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■ 私達の地球
私達の地球は太陽から大きな輻射熱を受けています。地球と太陽の間に空気はありませんから、東全熱伝導はありません。真空の宇宙空間を通って地球にはいつも173PW（ペタ・ワット）173×1015Wの輻射エネルギーが届いています。
そのうち、約30％の52PWは反射して宇宙空間に放たれ、残り70％121PWのうちの81PWは地表面で熱に変わり40PWは大気や海水の対流や降水などの循環エネルギーに使われています。植物の光合成に使われるエネルギーは370TW（テラ・ワット）370×1012Wと地球の受ける太陽エネルギーの0.3％あまりでしかありません。
地球にエネルギーが取り入れられると地球の温度は上昇するはずですが、地球だけでなくどんな物体もその温度に応じてエネルギーを放射しています。地球のような低温の物体は赤外線を中心としたエネルギーを放射します。地球は太陽から受ける熱と同じ熱を放射するとき一定の温度に保たれています。
化石エネルギーは地球が長い歴史の中で蓄えてきた光合成による植物資源を保存可能にしたものです。産業革命以来、化石燃料の消費が進んだ結果、資源の枯渇が近付くとともに大気中に温暖化物質を増加させてきました。 |
■ 地球の温度
太陽から取得する輻射熱と、地球がその温度に応じて放射する放射熱が等しくなるように地球温度は決まります。
太陽から受ける輻射熱＝（1−A）πｒ2I0 式2-3-2-1
A：反射率 ｒ；地球半径 I0：太陽定数
地球の発散する放射熱＝4πｒ2σT4 式2-3-2-2
ｒ；地球半径 σ：シュテファンの定数 T：地球の絶対温度
この二つが等しいとすると
（1−A）πｒ2I0＝4πｒ2σT4 式2-3-2-3
となり
T＝（（1−A）I0/4σ）1/4 式2-3-2-3
によって地球の平均温度を求めることができます。
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■ 地球温暖化
式2-3-2-3で、温暖化ガスの増加などの要因によりAが小さくなると地球の受ける輻射熱が増加して発散熱量をこれに見合って増やすにはTがより増えなければならないことになります。つまり、温暖化ガスの排出は反射率=Aを小さくし、取得する太陽輻射熱を増やします。
二酸化炭素以外にメタンガス、フロンなどが温室効果ガスとして知られています。
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■ ヒートアイランド現象
地球温暖化現象は大気に含まれる温暖化効果ガスの増加による地球規模の温度上昇ですが、ヒートアイランド減少は都市を中心にした局地的温暖化現象と考えられています。
道路が舗装で覆われ、建物の敷地も蓄熱性の高い建物で覆われると、都市全体が海水浴場の焼けた砂浜のように日射で高温になります。
砂浜の砂は表面の数センチだけが高温になり、その下の水を含んだ砂の温度はそれほど高くなりません。都市の建物は屋根ばかりでなく壁も大量の熱を含み、局地的に大量の輻射熱を固定します。
都市はまたエネルギー消費密度の高い地域です。普段でも都市ガス・電力・ガソリンなどの消費密度が高い上に冷暖房で使われるエネルギーも膨大なものになります。
前のページ「地球環境問題」に示したグラフでも過去 110年間に東京の気温は約３度上昇しました。この間地球温暖化は約1.2℃進んだと言われていますから、ヒートアイランド現象は温暖化より大きな影響があったことになります。
ヒートアイランド現象も大気中の温室効果ガスの増加とは違う形で地球の温暖化を進めているのではないでしょうか？
都市化は緑で覆われた森や畑を鉄とコンクリートの砂漠に置き換えているようにも思えます。 |
■ どのように地球環境問題に対処するか？
地球環境問題としての「温暖化」と「ヒートアイランド」は産業革命以来都市化が進み、エネルギー消費を拡大してきた結果です。
化石燃料の消費拡大に伴う大気中のCO2増加は化石燃料（特に石油）の枯渇とともに一段落するかもしれません。しかし、一方では天然の化学工業原料を燃料として使い果たしてしまうことになります。
建物の表面を蓄熱しにくい素材で覆うこと、建物をしっかり断熱して空調に必要なエネルギーを減らすこと、さらに建物の表面を緑化して砂漠を森や畑に戻すことは地球環境を元の状態に近づける有効な手段になる可能性があります。
重要なことはこれらの対策を科学的に組み合わせることです。
緑化された屋上は夏の日射を有効に遮り、壁の温度上昇を防ぎます。定期的に散水が必要になりますが、渇水期に備えて雨水の貯留などの対策をあわせて必要とします。
冬の寒さに対して屋上緑化で遮熱しても効果はありません。暖房負荷を減らすのは断熱です。
屋上緑化に使われる土はほとんど断熱効果を発揮しません。コンクリートの厚さが増えた程度の効果はあっても断熱材の厚さに換算すれば僅かなものです。
しっかり断熱した上で屋上緑化をしなければヒートアイランド問題の本当の解決にはなりません。 |
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私たちの地球の環境
