黒猫の旅〜過去から未来まで〜: 3月 2013

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「北極圏のサイエンス」（赤祖父俊一、2006年）

北極圏のサイエンス〜オーロラ、地球温暖化の謎にせまる
赤祖父俊一
誠文堂新光社 2006年12月

著者はアラスカ大学名誉教授の赤祖父俊一氏。
オーロラの専門家で、地球温暖化をはじめとする環境問題は日頃耳にしていたような事実をもとに記述している感が否めない。

人名を検索した際に、温暖化懐疑派として名を連ねていて驚いた。読んでみて納得。

北極圏ほど、地球温暖化が増幅され、顕著に見られる地域である。それは’アイス・アルベド・フィードバック’によるところが大きい。

著者が現役だった頃、アラスカでは顕著な温暖化は確認されていなかった。
さらにマスコミ等でさかんに氷河の後退・崩壊など、馴染み深い地域の科学が歪められて取り上げられていたことに強い反感を抱いたのだろう。地球温暖化問題は統計的にも、物理的にもまだ十分な確証が得られていなかったため、一貫して懐疑的な立場を取っていたようだ（というよりはエセ科学全般に対して）。
温度上昇が単に氷河を融解させるという理解は危険であり、あまりに短絡的だと指摘している。

その姿勢自体、なんら間違っていないし、僕ら若手もその姿勢から学ばなければならない。
もしかすると地球を分かった気でいる気候学者こそが間違っていることがいつの日か示される可能性だってある。

結局そのときにならなければ結果が分からないことが多いのが地球科学である。

時代背景は人の考え方に大きく影響する。
僕らはまさに気候変動の最中にいて、日々気候変動に関するニュースを目にする（マスコミが取り上げることはなくても、インターネットを探せば腐る程出てくる）。
一方、1980年代頃にはまだ温暖化が顕在化しておらず、自然変動と区別することが難しい段階にあった。

現在、温暖化に懐疑的な立場の論文が気候変動関連の話題を扱う科学雑誌に載ることは非常に稀だ。ある意味でそれは偏りが大きく危険なことであると、常に肝に銘じる必要がありそうだ。。

温暖化よりも寒冷化のほうが重大だという指摘は基本的には正しい。生物の代謝は往々にして温度が高いほど活発化する。植物・植物プランクトンの中には高いCO2濃度を好むものもいる。

筆者に一つ欠落している視点があれるとすれば、それは’変化の速度’に対する視点だろう。背景が地質学でないので、進化・淘汰・絶滅・適応といった生態系における時間的概念をあまりに軽視していると考えられる。
さらに、ヒトは300万年前に誕生して以来、何度も氷期-間氷期を体験してきたし…という記述も見られる。原始人と現代人にとっての気候変動の意味を同等に考えることは適切ではない。

また温暖化により北極圏の航路やこれまで手の届かなかった資源が出てくるのは事実だ。これを受けて筆者は温暖化にあまりに悲観的になるべきでないと指摘するが、これは新たな国際問題の種になる感が否めない。

また、いずれ次の氷期が来るのだから…という記述も目立つ。おおよそ政策決定者や現在地上に暮らす人にとっての関心は、せいぜい100年ほど先までに限定されると考えたほうが良い。あまりに先のことを心配するのは科学者かSF作家くらいである。

本は高校生以下を主たる対象にしており、しかも１冊の本のために執筆したのではなく、これまでにコラムなどに掲載した記事をコンパイルしたような物になっているため、繰り返される文章が多く、やや冗長に感じる。
しかしその分、平易な文章で「北極圏の暮らし」や「北極圏の一般的な気候」、「これまでの北極探検史」などが記述されているため、教科書としてでなく、軽い読み物として推奨する。

気になった文言等はこちらにまとめた。

気になった一文集（日本語 ver. No. 10）

北極圏のサイエンス〜オーロラ、地球温暖化の謎にせまる
赤祖父俊一
誠文堂新光社 2006年12月

もっとも大切なことは、地球は人間のためにあるのではなく、人間の存在とは無関係に地球は変動を続けているということなのだ。（pp. 58）

北極海を中心として約半分の領域は依然、海氷に覆われている。この海氷の話は、どこか遠い国の物語でなく、地球の将来に重要な関係を持っている。（pp. 69）

北半球を鍋に例えれば、赤道は鍋の底に相当し、北極海の海氷は鍋のふたに当たる。湯の沸き具合がふたの有無で異なるように、海は赤道付近で受けた太陽熱を北極圏まで運ぶが、海氷はその太陽熱が北極の大気に逃げるのをコントロールしている。（pp. 69）

氷河は、文字通り氷の河のことである。氷河は日本にはない。しかし、極地の氷河は中緯度帯の日本はもちろん、世界中の人間のあらゆる生活、経済に大きな影響を及ぼす。（pp. 88）

気候変動は北極圏に最も重大な影響を持っていると同時に、それは北極圏を越えて地球全体に影響を及ぼす。氷河の崩壊、それに伴う海水準の上昇、森林線の変化に伴う農作地帯の移動、永久凍土が融けることによる数多くの問題がその例である。（pp. 97）

一般に科学の真理とは、複雑な形をした物体のようなもので、科学者一人一人は、その物体の一部分しか見ることができない。（pp. 102）

地球では植物がすばらしい「炭酸同化作用」という過程をつくりだし、炭酸ガスと水から炭水化物（我々の食糧）を作った。その「遺骨」が石炭と石油である。（pp. 104）

黒点とは別に、太陽の上層大気（コロナ）で暗い所（コロナホールと呼ぶ）からも強い太陽風が吹き出しており、太陽は地球から見て２７日間に１回自転するので、オーロラが２７日ごとに活発になる。これは黒点の最盛期を過ぎてから数年後に起きやすい。（pp. 124）

もし、太陽系外の惑星に植物があれば、その惑星の光は乳白色のはずである。したがってオーロラの研究は宇宙の生命探査にも役立つはずである。（pp. 125）

私にとって全く専門外の極地探検史をひもとくことは楽しみの一つである。（pp. 132）

熱帯に入る太陽エネルギーは第一近似として一定であるので、対流は北極圏の大気の状態に強くコントロールされる。日本での日常生活に北極圏がいかに重要な役割を果たしているかが、これで分かる。（pp. 156）
例えば北極の氷が完全に融けると、これまで大気と隔絶されていた’暖かい’海との間に熱のやり取りが生じ、北極圏はさらに温暖化する。それは中緯度の大気海洋循環（黒潮や低気圧など）にも影響すると予想される。

気温１度の変化は日常生活はもとより、日本全体のエネルギー消費（電力、石油、天然ガス）、経済（衣類、電気器具）、ひいては社会問題にも関係している。（pp. 158）

北極圏研究は経済的にも日本にとって重要である。（pp. 160）
スエズ運河を通るよりも、北極圏を通ったほうが航路がはるかに短く、それだけ重油を節約できるからである。ただし、現在は海氷が大きな障壁となっている。

先進国である日本が、自分たちの日常生活に直結する問題を他人、他国まかせにはできない。（pp. 160）

2013年3月26日火曜日

海水のpHの定義（改）

前回の記事から約１年が経過し、あれから新たに得た知識も多くあるので、改めて海水のpHの定義をまとめておきます。

海水の「pH」は、「DIC」「TA」「pCO₂」とともに炭酸系を記述する上で重要な変数の一つですが、その取り扱いや、理論的背景が複雑で、また様々なスケールが様々な研究者や研究機関ごとに扱われていることなどもあり、非常に捉えにくいものとなっています。

求めたいものが海水のpHなのか、石灰化流体のpHなのかなどでも推奨されるpHのスケールは異なり、海水化学コミュニティーや生理学コミュニティーなど、異なるコミュニティーで異なるスケールが採用されてきたという背景があります。

現在の海水化学コミュニティーや海洋酸性化研究では「全水素イオン濃度スケール；pH_total」が広く採用されていますが、
例えばかつての国際海洋観測プロジェクトのうち、
GEOSECS（Geochemical Ocean Section Study）のときには「NBSスケール；pH_NBS」、
WOCE（World Ocean Circulation Experiment）のときには「海水スケール；pH_SWS」
が一般的だったなど、時代によっても変化してきました。

ここでは’海水’のpHを中心にまとめます。

参考文献は最後にまとめて記しておきます。

気になった一文集（English ver. No. 11）

Global temperature, therefore, has risen from near the coldest to the warmest levels of the Holocene within the past century, reversing the long-term cooling trend that began ~5000 yr B.P.
従って、全球温度は完新世における最も寒い状態から最も暖かい状態へと過去１世紀の間に増加してきたのであり、5,000年前から始まる長期的な寒冷化の傾向に逆行している。

「A Reconstruction of Regional and Global Temperature for the Past 11,300 Years」
Marcott et al., 2013, Science (vol. 339, pp. 1201)
完新世の温度復元と現在の地球温暖化の特異性

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It found that not only does the uptake of CO2 from the atmosphere into the ocean increase seawater CO2 levels and reduce pH in the ocean, it also causes a reduction in the ability of the ocean to buffer natural changes.
大気からCO2が海に取り込まれることで海水中のCO2濃度が増しpHが低下するだけでなく、海が自然の変化を緩衝する能力も低下させることが分かった。

It is important to consider that the current rate of increase in ocean acidity is 100 times faster than the rate of change in the last million years of earth’s history.
現在の海の酸性化の速度は地球の歴史の過去100万年間の変化速度の100倍早く起きていることを考慮することは重要である。

If we allow CO2 emissions to increase unabated it will likely take thousands of years for chemical changes in the ocean to return to conditions like those today.
もし我々がCO2の排出を衰えさせずに増加させれば、海の化学変化が現在のような状態に戻るまでには数千年もの時間がかかる。

If you go to the Great Barrier Reef today you won’t see any visible warning sign of ocean acidification. By the time changes can be clearly seen on the reef, it will likely be too late to reverse them.
いまグレートバリアリーフに行っても目に見えて海洋酸性化の影響は見られないだろう。サンゴ礁でその変化が明らかになる頃には、それらを打ち消すにはもう手遅れとなっている。

「Jumps in ocean acidity put coral in more peril」Emily Shaw, The Conversation, 5 March 2013.
海洋酸性化とサンゴへの影響

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As the Western Australian ocean heatwave showed us two years ago when it devastated fish stocks, it can be the extreme end of the spectrum that can cause the most damage, and these damages may be irreversible over our lifetimes in the case of ocean acidification.
２年前に西オーストラリアの海水温の異常昇温が魚の資源量を破壊したように、海洋酸性化は最も大きなダメージをもたらす現象の中でも極端なものとなる可能性があり、我々の生涯の中で元通りにはならないだろう。

「Global warming could corrode shallow reefs sooner」EPOCAブログ（1 Mar 2013）
地球温暖化・海洋酸性化とサンゴ礁の減退

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We particularly cannot afford that view when our planet is being propelled by human action into another climate regime with incalculable social and environmental costs. The only way to figure out what is happening to our planet is to measure it, and this means tracking changes decade after decade and poring over the records.

But in the case of a program aimed at long-term change, "research" and "operations" cannot be separated cleanly. Finding and correcting for the inevitable systematic biases is a job for scientists who understand the measurement technology, are passionate about data integrity, and are motivated to unravel how the Earth system operates.

「Science podcast (28 Mar 2008)」Ralph Keeling
マウナロアにおける大気中CO2濃度連続観測50周年記念インタビュー

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Smallholders often purchase stocks on credit that is repaid at the end of the season, so the loss of a crop or livestock in one bad year can put the farmer into debt for many years, condemning generations to poverty.

To lessen the impacts of adverse weather, networks must be established between the forecasters of global weather and climate in the developed world, and research, governmental and non-governmental organizations in the less-developed world.

Paradoxically, as forecasts become better and their resolution grows, it becomes more difficult for developing countries to access them.

Faced with possible climate change, societies that learn to cope with and mitigate hazards now will be most adept at dealing with more frequent and intense hazards in the future.

「Improve weather forecasts for the developing world」Nature 493, 17–19 (03 January 2013)
発展途上国に先進国の気象予測サービスを提供することで、経済的・人的被害をもっと減らせる。バングラディシュ・ミャンマーの洪水の例を紹介。

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The implication is simple: Even if consumption is held constant, ecological impact can increase—not only for energy but also for other resources.

By law, land cleared for an oil well must be reclaimed after abandonment, but the ecological value of reclaimed sites is not equivalent to their pre-development condition.

A recent study found that emission levels in oil-sands mines are 23 times that of conventional production. Because less than 20% of the deposit can be accessed from the surface, production will soon be dominated by in situ drilling, substantially increasing cumulative land disruption: Three times as much land is disturbed to produce the natural gas required for oil-sand drilling as is consumed by the wells themselves.

Declining conventional fossil fuel reserves have motivated much more investment in nonconventional fossil fuel enterprises than in renewable alternatives, representing a global trend toward increased ecological impact per unit of fuel produced. Coal production, which is growing at a faster rate than any other fossil fuel, is increasingly dominated by surface (including mountain-top) mining, which allows more efficient extraction of lower-density deposits but is also more ecologically disruptive than underground mining.

Even if consumption leveled off, increases in ecological impact could result as global reserves become depleted. The question is not when resources will run out, but how much ecological impact we can tolerate.

「Not all about consumption」Science （15 Mar 2013）
資源が枯渇すればするほど、採掘にかかるエネルギー・資源が増し、結果的に多くの生態系が破壊される

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We must prepare young people to address this issue: The problem of preserving a habitable planet will engage present and future generations. Scientists must improve communication if research is to inform the public and policy makers better.

「Development and application of earth system models」Ronald G. Prinn, PNAS (26 February 2013; Vol. 110, No. Supplement 1)
地球システムモデルは現在の気候を理解するだけでなく、将来の気候変動予測にも力を発揮する。

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More than 80% of the biomass used for energy comes from forests, in the form of logs, wood chips, wood pellets, sawdust, bark and other by-products. Just one-third of the world’s 4 billion hectares of forest is used for wood production or other commercial purposes. And those that are managed have room to grow more feedstock than they currently do.

...better use of low-yielding grasslands, sparse woodlands and degraded land could deliver more biofuels without encroaching on food production.

Planting 170 million hectares of this with energy crops could deliver 15 exa-joules, and still leave space for feeding rising populations, urban development and biodiversity protection, and new forests.

In the Northern Hemisphere, fossil fuels still dominate the heat market, even though biomass is half the price of oil.
北半球では、バイオマスの値段は石油の半分でしかないのにも関わらず、未だに化石燃料が熱市場を支配している。

For electricity production, biofuels supply around 2% of the world’s needs

The top priority should be heating: improving efficiency in developing countries and using biomass and district heating, rather than fossil fuels and electricity, in developed countries.

最も優先度が高いのは熱である。途上国における熱効率を上げ、バイオマスを使い、先進国のような化石燃料や電力の使用ではなく熱を使わせる。

Without targeted, long-term government policies, bioenergy will develop too slowly to help in the mitigation of climate change.

目標にされる長期的な政府の政策がなければ、バイオエネルギーは遅く発展しすぎて気候変動緩和には役に立たないであろう。
「Build a biomass energy market」Nature (7 Feb 2013, vol. 494, 29-31)
バイオ燃料を先進国の電力生産というよりもむしろ途上国の熱生産（料理の火、暖房、浴室など）に用いることで、化石燃料や木材などの使用を軽減させる必要がある。

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The controversy over these technologies in general has translated into a controversy over the regulation of research that has the effect right now that a lot of research that’s really needed isn’t going ahead.
こうした技術を巡る議論は、一般的に、現在効果を発揮する研究の規制を巡る議論に読み替えられてきた。そのため、多くの本当に必要な研究が前進しなかった。

...we argue that there needs to be consultations and discussions between governments and scientists to help develop the outlines of near-term research programs that would be low in risk, high in scientific value, and socially and publicly and politically acceptable.

…we propose a couple of specific initiatives to help map out the outlines of that governance system.

Because if future climate change turns out really badly, we may find ourselves in a situation in a few decades where it’s really essential to begin deploying climate engineering technologies to slow or stop or reverse bad changes that are underway.
もし将来の気候変化が本当に悪いものだと判明したときに、私たちは自分達が気候工学技術を用いて起こりつつある悪い方向への変化を遅くする、止める、或いは打ち消す手段を開始することが本当に必要な状況に立たされていることを数十年内に実感するかもしれないからである。

…we think it’s crucial that they start talking to each other early on while the stakes are low so that if we do come to such a frightening climate future, there will be cooperative decision-making channels established, and it won’t be a cascade of provocative actions taken by one great power or another, because the risks of that would be terrible.

…もし我々が将来恐ろしい気候に直面しなければならないのであれば、危険性が低いうちに政策決定者と科学者はお互いに会話を始める必要があり、そうすることで政策決定の協力的な流れが構築され、一つか或いはいくつかの大きな力による物議をかもすような行動の連鎖がなくなる、と私たちは考える。そのリスクは恐ろしいものになり得るからである。

Science Podcast (15 Mar 2013)

地球工学（geoengineering）の予備実験の可否を巡る議論について。気候変動緩和に寄与すると思われる低リスクな地球工学は実験をしておかなければ、いざ実行に移したい時に判断ができない。

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It is, simply put, the largest chemistry experiment ever attempted. It is happening now, and it has real impacts on people and local economies today
単純に言うと、それ（海洋酸性化）はこれまでに試みられた中で最大の化学実験である。それは現在進行中であり、今日人や地域経済に真の影響を及ぼしている。

「The ocean in a high carbon dioxide world」EPOCA海洋酸性化ブログ

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Ecosystems that will most likely be affected include coral reefs, open ocean environments, high-latitude oceans, and deep-sea regions. Susceptible species provide human communities with many goods and services, so human communities may feel the effects of ocean acidification in several ways.
もっとも影響を被りそうな生態系はサンゴ礁、外洋、高緯度の海、深海などを含む。影響を被りやすい生物種は人間に多くの商品やサービスをもたらしているため、多くの方法で海洋酸性化の影響を感じることができるだろう。

「Ocean acidification」EPOCA海洋酸性化ブログ（Cooley & Doney, 2013, Encyclopedia of Environmetrics）

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2013年3月25日月曜日

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「南極・北極の気象と気候」（山内恭、2009年）

南極・北極の気象と気候
山内恭
気象ブックス（成山堂書店）２００９年

著者は国立極地研究所・教授の山内恭氏。

あまり一般向けではないけれど、極域の気候変動や気象を網羅的に書き記した半・教科書。
とても勉強になったので、そのうち購入しようと思っています（今回は図書館でレンタル）。

普段温帯に住んでいるだけに、馴染みのない気象現象の紹介がほとんどですが、「強烈な接地逆転層」「カタバ風」「ダイヤモンド・ダスト」「オゾンホール」など、非常に興味深く感じました。

本人自体が本の中で断っていますが、アイスコアには研究者としてほとんど携わっていなかったようです。僕自身一番知りたかったのはアイスコアに関することだったので、また別の本にあたろうと思います。

以下はピックアップした引用文。個人的なメモの色が強いです。

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「南極は気候変動のカナリアである」（pp. 13）

二酸化炭素濃度そのものの絶対値は、南極は北極に比べ4ppmvほど低めになっており、人為起源の発生源が北半球にあることを語っている。（pp. 56）

オゾンホールは長い目では解消に向かっており、自然環境を改変してしまうフロンを発生させたという人類の失敗を訂正することができた、地球環境問題を解決することができた、貴重な例として誇れる事象になりそうである。（pp. 149）

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第10章　氷床コアと古気候

時間軸の設定は各コア解析において周到に評価されてはいるが、なかなか統一的に共通にはならず、独自の時間軸となってしまう。（pp. 171）

南北両極でのメタン濃度変動の相似性に驚くが、こうして時間を合わせ同期された両コアからの酸素同位体比のグラフは、両極における気候の恐ろしいまでのつながりを語っている。（pp. 172）

ヨーロッパグループ（EPICA: European Project for Ice Coring in Antarctica）によるもので、より目的を鮮明に、グリーンランドのコアとの対比を容易にすべく、時間分解能を上げた、必ずしも長い年代をねらわない、年層の厚い、すなわち年涵養量の多いコア掘削を海に近いドローニング・モードランド（DML：南緯７５度、東経０度、標高2829m：現在の年涵養量6.4cm）にて、また、時間分解能は犠牲にしても、より長い時間記録を求めて、涵養量の少ない場所での掘削としてドームC（南緯７５度、東経１２３度、標高3233m：現年涵養量2.5cm）での掘削を、ちょうど日本のドームふじコアの前後に実現した。（pp. 174）

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第１１章　温暖化と極域

温暖化の影響をみるモデル計算でも海氷域の減少は計算されているが、それをはるかに上回る早さで、２０４０年頃に実現すると予測されている面積に既に減少しているのである。北極がまさに温暖化していることを示しているが、現在いわれている（例えばIPCC第４次報告書）地球温暖化だけでは説明しきれない急激な変化が現れている。（pp. 177-178）

地球温暖化に伴う南極域での変化として、棚氷の崩壊がしばしばニュースになっている。最大の話題は、人工衛星Terraに搭載されたMODIS画像により捉えられた南極半島東側のラーセン棚氷の崩壊で、２００２年ラーセンB棚氷の大部分が崩れて崩壊してしまった。（pp. 184）

最大の温暖化は、観測のある１９５１〜２０００年の全期間では半島西側のファラデー／ベルナルツキー基地での、１０年間で0.56℃が最大である。（pp. 188）
南極の気象データ集（READER）より

成層圏の寒冷化はオゾンホールの形成に陰に陽に影響を与えている。元々、南極上空の気温が低いために極成層圏雲が発達し成層圏のオゾンが破壊されオゾンホールが形成されているところ、さらに温度低下がおこるとオゾン破壊はさらに促進されることになるからである。（pp. 189）

極域における地球規模の循環場にはさまざまな偏差パターン、気候モードが言われている。あらゆる気候変動にこれらのモードが原因になっているような議論もみられるが、気候モードとの関連づけができたことで必ずしも問題が解決するわけではなく、ある種の記述ができたというだけに過ぎないことも多い。（pp. 195）

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あとがき

学問は、科学は裾野が広いことがまず大事である。広い裾野があって初めて山も高くなる。（pp. 198）

本書のもとになった研究は、５０次にわたる南極観測隊員の、そして目に見えない北極観測に携わってきた面々の努力、汗と油の、いや寒さと凍傷の結晶である。（pp. 199）

2013年3月19日火曜日

2013年3月16日土曜日

Evernoteの辞書機能が英英辞書になったり英和辞書になったりする

EvernoteでPDFを読んでいると、ときどき辞書機能を使った際に英英辞書になったり英和辞典になったりします。

以前書いた記事の中で、解決策を紹介しましたが、もう一つの解決法があったのでメモしときます。
１の方法は１〜２分を要しますが、２の方法ならすぐに解決！

解決策１：
いったん言語設定を英語にし、再び元に戻す
＞appleサポート「ios6にアップしてから、辞書機能がおかしい」

解決策２：
キーボードを英語から日本語に変える
＞外部ブログ「iOS6の内蔵辞書が英英辞書になったり英和辞書になったりする」

PDFをいったん閉じて、ノートの文字入力のところでキーボードを切り替えればOK。

キーボードが’英語’のとき

キーボードが’日本語’のとき

最近はたまに辞書機能そのものが使えなくなったりしますが（文字がハイライト表示されない）、PDF自体が壊れているのが原因だったりするんですかねえ。。

黒猫の旅〜過去から未来まで〜

Main contents

2013年3月29日金曜日

新着論文（Science#6127）

2013年3月28日木曜日

新着論文（Nature#7442）

2013年3月27日水曜日

「北極圏のサイエンス」（赤祖父俊一、2006年）

気になった一文集（日本語 ver. No. 10）

2013年3月26日火曜日

海水のpHの定義（改）

新着論文（Geology, PO）

気になった一文集（English ver. No. 11）

2013年3月25日月曜日

新着論文（QSR, EPSL, GCA, PALAEO3）

2013年3月24日日曜日

新着論文（GRL, PO, JGR, CP, BG）

2013年3月22日金曜日

新着論文（Science#6126）

2013年3月21日木曜日

新着論文（Nature#7441）

2013年3月20日水曜日

「南極・北極の気象と気候」（山内恭、2009年）

新着論文（BG, CP）

2013年3月19日火曜日

新着論文（QSR, PNAS）

2013年3月16日土曜日

Evernoteの辞書機能が英英辞書になったり英和辞書になったりする

新着論文（Science#6125）