船舶航路では雷が2倍も頻繁に落ちる理由

オデュッセウスが長きにわたる帰路の航海でちょっとしたトラブルに見舞われて以来、人類は大きく進歩してきたにもかかわらず、外洋での生活は依然としてほとんど喜びのないものです。21世紀の船乗りたちは故郷を離れて何週間も過ごします。労働時間は長く、賃金は平凡で、災難の危険はいつ訪れてもおかしくありません。そして最近、研究者たちは、これらの男女がイタケ王ですら対処しなかった問題、つまり異常なほどの雷に直面していることを突き止めました。世界で最も交通量の多い航路沿いでは、近隣の同様の気候条件の地域と比べて、落雷の頻度が2倍にもなっていることが判明しました。

こうした物語ではよくあることですが、責められるのは怒り狂ったオリンピック選手ではありません。責任は、自分たちの船が汚れた燃料を燃やしても何の非難も受けないと考えていた人間の傲慢さにあります。

これは、2017年に発表された「主要な外洋航路上の雷の増強」と題された論文に始まる、ワシントン大学とNASAの研究者による数年にわたる研究から得られた結論だ。著者らは、シンガポールやインドネシア周辺を含むインド洋北東部と南シナ海に焦点を当てた。当時大学院生だったカトリーナ・バーツが、入手可能な落雷データからより高い解像度を引き出す手法を考案したことが、彼らがこのテーマを取り上げることにつながった。彼女とワシントン大学の大気科学者ジョエル・ソーントンは、その手法と11年分の落雷データを用いて、特に落雷率の高い地域の地図を作成した。そして、彼らはあるパターンに気づいた。「私たちはすぐに、そこが航路だと認識しました」と、論文の筆頭著者であるソーントンは言う。

2005年から2016年にかけてのインド洋東部と南シナ海での落雷（上）と船舶からの排出量（下）の比較から、人間が航行する場所と落雷の場所の間には明確な相関関係があることがわかります。

||||

これは奇妙に聞こえるかもしれません。雷について少し知っておくと、その意味が分かります。通常の状況では、空気中の微細な水滴が「雲凝結核」に吸い付きます。雲凝結核とは、50ナノメートル以上のエアロゾル粒子で、ほこりや二酸化硫黄などです。粒子の数が少ない場合、それぞれの粒子がより多くの水滴を拾い上げ、低高度で比較的短い雲を形成します。これが雨を降らせます。一方、エアロゾル粒子の数が多い場合、それぞれの粒子が受け取る水滴の数は少なくなり、大気圏に浮遊して凍結します。こうしてできた高い雲の中で、氷や雪解け水が互いにぶつかり合い、電荷を伝達します。電荷の差によって電界が生じ、雷が発生します。

これを正式には「エアロゾル対流活性化」と呼びます。ソーントン氏はこれを「触媒雷」とも呼んでいます。粒子の数が増えれば雷も増えるということを知っておく必要があります。そして、化石燃料の燃焼は、こうした粒子を発生させる確実な方法です。船舶は港から港へと移動するために燃料油を使用しているため、特に重大です。燃料油は、比較的無味乾燥なガソリン、ジェット燃料、灯油を蒸留した後に樽の底に残る、黒っぽく粘性のある物質から作られており、自動車用ディーゼル燃料の約3,500倍の硫黄を含んでいます。世界の船舶は、毎日約330万バレルの燃料油を燃やしています（少なくとも12月31日までは。これについては後ほど詳しく説明します）。

2017年の研究では、ソーントン氏と共著者らは、2005年から2016年にかけて発生した1.5×10 ^{9 回}の雷撃（放電）に関するデータを世界雷位置ネットワーク（WWDLN）から取得しました。彼らはこれを、リアルタイム情報に基づいて船舶による大気汚染の詳細な推定値を提供する全球大気研究排出データベース（Emissions Database for Global Atmospheric Research）のデータと比較しました。その後、2018年にワシントン大学の研究者ピーター・ブロシー氏とクリストファー・ブレザートン氏は、2017年の研究を受けて、コンピューターシミュレーションを用いてインド洋における船舶の排出が雲の生成に与える影響を測定しました。ソーントン氏とバーツ氏（現在はNASA所属）の支援を受けて、彼らは元の研究結果と一致する雷雨への影響を発見しました。

農業などの他の人間活動も、雲に同様の影響を与えている可能性が高い。（土壌に肥料を与えると土壌中のバクテリアの活動が活発化し、雲の凝結核と考えられる硝酸塩の排出量が増える。）しかし、ほとんどの船舶が海上を同じ弧を描いて移動するため、他の人間活動の影響が限定的な航路沿いでは、その影響がより顕著に現れる。

雷は大型船舶や人間にとって大きな脅威ではないものの（米国では年間約50人しか死亡していない）、これは人間の習慣が私たちが住む地球に予測困難な影響を及ぼす可能性があることを改めて思い起こさせる出来事だ。「地球がいかに敏感であるかを示している」とソーントン氏は言う。

穏やかな空を好む人にとって朗報は、これらの粒子が大気中に数週間以上留まらないことです。ですから、今すぐ汚染を止めれば、効果が現れるまでそれほど時間はかかりません。そして、船舶の燃料消費を大幅に削減する国際協定が発効する新年には、汚染が少なくとも少しは減るかもしれません。「逆の傾向が見られるかもしれません」とソーントンは言います。

これは本質的には大きな自然実験であり、その結果、より多くの船員が無事に帰還できるかもしれない、あるいは少なくとも閃光と爆発音に少しは怖がらなくなるかもしれない。

WIREDのその他の素晴らしい記事