくなるはずです。
タピオ・シュナイダーは、グリッドスケール以下の雲やその他のプロセスのモデリングを改善しようとしている多くの気候科学者の一人です。カリフォルニア工科大学で、彼は実世界のデータを使用してより効率的に自動的に調整する新しい気候モデルを開発しました。
スティーブ・バブルジャック
真鍋氏の最初のモデルでは、地球の表面の約 70% を占める海が無視されていたため、彼の渦巻く空と同僚のカーク ブライアン氏の激しく揺れる海洋モデルを融合させることに取り組みました。 1969 年の夏、人類が初めて月面を歩いた数週間前に、マナベとブライアンは地球を再現しました。シミュレーションされた惑星では、雲が雨を降らせ、それが凍って氷山になり、氷山が溶けて川を流れ、土壌を浸し、蒸発して大気中に戻りました。
このモデルは私たちの惑星に関して大きく間違っており、海洋と大気の結合システムは定常平衡状態に落ち着くことはありませんでした。それにもかかわらず、「実際の気候モデルのようなものを持っていると言えるのはこれが初めてです」と、コロラド州立大学の大気科学者で、地球システムをモデル化するための前世紀の取り組みの見直しを主導したデイビッド・ランドール氏は言う。このシミュレーションは、人類がこれまで取り組んできた最も野心的なプロジェクトの一つにおける大きなマイルストーンであり、後に真鍋氏は2021年のノーベル物理学賞の分け前を獲得した。 「そして、」とランダルは言いました、「レースへ出発しました。」
地球を見つめる
マナベ氏とブライアン氏がプリンストンの GFDL (1968 年に研究所がワシントン D.C. から移転した場所) で結合モデルを実行するまでに、同様の取り組みが全米各地で行われ始めていました。対岸では、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のイェール・ミンツ校が、東京から来たもう一人の大学院生、荒川明夫を採用した。真鍋の心は雲の上にあったが、荒川の心は土の中にあった。彼は、グリッド ボックス内の小規模な効果に対処する洗練された方法の開発に焦点を当てました。非常に熱心に取り組んだため、ゴミ箱が発火していることに気付かなかったことがありました。当時、グリッド点での丸め誤差が大気の波を人為的に増幅させたため、多くのシミュレーションは数週間実行すると頓挫していました。荒川氏はこれらの不安定性を数学的に制御することに成功し、彼のスキームは今でも現代のモデルの基礎となっています。
これらの並行作業により、シミュレーションが徐々に詳細になるようになり、その結果、パッチが必要な穴に注意が向けられるようになりました。 「モデルの解像度が向上し始めたとき、モデルは現実的ではなくなっていることに気づきました」と、大学院時代にGFDLで真鍋氏の監督の下で働いていたプリンストン大学の大気海洋科学者アイザック・ヘルド氏は言う。ある例では、より高い解像度で、ジェット気流 (地球を周回する速い空気の流れ) がシミュレーション内の間違った位置に移動しました。研究者らは、地球の表面の粗さを考慮して「元のモデルの誤差が偶然キャンセルされたこと」を修正することで、この影響のバランスをとることに貢献したとヘルド氏は述べた。
トランプ政権が提案した NOAA 予算は、ニュージャージー州プリンストンにある地球物理流体力学研究所を閉鎖することになる。
GFDL NOAA
1979 年頃から、NASA は人工衛星を使って体系的に地球を観察し始め、これにより「地球を観察する能力に大きな変化がもたらされました」と NCAR の科学者シンプソンは述べています。周回天文台は、地球の表面、海洋、氷床、大気をリアルタイムに観測し、モデルを改善しました。科学者は大気中の熱と湿気の動きを監視し、地球が宇宙に戻った放射線の量を直接測定することができます。
それから間もなく、気候モデリングは研究室から抜け出し、公共の場に登場しました。真鍋氏の CO2 倍増論文以来、科学者たちは温室効果が地球を温暖化し、天候変動を悪化させる程度を徐々に認識するようになりました。 （暖かい空気にはより多くの水分が含まれるため、地球が高温になるということは、干ばつと嵐がより激しくなるということを意味します。）一方、ヨーロッパの研究者たちは、ランダムな天候の変動から温暖化のシグナルを導き出す方法を学んでいました。マックス・プランク気象研究所の海洋学者であるクラウス・ハッセルマンは、火山噴火や化石燃料の燃焼など、さまざまな気候要因の「指紋」を分離するための統計的手法を開発しました。この研究により、彼は最終的に真鍋氏とノーベル賞を分け合うことになります。人間による温暖化によって上層大気が冷却されるという真鍋氏の予測が観測結果に反映されたことで、そのメッセージはさらに強化されました。
1988年、壊滅的な熱波と干ばつが米国を襲い、数千人が死亡し、800億ドルを超える損害が発生した。議会は科学者に答えを求めた。真鍋氏は、当時NASAゴダード宇宙研究所所長だったジェームズ・ハンセン氏とともに上院委員会で証言した。ハンセン氏は、1988年は観測史上最も暖かい年となる見通しであり、異常気象を引き起こした地球温暖化は現実であると99％の確信を持って言えると説明した。 「温室効果が検出され、それが今私たちの気候を変えています」とハンセン氏は言いました。
1988年6月23日、当時NASAのゴダード宇宙研究所所長だったジェームズ・ハンセンは、当時記録上最も暖かい年となった原因における温室効果の役割について議会で証言した。 「地球温暖化が始まっている、専門家が上院に語る」 とニューヨーク・ タイムズが報じた。 見出し。この写真は、ハンセンが翌年国会議事堂に戻ったときに撮影されたものです。
デニス・クック/関連報道
同年後半、国連は気候変動に関する政府間パネル (IPCC) を設立しました。それ以来、世界中の気候科学者が定期的に集まり、モデルを比較し、世界政策についてアドバイスを行っています。 IPCC は、モデラーの協力と反復の推進を強化しました。さまざまな機関の研究者が、他の数百人の気候科学者が実験を行うために使用できるコミュニティ モデルに貢献し始めました。科学者は、気候結果の範囲を評価するために入力条件や設定をわずかに変更しながら、多くのモデルのアンサンブルを一緒に実行して、予測を系統的に調査して比較することに取り組みました。
これらすべてのシミュレーションの核心には、真鍋氏のパラダイムがありました。 「私たちはほぼ同じことを行うのが上手になりました」とランドール氏は言います。気候モデラーは着実にグリッド ボックスを縮小し、大気中の塵の効果など、より複雑な効果を組み込みました。
しかし、気候科学者たちが力を合わせて協力し、モデルがますます詳細になるにつれて、面白いことが起こりました。これらのデジタル世界は、微妙だが重要な方法で、実際の惑星の振る舞いから乖離し始めました。
オラクルへの質問
気候モデルは、北極の温暖化速度や地球平均気温の上昇など、地球の気候の広範な特性について確実な予測をもたらしています。しかし、気候学者でNASAゴダード宇宙研究所所長のギャビン・シュミット氏は、「北極に住んでいる人はほとんどおらず、世界平均に住んでいる人はいない」と述べています。 「気候変動の影響は地域レベルでも感じられるようになってきています。」現世代の気候モデルは、局地的または地域的な現象に関する特定の質問に答えることができますが、問題は、それらのより詳細な予測の多くが間違っていることが判明していることです。 「モデルが予測しているものとは異なるトレンドにおいて、さまざまなことが明らかになり始めています」とヘルド氏は言いました。
最も顕著な矛盾の 1 つは、インドネシアからエクアドルに広がる熱帯太平洋で発生しています。モデルの予測に反して、このバンドの西側の海水温は東側に比べて上昇しています。この一帯の海は大気の波を発生させ、カリフォルニアからアフリカに至るまでの干ばつに関係しているため、この失敗は重要だ。したがって、この地域におけるモデルの予測は、世界中の気候政策に影響を与えます。
さらに、すべての気候シミュレーションとは明らかに対照的に、科学者たちは最近、アフリカ南部と米国南西部で湿度レベルが予想外に低下していることを確認しました。ジェット気流は予想よりも強くなり、西ヨーロッパの極端な暑さは予想よりも速く増加しています。また、モデルは、2023 年の世界の平均気温がこれまでに比べてどの程度上昇するかを予測することもできませんでした。
今年発表された論文の中で、シカゴ大学のショーとマックス・プランクのスティーブンスは、これらの矛盾が「もう一つの気候危機」、つまりモデリングの標準スキーマの崩壊に至ったと主張した。 「通常のやり方では説明力が失われてしまっているんです」とスティーブンス氏は言います。
これまでのすべての気候モデルは、ショーとスティーブンスが「大規模決定論」と呼ぶ真鍋の仮定、つまり、微細なプロセスは大規模な気候の特徴に一致するように近似できるという考えに依存していました。しかし、彼らや他の研究者は、気候モデリングのこの基本原則を再検討する時期が来たと感じています。私たちが現在モデルに対して求めている、より詳細で局所的な質問に答えるには、「グリッド スケール以下のプロセスにどのように対処するかを再考する必要がある」とシュナイダー氏は述べました。
スティーブンス氏は、グリッド ボックスのサイズを幅約 1 キロメートルまで大幅に縮小する取り組みを主導してきました。 （地球規模モデルの現在の標準は約 100 キロメートルです。）彼は、このスケールが、雷雲から海の渦に至るまで、以前は平均的な効果の観点から表現されていた重要な「中スケール」プロセスを解決できる重要なしきい値を表すと考えています。そして、地球システムの微妙な違いを捉えるために、スティーブンスは可能な限り多くの推定値を削除し、徹底的に物理学を使用しようと試みることを主張しています。最近、マックス プランクの彼のグループは、炭素循環やエアロゾルの影響などの複雑なプロセスを含む、24 時間で 90 日をシミュレーションできる 1 キロメートルのモデルを実行することに成功しました。
「メソスケールを解決できることは変革をもたらします」とランドール氏は語った。 「60 年間、それらは最も重要な気象システムの 1 つであるにもかかわらず、私たちはそれらを表現することができませんでした。」
しかし研究者らは、超高解像度モデリングは万能薬ではないと警告している。まず第一に、これほど詳細なモデルを長いタイムスケールで必要な多数の反復で実行するための計算能力を私たちが手に入れるのはまだ「遠い」とシンプソン氏は述べた。 「これは新たな境地です。私たちが進むべき道はそれだけではないと思います。」
気候モデリングの様式を真に変える準備ができていると思われるツールの 1 つは、人工知能です。 AI はまだ天気予報のように気候シミュレーションを変革していませんが、統計表現を改善し、モデル調整を自動化することで、既存の気候モデルをより効率的にするのに役立ち始めています。シアトルのアレン人工知能研究所での取り組みを含むいくつかの業界の取り組みは、現在、AI で気候を完全にエミュレートしようと試みています。 「そこには、私たちが持っていたパラダイムと明らかに関連しているものは何もありません」とショー氏は言いました。しかし、これらのモデルは大気をかなりうまく捉えているように見えますが、研究者たちはまだそれらを海洋と結合させたり、人工モデルを上回る性能を発揮したりすることはできていない、と彼女は言いました。
その間、ショーは現在のモデルが互いに一致する場合でも、なぜうまくいかないのかを理解することに注力しています。 「モデルの合意は、モデルがなぜ一致するのかを実際に理解するというよりも、むしろ黄金基準になってしまった」と彼女は言う。彼女は階層モデリングに焦点を当てています。これには、モデル内の特定の機能をぼかしたりオフにしたりして、その下にある重要なプロセスを明らかにすることが含まれます。 「私たちは、なぜ正しいのかだけでなく、なぜ間違っているのかも説明できる必要があります。」
モデルの定式化方法に焦点を当てることは、この分野における視点の根本的な変化を表しています。 「気候科学者は原則として、自分たちが知らないことについて話すことを好みません。なぜなら、それは彼らが知っていることに疑問を投げかけるために操作されることが非常に多いからです」とスティーブンス氏は述べた。
そして、気候モデルの完璧さよりも、その中心的なメッセージに対する社会の反応が重要である、と彼は主張する。そのために、彼は気候モデルを象牙の塔から降ろして政策立案者や一般大衆の手に届けるための、Destination Earth と呼ばれる欧州連合のイニシアチブの設立に貢献しました。ユトレヒト大学の気候科学者であり、デスティネーション アースの設立にも貢献したウィルコ ヘイゼルガー氏は、「モデルの解像度がはるかに高くても、気候政策の決定がより適切になるわけではありません」と述べています。
ヘイゼルガー氏は、気候モデルの予測を政府の政策立案者に伝えるパイプラインの遅さに不満を募らせていたが、このプロセスには10年以上かかることも多いと同氏は語った。 Destination Earth は、地球の運用可能な一連の「デジタル ツイン」を開発しています。これは、風力発電所の運営者や都市計画者などの下流ユーザーが直接対話でき、できれば戦略を立てるために使用できる、キロメートルスケールの解像度を持つ地球規模の気候シミュレーションです。
気候科学者たちは、彼らのモデルが発する悲惨な警告と、世界の指導者たちが制定した抑制的な政策との乖離に長い間悩まされてきた。 1988年の証言の後、ハンセンは気候変動抗議活動に参加している間に何度も逮捕された。同氏は2012年の論説コラムで、「状況の科学は明らかだ。政治が従うべき時だ」と書き、二酸化炭素排出抑制に躊躇するオバマ政権を批判した。 「もう待ちきれません。」大統領の任期が 3 期経過した現在、緊張は劇的に高まっています。
マシンの電源プラグを抜く
クレア・シンガーは、有名な学者一家の御曹司です。彼女は最近博士号を取得しました。カリフォルニア工科大学でシュナイダーに師事し、ヘルトに師事し、真鍋に師事した。 「私の科学的な教育は、GFDL の伝説の話でいっぱいでした」と彼女は言いました。博士号を取得してから 1 年後、彼女は夢だった研究室での仕事に就きました。
クレア・シンガーは昨年、地球物理流体力学研究所で夢の仕事に就き、雲のシミュレーションの改善に取り組みました。その後、2 月に政府効率省によるコスト削減の一環として彼女の雇用は打ち切られました。
クレア・シンガー提供
彼女は、将来のモデルが依然として最大の不確実性の原因の 1 つである雲をより適切にシミュレートできるよう支援する任務を負っていました。雲は気候に大きな影響を与えます。しかし、それらが反射する太陽光の量と、それらが落とす降水量は、すべての飛沫の中心にある花粉、塩、すす、微生物、またはサハラ砂漠の塵などの小さな粒子によって決まります。これは、世界規模のモデルでは決して捉えることができないものです。シンガーは、個々の粒子を追跡して雲の競合する温暖化と冷却の効果をより正確に確認できる小規模シミュレーションを組み込む新しい技術を開拓しています。
GFDL での着任からわずか 4 か月後の 2 月 27 日、シンガーさんは雇用を終了する電子メールを受け取りました。オフィスの周りにいる彼女の同僚の何人かが同じメッセージを読んでいました。その日、米国海洋大気庁（GFDLの親機関）全体で800人近くの職員が解雇された。 「まったくの混乱でした」と、研究所の墜落者の一人である気候科学者のザカリー・ラブは語った。
ラボ氏が昨年、異常気象の予測を支援するために GFDL にフルタイムで参加したとき、「これは生態系全体で可能な最も安全な研究職の 1 つでした。」しかし、当時イーロン・マスク氏が率いていた政府効率省が連邦官僚組織の無駄を削減するという名目でその解体を開始すると、状況は急速に変わった。解雇された NOAA 研究者たちは、連邦裁判所が解雇を中止する接近禁止命令を出した後、3 月中旬に一時的に復帰しましたが、数週間後にその命令が撤回されたため再び解雇されました。
研究者にとって、気候モデリング発祥の地が解体されることは痛ましいことだ。 「あの研究室は世界文化遺産の一部だと私は考えています」とスティーブンス氏は語った。 「あなたが目にしているのは、ある意味で現代社会の基盤である制度を破壊しようとする意識的な取り組みです。」しかし、GFDL は、トランプ政権による気候モデリング、そして科学全体に対する大規模な攻撃の縮図にすぎません。 1月以来、政権は数十億ドルの研究助成金を取り消し、数千人の連邦科学者を解雇した。政府は2件の影響力のある気候報告書を廃止し、温室効果ガスが公衆衛生を危険にさらすという環境保護庁の調査結果を撤回するために動き、NASAゴダード宇宙研究所のシュミット氏のチーム全員をオフィスから追い出した（リース料はおそらく2031年まで支払われる可能性が高いにもかかわらず）。 「現在起こっていることには合理的なものは何もありません」とヘルド氏は語った。 「これは悲劇だと思います。」
トランプ政権は5月、2026年度予算要求を発表し、国立科学財団とNASAの科学予算を半分以上削減することを求めた。数週間後に発表された政府のNOAA予算案では、NOAAの科学研究部門を完全に廃止し、1,000人以上の追加職員を解雇し、GFDLを含む約12の研究所を閉鎖することを提案している。そこには、「今回の終了により、NOAA は気候研究助成金を支援しなくなります。」
という一文が含まれています。「提案されている予算は科学にとって大惨事だ」と、報復を恐れて匿名を希望したある上級連邦科学者は語った。 「エージェンシーが行っているほぼすべてのことにとって、それは存在意義があるのです。」科学者の嘆願がかなわず、予算が議会を通過すれば、当局者は「空は暗くなるだろう」と警告した。
気候研究者の中には、別の分野に軸足を移している人もいれば、海外での職を求めている人もいます。海外での取り組みが多少の余裕を取り戻すだろうが、世界をリードする気候研究エコシステムに対する継続的な観測と連邦政府の資金を失うことは、地球を監視するための世界規模の協力的な取り組みに支障をきたすことになるだろう。 「米国はこれまで非常に重要だったが、今まさに地図から消えつつある」とスティーブンス氏は語った。 「それは誰にとっても挫折となるだろう。」 2028 年の選挙で軌道修正したとしても、勢いの乱れは埋め合わせられない可能性があります。 「建物を建てるよりも、取り壊す方が早いです」とランドール氏は言いました。
最も大きな影響を受けるのは、おそらくキャリアの浅い研究者だろう。 2月に解雇されたGFDLの科学者たちが再び雇用市場に参入したところ、多くの大学や連邦研究所が雇用を停止していることが判明した。 「次世代の科学者への支援が崩壊しているのだ」とラブ氏は語った。解雇された連邦科学者の一人は匿名を条件に、雇用機会の欠如を超えて、気候科学に対するあからさまな攻撃により一部の若手研究者が「深刻な存続の危機」に陥っていると述べた。気候をモデル化することは「社会として私たちが行う重要なことです」と研究者は付け加えた。 「私が住んでいる国がそれを重視しなくなったら、それは何を意味しますか？」
5月には、少数の若手気象学者と気候学者がライブストリーミングによる仮想集会を企画した。 For 100 consecutive hours, more than 200 scientists presented research and fielded questions from the public. Over those four days, viewers placed over 7,000 calls to their congressional representatives, urging them to prioritize funding for weather and climate science. The livestream closed with a message from one of the organizers, Jonah Bloch-Johnson, a climate scientist at Tufts University, who called the funding cuts “our own unnatural disaster in the making.” He encouraged listeners to continue marveling at the complexity of the Earth system — to appreciate how the clouds dance in the sky and how the waters ebb and flow. “This science belongs to you,” he said. “It’s the science of the world we all live in.”
The Dust Lingers
In 2014, a gust of wind struck the Sahara, launching a dust cloud into the atmosphere. After a few days’ travel, some of the specks landed on a buoy floating in the North Atlantic off the coast of French Guyana. When scientists collected this sample and analyzed it in the lab, they noticed that some of the grains were huge — 15 times bigger than the largest particles they thought could be swept overseas.
“We were all wondering, how can it be possible that they actually stay suspended in the air for so long?” said Klose, the Karlsruhe Institute aerosol scientist. Over the last few years, she and her colleagues have realized that these extra-coarse grains account for around 85% of the total dust mass in the atmosphere.
While they’re still not sure how these giant grains travel so far, they’re confident that they represent an overlooked climate variable. Dust was thought to mainly reflect sunlight, but larger grains primarily absorb it. In a new paper now under review, Klose and colleagues report how current models are underestimating the impact of these particles on Earth’s energy balance by a factor of two, calling into question whether dust has an overall cooling effect on the climate, as previously suspected, or whether it’s actually amplifying warming. This uncertainty is critical, as over 5 billion tons of dust — around 1,000 times the weight of the Great Pyramid of Giza — are lofted into the atmosphere annually. And thanks to agriculture and other land-use changes, dust emission is only rising, having roughly doubled since the Industrial Revolution.
Scientists have been working to better track the journey of dust and more realistically simulate its climatic effects. NASA’s Earth Observing System operates three satellites that track properties of dust in the atmosphere. But in Trump’s proposed budget, all three are slated for cancellation.
Still, Klose is determined to keep an eye on the dust. Every few years, she brings tiny shovels and giant air-sucking machines to deserts across the world to collect samples. Then she transports those samples back to her lab in southern Germany and other labs, where her colleagues blow them inside a metal chamber to study how they stimulate cloud formation. Those results get fed directly into climate models to better represent how variations in tiny grains influence the nature of the entire planet.
“Obviously we can never, ever represent this in all its wonderful beauty in detail,” Klose said. Nevertheless, she said, she aims to learn as much as possible about the invisible intricacy of Earth before the dust settles. “We don’t have any plans to give up any time soon.”
