お宙（そら）とお天気の不思議な関係

今田 晋亮（地球惑星科学専攻 教授）

私ちにとって太陽は，地球に光と熱をもたらす生命の源である。太陽からの放射エネルギーによって地表が温まり，その熱が大気や海を循環させ，四季をつくり出す。もし太陽が存在しなければ，地球には生命は存在しなかったはずである。まさに太陽は，地球の「いのち」を育む偉大な存在と言える。

太陽は決していつも同じではない。表面には黒点と呼ばれる暗い斑点が現れたり消えたりし，黒点の数はおよそ11年で変動する。これを「太陽周期活動」と呼ぶ。黒点の数が多くなると，活動が活発になる「極大期」になり，フレアと呼ばれる爆発的現象やコロナ質量放出が多発し，地球の磁場を揺るがしてオーロラを出現させ，通信障害を引き起す。太陽のこの周期的な変化は，太陽地球環境を左右するリズムとして重要な役割を果たしている。

では，この太陽のリズムは地球の気候にも影響を及ぼしているのであろうか。黒点が増えると紫外線やX線の放射量が増えるが，可視光の明るさはほとんど変化しない。そのため，太陽活動の変化は成層圏のような高い場所では影響を与えるものの，私たちが暮らす地表付近への直接的な影響は小さいと考えられる。しかし，太陽活動が弱まると宇宙から降り注ぐ宇宙線が増え，それが雲の形成に関わるといった間接的な影響も指摘されている。こうした太陽活動の揺らぎが，長い時間をかけて地球の気候を微妙に変えている可能性がある（図）。

以上のような太陽周期活動とその地球環境影響を解明すべく，我々は日本で研究チームを形成して，研究課題「太陽周期活動の予測とその地球環境影響の解明」として太陽活動と地球気候の関係を多角的に分析した。まず地上観測や「ひので」衛星などのデータを用いて太陽磁場の変化を詳しく調べ，太陽の表面の流れ・乱れによって太陽の磁場の長期変動を予測する新しい数値モデルを構築し，次の太陽活動周期の予測を行った。結果は現在よりも数十パーセントほど弱まる可能性があることが示された。さらに，気象研究所の地球システムモデル（MRI-ESM2.0）を用いて，太陽活動と成層圏変動の関係を解析した。その結果，太陽活動が成層圏の温度を変化させ，それが大気と海洋の相互作用を通じて地表の気候をわずかに変調させる可能性が明らかになった。加えて，樹木の年輪に含まれる炭素14や，南極やグリーンランドの氷床に含まれるベリリウム10のデータを解析することで，過去200-500年前の太陽活動と気候変化との関係も明らかになった。さらに，古気候データを比較した結果，太陽活動の低下が湿潤化や海面温度変化を通じて日本の降水パターンに影響していた可能性も示唆された。

こうした成果により，太陽活動が地球の気候に与える影響は直接的にはわずかであっても，成層圏の化学変化や宇宙線の作用を介して，気候システムに間接的な影響を及ぼしていることが具体的に示された。太陽の変化及び太陽と地球の間にあるこの繊細で深い結びつきを理解することは，将来の気候変動をより正確に予測するうえで欠かせない一歩となると期待している。

Gray et al. 2010, PSTEP Webpageより。太陽活動変動の諸要素を介しての気象・気候への影響