熱帯だった古代の地球では、周期的な土砂降りが発生していた

古代の地球では、あまり雨は降らなかったが、降ったら土砂降りだった 地球

熱帯の地球では、猛烈な暑さで一時的に雨が降っていた

今日、私たちは地球の気温がわずかに上昇するだけで、地球の気候に劇的な影響を与えることを経験しています。

ここで、現在よりも華氏20〜30度(摂氏11.1~16.6度)高い地球を想像してみてください。

地球は遠い過去のさまざまな時期にこのような温度を経験しており、今から数億年後、太陽が明るくなり続ける中で再びこのような温度を経験することになるでしょう。

しかし、このような温室効果のある時期に、大気や気候がどのように変化していたのかについては、ほとんどわかっていませんでした。

今回、ハーバード大学の研究者たちは、このような極端な暑さの時代に、地球は乾燥した状態が続き、その後、数時間のうちに1フィート(30.4センチ)以上の雨を降らせるような、幅数百マイルの大規模な雨嵐が発生していた可能性があることを発見しました。

ハーバード大学工学部および応用科学部および地球惑星科学の博士研究員であり、本論文の筆頭著者であるJacob Seeley氏は、「現在の深い熱帯地方の広い範囲を見ると、常にどこかで雨が降っています。しかし、私たちは、極端に温暖な気候では、海の広い範囲で雨が降らない日が何日も続くことがあることを発見しました。そして、突然、ほぼ全域で大規模な雨嵐が発生し、大量の雨が降るのです。その後、数日間は静かになり、それを繰り返すのです。」と述べています。

SEASの環境科学・工学の教授で本研究の上席執筆者であるRobin Wordsworth氏は、「この周期的な大雨は、まったく予期しない新しい大気の状態です。今回の研究は、地球の遠い過去と遠い未来に光を当てるだけでなく、遠い星の周りを回る太陽系外惑星の気候を理解するのにも役立つかもしれません。」と述べています。

本研究は『Nature』誌に掲載されています。

Seeley氏とWordsworth氏は、大気モデルにおいて、現在の約64倍の量のCO2を追加するか、太陽の明るさを約10%増加させることで、地球の海面温度を華氏130度(摂氏54.4度)まで上昇させました。

この温度になると、大気中では驚くべきことが起こります。

地表付近の空気が非常に暖かくなると、大気中の水蒸気が太陽光を吸収することで地表付近の空気が加熱され、「阻害層」と呼ばれる障壁が形成されます。

これは、対流雲が大気上層部に上昇して雨雲を形成するのを妨げるものです。

蒸発した水蒸気は地表付近の大気に滞留します。

同時に、熱が宇宙に奪われることで、阻害層の上にある大気上層部に雲が発生します。

上層雲で降った雨は、地表に到達する前に蒸発し、すべての水をシステムに戻します。

「巨大なバッテリーを充電するようなものです。大気中では大量の冷却が行われ、地表付近では大量の蒸発と加熱が行われますが、それらはこのバリアで隔てられています。もし何かがその障壁を突き破り、地表の熱と湿気を冷たい上層大気に侵入させることができれば、巨大な雨嵐を引き起こすことができるでしょう。」とSeeley氏は言います。

まさにその通りになりました。

数日後、上層大気の暴風雨による蒸発冷却で障壁が破壊され、数時間にわたる大雨が引き起こされるのです。

あるシミュレーションでは、6時間の間に、米国で数日間に渡って降る熱帯低気圧よりも多い降雨量が観測されました。

嵐の後、雲は消滅し、降水は数日間停止し、大気中のバッテリーが充電され、このサイクルが繰り返されます。

「今回の研究は、気候システムにはまだ多くの驚きがあることを示しています。海面温度が華氏30度(摂氏16.6度度度)上昇することは、人為的な気候変動の予測をはるかに超えるものですが、大気モデルを不慣れな領域に押しやることで、地球の能力の一端を垣間見ることができます。」とSeeley氏は言います。

「今回の研究では、惑星の視点から見て現在の地球とほんの少ししか変わらない気候の中で、豊かな新しい物理学が明らかになりました。この研究は、地球や他の惑星の気候の進化について、これから何年もかけて取り組むべき大きな新しい問題を提起しています。」とWordsworth氏は述べています。

Published by Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. Jacob Seeley, Episodic deluges in simulated hothouse climates, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03919-z.