【最新の研究成果】 CO₂とメタンや一酸化二窒素など非CO₂温室効果ガスの削減が気候変動対策に重要な理由

この研究では、最先端の地球システムモデルを用いて、二酸化炭素（CO₂）および非CO₂ガスの濃度が増加または減少するシナリオに基づき、気候と炭素循環の変化をシミュレーションしました。私たちの新たな分析により、CO₂だけではなくメタンや亜酸化窒素などの非CO₂温室効果ガスを合わせて削減することで、気候変動対策がより効果的になる可能性があることが明らかになりました。

一般にCO₂と他の温室効果ガスは地球が放出する熱（赤外線）を吸収し、地表を加熱する効果（温室効果）を持ちますが、陸域や海洋における炭素吸収への影響が異なります。

CO₂濃度の増加は、2つの役割を果たします。CO₂濃度の増加は、陸域と海洋でのCO₂の吸収効率を高めます。CO₂濃度の増加によって、陸域では植物成長が促進されることでCO₂の吸収効率が高まります（CO₂肥沃化）。海洋ではガスの溶解効率が高まることでCO₂の吸収効率が高まります（溶解ポンプ）。この一方でCO₂濃度の増加は、温室効果によって地表気温の上昇をもたらすことで、陸域と海洋におけるCO₂吸収効率を低下させます（図1a）。一般に前者の効果は後者の効果を上回るため、CO₂濃度の増加は、気温上昇とともに炭素吸収の増加をもたらします。このため、CO₂濃度が低下すると、気温上昇を抑制することはできますが、同時にCO₂の吸収効率も減少してしまうために、陸地や海洋での炭素吸収量が減少してしまうことになります（図1b）。

この一方で非CO₂温室効果ガス濃度の増加は、CO₂肥沃化や溶解ポンプを強化することなく、気温上昇をひきおこすことで、CO₂吸収効率の低下をもたらします（図1c）。このため、非CO₂温室効果ガス濃度の減少は、温暖化を抑制するとともに、CO₂の吸収効率を向上させることにより、気候対策全体の効果を高めることが期待できます（図1d）。

この研究ではさらに、気候変動に伴う炭素循環の変化を、新しい枠組みを利用して分析しています。この分析では炭素循環の変化を、（1）CO₂濃度上昇によって生じる炭素循環の変化、（2）気温上昇によって生じる炭素循環の変化、（3）CO₂濃度と気温の上昇によって生じる炭素循環の変化、の3つの要素に分離しました。これまでの研究では上記（3）について詳しく分析されてきませんでしたが、この（3）の効果、すなわち複合効果は最も複雑なメカニズムを持ち、CO₂濃度の変化と気温の変化が相互に作用して地球規模の炭素吸収に影響を与える可能性があります。例えば、CO₂濃度と気温が上昇した場合（図2c, 黒）には、CO₂濃度が上昇せずに気温だけ上昇する場合（図2c, 赤）よりも、温度上昇に伴う海洋の二酸化炭素吸収効果が低下します。これは、前者の場合には海洋に二酸化炭素が蓄積されるため、気温上昇に伴う海洋からの二酸化炭素放出量がより大きくなるためです。

私たちの研究が示すように、CO₂と非CO₂温室効果ガスの増減は、炭素循環に大きな影響を及ぼします。私たち科学者が地球の炭素循環の仕組みについて理解し、地球の炭素吸収源を保護するための知見を提供ことにより、政策決定者がより効果的な気候対策を設計することに貢献できると考えています。