Is our climate headed for a mathematical tipping point? - Victor J. Donnay

翻訳: Takamitsu Hirono 校正: Tomoyuki Suzuki

For most of us, two degrees Celsius is a tiny difference in temperature,

私たちの多くにとって ２度の温度変化はわずかなものです

not even enough to make you crack a window.

窓を少し開ける必要すらないかもしれません

But scientists have warned that as CO2 levels in the atmosphere rise,

しかし 科学者達は 大気中の二酸化炭素濃度が上昇し

an increase in the Earth's temperature by even this amount

気温が２度上昇しただけでも 世界に壊滅的な打撃をもたらすと

can lead to catastrophic effects all over the world.

警鐘を鳴らしています

How can such a small measurable change in one factor

どうしてたった１つの要素の 小さくて測定可能な変化が

lead to massive and unpredictable changes in other factors?

他の多くの要素に対する 著しく予測不能な変化を起こすのでしょうか

The answer lies in the concept of a mathematical tipping point,

数学的な転換点の概念に その答えは隠されており

which we can understand through the familiar game of billiards.

身近な遊びであるビリヤードによって 理解することができます

The basic rule of billiard motion is

ビリヤードの動きの基本法則とは

that a ball will go straight until it hits a wall,

球は壁に当たるまで直進し

then bounce off at an angle equal to its incoming angle.

入射角と同じ角度で 跳ね返るというものです

For simplicity's sake, we'll assume that there is no friction,

単純化のために 摩擦がないと仮定すると

so balls can keep moving indefinitely.

球は永遠に動き続けます

And to simplify the situation further,

さらに単純化し

let's look at what happens with only one ball on a perfectly circular table.

完全に円形な台での たった１つの球の動きを見てみましょう

As the ball is struck and begins to move according to the rules,

球が突かれ 法則に従って動き始めると

it follows a neat star-shaped pattern.

きれいな星のような模様を描きます

If we start the ball at different locations,

別の場所においた球で始めたり

or strike it at different angles, some details of the pattern change,

異なる角度で突いたりすると 模様は多少変化しますが

but its overall form remains the same.

ほとんど同じ形になります

With a few test runs, and some basic mathematical modeling,

何回かテストして 簡単な数学モデルを用いれば

we can even predict a ball's path before it starts moving,

私たちは 初期前提だけに基いて 球が動き始める前に

simply based on its starting conditions.

軌道を予測することができます

But what would happen if we made a minor change

しかし ここにわずかな変化－

in the table's shape by pulling it apart a bit,

台を少し左右に引っ張って

and inserting two small straight edges along the top and bottom?

２つの短い直線部分を上下に加えたら どうなるでしょうか？

We can see that as the ball bounces off the flat sides,

球が平らな面で跳ね返り

it begins to move all over the table.

台全体を動き始めることが分かります

The ball is still obeying the same rules of billiard motion,

球はビリヤードの動きの法則に 依然として従っていますが

but the resulting movement no longer follows any recognizable pattern.

その結果が描く軌道は 模様としては認識できなくなります

With only a small change to the constraints

システムの振舞いを決める 制約条件に

under which the system operates,

ほんのわずかな変更を加えるだけで

we have shifted the billiard motion

ビリヤードの動きは

from behaving in a stable and predictable fashion,

安定的で予想できるものから

to fluctuating wildly,

とても不安定で

thus creating what mathematicians call chaotic motion.

数学者達が「カオス的運動」と 呼ぶものに変わったのです

Inserting the straight edges into the table acts as a tipping point,

台に直線の辺を加えることが 転換点になり

switching the systems behavior from one type of behavior (regular),

システムの働きを 規則的なものから

to another type of behavior (chaotic).

カオス的な別のものに変えます

So what implications does this simple example have for the much more complicated

では この単純な例は ずっと複雑な地球の気候に関して

reality of the Earth's climate?

どのような意味をもたらすのでしょうか？

We can think of the shape of the table as being analogous to the CO2 level

台の形は 二酸化炭素の量や

and Earth's average temperature:

地球の平均気温と考えられます

Constraints that impact the system's performance

球の動きや気候の振舞いなど

in the form of the ball's motion or the climate's behavior.

システムの結果に影響を与える 制約条件です

During the past 10,000 years,

過去１万年間の間

the fairly constant CO2 atmospheric concentration of

大気中の二酸化炭素濃度は 270ppmでほぼ一定でした

270 parts per million kept the climate within a self-stabilizing pattern,

気候の変化は比較的 規則的かつ自己安定的で

fairly regular and hospitable to human life.

人類の生活にとっても 心地のよいのもでした

But with CO2 levels now at 400 parts per million,

しかし二酸化炭素濃度は現在400ppmで

and predicted to rise to between 500 and 800 parts per million

今後100年間で 500から800ppmまで

over the coming century, we may reach a tipping point where

上昇すると予想されています その結果 私たちは転換点に達し

even a small additional change in the global average temperature

地球の平均気温のわずかな変化が

would have the same effect as changing the shape of the table,

テーブルの形を変えるのと同じように

leading to a dangerous shift in the climate's behavior,

気候に危険な変化を起こさせるかもしれません

with more extreme and intense weather events,

強く激しい気象事象を伴い

less predictability, and most importantly, less hospitably to human life.

予測が難しく 何よりも 人類の生活は不快なものになります

The hypothetical models that mathematicians study in detail

数学者が詳細に研究している この仮想的モデルは

may not always look like actual situations,

実際の状況とは異なるかもしれませんが

but they can provide a framework and a way of thinking

現実世界のもっと難しい問題を 理解するための

that can be applied to help understand the more complex problems of the real world.

考え方の枠組みを与えてくれます

In this case, understanding how slight changes

このケースでは 制約条件における小さな変化が

in the constraints impacting a system can have massive impacts

システム全体に大きな影響を 与えるということを理解すると

gives us a greater appreciation for predicting the dangers

今すぐ五感で感じることが難しい 将来の危険の予想についても

that we cannot immediately percieve with our own senses.

もっと重大なことと考えるように なるでしょう

Because once the results do become visible, it may already be too late.

実際に結果が見えたときには もう遅すぎるかもしれないからです