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パリ協定の目標を達成する際に重要となる温室効果ガス排出源(地域・セクターなど)を特定

パリ協定では、産業革命以前の水準からの世界の平均気温の上昇を2°Cよりも低く抑え、1.5°Cの上昇に抑える努力を追求することにより、危険な気候変動を回避するという目標を掲げています。温室効果ガスや大気汚染物質は、主に人間の活動によって大気中に放出されますが、これらのうち陸や海に吸収されずに大気中に残ったものが地球表面のエネルギーのバランスに影響を与え、温暖化などの気候変動を引き起こします。この際のエネルギー量の変化は放射強制力と呼ばれ、Wm^-2の単位を持ちます。
気候変動緩和のために温室効果ガス排出を抑える努力をどこに集中させるべきかを検討する上で与える影響の大きい排出源を特定することが有用になりますが、これまでの研究では、関連するすべての排出源が包括的に評価されていませんでした。また、包括的な評価のためには、社会経済や気候システムに内在する不確実性の考慮も重要になります。

本研究では、過去および2100年までの低放射強制力シナリオについて、まず地域別の放射強制力の寄与を推定しました。その結果、米国、中国、欧州連合(EU)の3大排出国・地域が、過去・将来を問わず全放射強制力の半分近くを占めることがわかりました。図1に示すように、中国の寄与率は、過去の11±3%から、1.9Wm^-2シナリオ(1.5°C目標に対応)では18±6%、2.6Wm^-2シナリオ(2°C目標に対応)では16±5%に増加すると予測されます。一方、EUの寄与率は過去の17±1%から13±7%(1.9Wm^-2シナリオ)あるいは14±4%(2.6Wm^-2シナリオ)に減少すると予測されます。また、米国の寄与率は、19±2%(過去)から 17±6%(1.9Wm^-2 シナリオ)または18±4%(2.6Wm^-2 シナリオ)へと微減します。日本の放射強制力の寄与は、すべてのシナリオで3%程度にとどまります。なお、中国のほか、インド、中東・北アフリカ、サブサハラアフリカ、その他アジアなどの多くの発展途上地域からの放射強制力の寄与も1.9Wm^-2 と 2.6Wm^-2 のシナリオで2100年までの間に増加することが示されました。さらに、高排出シナリオも含めてより幅広く検討すると(論文の図4a参照)、高排出シナリオから低排出シナリオへ移行するためには、まず中国、続いて米国の気候変動政策の寄与が大きいことが指摘できます。

セクター別・気候強制因子にみると、2016年の時点では様々な温室効果ガスや大気汚染物質が各セクターの放射強制力に寄与しています(図2)。一方、2100年になると1.9Wm² と 2.6Wm^-2 の両シナリオで、各セクターの放射強制力がほとんどCO₂で占められています。これは、各物質の寿命(大気中の残存時間)が異なることによるものです。両シナリオでは、温室効果ガス・大気汚染物質などが全般的に削減される想定ですが、大気汚染物質など寿命が短いものは排出量が下がればすぐに大気中の濃度が低くなるのに対し、CO₂は長く大気中に残り、今世紀末の放射強制力に強い影響を残すことになります。例外となるのが、農業起源のメタンや亜酸化窒素の放射強制力で、今世紀末にも顕著なレベルが残りますが、これはシナリオを開発した統合評価モデルの中でこのセクターの排出削減が今世紀末でも困難であると想定されていることと、亜酸化窒素の寿命が比較的長いことを反映しています。また、ここで用いたシナリオでは、炭素回収・貯留(Carbon capture and storage, CCS)やCCS付きバイオエネルギー(Bioenergy with CCS, BECCS)などのネガティブエミッション(人為的な吸収)技術の普及が2100年の放射強制力を低く抑えるために重要になります。例えば、1.9Wm^-2シナリオでは-0.52±0.32Wm^-2、2.6Wm^-2シナリオでは-0.93±0.56Wm^-2が2100年のネガティブエミッション技術による放射強制力の寄与となります。
本研究は、これまでの研究と比較して、より多くの既存の温室効果ガス排出シナリオを用い、社会経済・気候システムの不確実性も考慮したものとなっており(※(注記)1)、放射強制力の地域・セクター・気候強制因子別の寄与度に関する研究の中で、これまでで最も包括的な評価と言ってよいと考えられます。この研究の成果は、地域、セクター、気候強制因子からの放射強制力の寄与が、現在から今世紀末にかけて、地球規模の気候目標によってそれぞれどのように変化し得るかを示しており、それぞれの放射強制力の寄与の相対的な重要性を政策立案者が理解する助けになると考えられます。

※(注記)1:本研究では、簡易気候モデル(Simple Climate Model for Optimization version 3(SCM4OPT v3)、詳しくは論文のSupplemental Informationに記載されています)を用いた大規模な数値シミュレーション手法を用いて、放射強制力の地域・セクター・気候強制因子別の寄与を定量的に評価しました。様々な社会経済モデルによって開発されたシナリオを考慮することで社会経済システムの不確実性を評価し、簡易気候モデルの計算を不確実性(気候感度など)を考慮して行うことで気候システムの不確実性を評価しています。さらに、気候システムの非線形性を考慮するために、normalized marginal method(排出量の微小変化に対する放射強制力の変化からそれぞれの排出源の全体の放射強制力に対する寄与率を評価する手法。詳しくは論文参照)を用いて放射強制力の各因子別の寄与を計算しました。

文部科学省「統合的気候モデル高度化研究プログラム」
(TOUGOU, JPMXD0717935715)
文部科学省「気候変動予測先端研究プログラム」
(SENTAN, JPMXD0722681344)
独立行政法人環境再生保全機構:環境研究総合推進費(JPMEERF20202002)
国立研究開発法人国立環境研究所「脱炭素・持続社会研究プログラム」
フランス国立研究機構(Agence nationale de la recherche)「Make Our Planet Great Again programme under the Programme d’Investissements d’Avenir」(ANR-19-MPGA-0008)

【タイトル】 Identifying crucial emission sources under low forcing scenarios by a comprehensive attribution analysis 【著者】 Xuanming Su, Kaoru Tachiiri, Katsumasa Tanaka, Michio Watanabe and Michio Kawamiya 【雑誌】One Earth
【DOI】10.1016/j.oneear.202210009
【URL】https://doi.org/10.1016/j.oneear.202210009【外部サイトに接続します】

【研究に関する問い合わせ】
国立研究開発法人国立環境研究所
社会システム領域
特別研究員 蘇 宣銘

地球システム領域
地球システムリスク解析研究室
主任研究員 立入 郁^※(注記)1

フランスLSCE
(Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement:気候環境科学研究所)
田中 克政^※(注記)2

※(注記)1:国立研究開発法人海洋研究開発機構とクロス・アポイントメント
※(注記)2:国立環境研究所から在籍出向

【報道に関する問い合わせ】
国立研究開発法人国立環境研究所 企画部広報室
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