温室効果ガス研究の最前線 －パリ協定の目標達成に向けて－

温室効果ガス（GHG）濃度の上昇は、ここ数十年における地球の表面気温（SAT）の加速度的な上昇の要因となっています。大気中のGHGの蓄積を削減するために、国が決定する貢献（Nationally determined Contribution (NDC)） がUNFCCCに提出されるなど、さまざまな取り組みが行われています。大気中のGHG濃度を観測ネットワークや衛星リモートセンシングにより観測することで、化学輸送モデルを用いて（トップダウンアプローチで）国や地域の排出量を推定することができます。トップダウンの排出量推定は、初期値として利用するインベントリや生物地球化学モデル（ボトムアップアプローチ）に依存します。本講演では、二酸化炭素（CO₂）、メタン（CH₄）、一酸化二窒素（N₂O）の地域別排出量の動向と、NDCやパリ協定で設定されたSATの上昇を2℃以内に抑えるための世界の排出削減目標の達成への影響について解説します。

The rising concentrations of greenhouse gases (GHGs) is leading to Earth's surface air temperature (SAT) increase at an accelerated rate in the recent decades. Various efforts are being made in order to reduce burden of the GHGs in atmosphere, e.g., through the nationally determined contribution (NDCs) to the UNFCCC. The atmospheric record of GHG concentrations from a network of stations or from satellite remote sensing allow us to estimate (top-down) national and regional emissions, by employing a chemistry-transport model. The top-down emission estimates rely on inventory and biogeochemical models (bottom-up) as priors. I will discuss trends in regional emissions of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), and their implications for meeting the NDCs and global emission reduction targets set by the Paris Agreement for limiting SAT increase below 2ºC.

パリ協定では、各国のGHG排出削減目標の達成状況を確認するため、2023年から５年毎にグローバルストックテイクと呼ばれる収支チェックを行うことが定められています。私たちは環境研究総合推進費SII-8課題において、全球から国地域、さらには大都市にわたる空間スケールでGHG収支を迅速に把握する体制を構築し、その情報を提供することでグローバルストックへの貢献を目指しています。特にアジア太平洋地域では、発展途上国を含む多くの場所に適用できるGHG監視体制を確立することには、気候変動を防ぐ上で大きな意義があります。国立環境研究所などで展開されている観測ネットワーク、排出源・吸収源や大気中での動態を扱うシミュレーションモデルなど、最新の手法を用いたGHG監視に関する研究についてご紹介します。

人間活動によって放出されるCO₂は約半分が陸域生態系と海洋に吸収され、残りが大気に蓄積されています。またその割合は時々刻々変化するとともに、増加するCO₂ 放出量に呼応して吸収量も増加していると考えられています。グローバル・カーボン・プロジェクトが毎年発表する全球CO₂収支（Global Carbon Budget）レポートでは世界各国の研究者が観測やモデルによってCO₂放出量や吸収量の変化を評価・報告しており、例えば2020年にはコロナパンデミックに伴う人間活動の縮退によってCO₂放出量が前年比で約7%減少するとの評価結果を発表しました。本講演では、国立環境研究所をはじめとする日本の研究機関によるGlobal Carbon Budgetへの貢献と、本レポートによって明らかになったCO₂循環の変化について解説します。

国立環境研究所は、西表島の南方約20kmに位置する波照間島において、1990年代中頃から大気中の温室効果ガスの観測を実施しています。観測結果を詳しく見ると、冬季を中心に数日間隔で温室効果ガスが高濃度となる汚染イベントが頻繁に観測されます。この汚染イベントは季節風の影響で大陸から空気が輸送されることによるのですが、それぞれの温室効果ガス濃度が非常に似た変動を示し、その変動比は風上の中国における放出量の大きさの比率を反映することが明らかにされてきました。そこで、2021年までの1~3月のCO₂に対するCH₄の変動比（ΔCO₂/ΔCH₄比）を解析したところ、2020年2月に著しく減少したものの、2021年には2019年以前の値に戻っていることが分かりました。こうした変化は、中国のCOVID-19蔓延による都市封鎖期間中およびその後のCO₂排出量の変化を反映したものと考えられます。

世界各国はCO₂排出を削減し温暖化を食い止めることに同意し、そしてそれに向けた取り組みが開始されています。このような取り組みにおいて欠かせないものが、将来の見通しに関する科学的情報(予測)です。今後、気候がどのように変わりうるのか、そして+1.5/2.0度目標達成のために人間のCO₂排出量をどの程度まで抑制すべきかという見通しを立てる上で有効なツールが、地球システムモデルと呼ばれる温暖化予測モデルの一種です。人為CO₂排出量等を入力とし、陸域や海洋の炭素循環が気候変動の影響を受けながらそのCO₂吸収量を変動させ、これが将来の大気CO₂濃度と気候を変えていく様子をシミュレートします。本発表では、このようなモデルの概要紹介や、そのようなシミュレーションから得られる今後の見通し、今後に向けた課題などについてご紹介します。