オンラインイベント「観測とシミュレーションで読み解く「温室効果ガス収支」ー”最良の科学”に向けてー」

オンラインイベントのQ&A(参加者からの質問への回答)

公開日:2023年3月9日
背景グレーの質問はウェビナー中に回答いたしました。 → ウェビナー視聴はこちら
Q1温室効果ガスの評価でトップダウンとボトムアップの差の主なものは人間由来の排出分と考えてよろしいでしょうか?
Q2累積排出量には、その間の固定量・吸収量は引かれた値なのでしょうか。
Q3水蒸気の観測はされていないのでしょうか?
Q4二酸化炭素と地球の温度の関係で下記をご紹介いただきましたが夏に増えて冬に減るというのはまさに気温により海水に溶け込んでいる二酸化炭素の挙動だと思うのですが、夏と冬の差はどのくらいなのでしょうか?

海から二酸化炭素が放出された?
https://www.cger.nies.go.jp/ja/library/qa/22/22-1/qa_22-1-j.html
大気中の二酸化炭素濃度の季節変化の要因についてでしたら、下記に気象庁による解説があります。
https://ds.data.jma.go.jp/ghg/kanshi/ghgp/co2_trend.html

CO2濃度の季節変動には北半球の森林による光合成の影響が大きく、夏に植物の光合成速度が上がることで夏の終わりにCO2濃度は低く、冬には呼吸・分解活動が優勢となるため濃度が上昇します。
Q5GHGの濃度は、水平方向にも垂直方向にも偏在、季節的にも変動しますが、偏在・変動と地球規模の地域的な気候変化との関係は、どのようなのでしょうか。
例えば、大気汚染物質ではその発生源付近で濃度が高く健康影響などを引き起こしやすいです。いっぽう、二酸化炭素は大気中での寿命が長いため、地球規模で比較的よくかき混ぜられます。このため、二酸化炭素の発生源に近い場所に気候変化が偏在するということはありません。
Q6約5600万年前の炭素放出による温暖化は現在の人為的温暖化に類似しているという説があるようですが、暁新世・始新世境界の温暖化極大期(PETM)初期の炭素放出パルスとお示し頂いたCO2やメタンの季節変動には類似性はみられるでしょうか。
また、もっと大きなタイムスパンであれば比較できるものでしょうか。
PETM初期の炭素放出パルスは堆積岩の記録から再現されるもので、時間分解能は季節変化が分かるほど細かくはありませんので、現在大気中で観測される季節変化と比べることは難しいといえます。ただ、PETM期に堆積物の炭素安定同位体比がが軽くなったことが知られており、これは現在大気中の13CO213CH4が減少傾向にあることと類似していると言えます。
Q7観測のご紹介、有難うございます。まさに、「事実は小説より奇なり。」ですね。で、質問があります。実測に相当なコストがかかっているご様子、かかる費用の負担先は?
Q8各地・各種の観測データをどのようにまとめて世界(地球)のCO2濃度、メタン濃度と決定されているのですか?
Q9化石燃料起源の二酸化炭素に注目されていますがバイオマスなどが発生する二酸化炭素はカウントしないのですか?
森林火災や森林破壊など、人間活動によるバイオマス由来のCO2放出は評価に含まれています(ただし推定が難しく誤差はあります)。また近年では、林産物などが燃焼・分解される際の放出を推定する研究があります。
Q10メタンの排出量も、人間活動によるようにも思いますが、その効果は二酸化炭素よりも少ないということなのでしょうか。
ご指摘のように化石燃料採掘や農畜産業、廃棄物などからメタンが放出されています。過去の気候変化に対する寄与は、二酸化炭素の方が大きいとされていますが、メタンもそれに次ぐ重要性を持っています。近い未来に関しては、温暖化の効果が強いメタンの重要性はさらに高まることが予想されています。
Q11バングラデシュのCH4は2019年まではあまり増加傾向が見えませんが、2020年以降に増加傾向があるように見受けられました。この要因として何かありますかでしょうか?
バングラデシュのメタン濃度は水田(メタン発生源)に近いため、濃度変動がかなり激しく、年々の放出量の違いを判断するには観測頻度が不十分であるという問題があります。しかし、2020年以降の増加傾向の説明としては降水量の増加の可能性が挙げられます。
Q12変動幅≒排出量となるということは、吸収量の変化は小さいということでしょうか?
基本的にCO2の生物による吸収は夏季に卓越し、冬季はほとんど放出のみになります。発表で示した手法では、そうした生物の吸収による影響を避ける意味もあり、冬季に解析期間を限定しているため、吸収の影響は少なくなっています。
Q13昼夜問わず観測しているとのことでしたが、観測場所(波照間やハワイなど)には職員の方がいるのでしょうか?それとも基本的には自動で観測しているのでしょうか?
観測ステーションに職員がいるかどうかという質問ですが、環境研が運営するステーション(波照間島・落石岬)は無人施設で、観測はすべて自動化されています。月に1回の頻度で数日間点検のために人が訪れます。一方、気象庁が運営する南鳥島ステーションには職員が常駐しています。米国の海洋大気局(NOAA)が運営するハワイマウナロア山のステーションは職員が常駐していましたが、昨年11月の噴火以降、道路や電線が寸断されたため、現在は職員が常駐しておりません。
Q14Q同位体の測定の目的は年代測定でしょうか
温室効果ガスの同位体の測定の目的は、温室効果ガスの循環における発生源や消滅源の影響を調べることが目的です。例えば、メタンの炭素同位体比組成(13C/12C比)は、発生源によって違うことが知られおり、濃度変化と同位体比の変化からメタン増加の原因について制約できると考えられています。
Q15環境研ではロシアでの観測を長期にわたり実施されていましたが、昨今のロシアの状況下で、どのようになっていますか?
現時点で、環境研を含む複数の日本の機関は、ロシア国内において海外の技術により取得されたデータの海外への送付を今年末まで停止するとの通知を受けています。国際共同研究の発展に支障をきたしています。
Q16「国が決定する貢献(NDC)」の根拠となる日本国の排出量はどのように測定しているのでしょうか?
日本の排出量は、国立環境研究所にあるGIO(温室効果ガスインベントリオフィス)が、様々な統計データやモデル推定値をまとめて評価して国連に提出しています。 GIOのホームページ https://www.nies.go.jp/gio/index.html
Q17ΔCO2/ΔCH4は風向・風速にも依存するかと思いますが、風向等でのデータスクリーニングでされるものでしょうか。30日平均にすると、ほぼ均一になるものでしょうか。
今回発表で示した解析方法では、風向によるスクリーニングはせず30日間平均しています。濃度変動はそもそも風向の違いによって生じ(北(大陸)から来ると高く、南(太平洋)から来ると低い)、その濃度変動は大陸(中国)からの放出量を反映すると考えています。
Q18更なる観測の高密度化(観測点を増やす)の必要はありますでしょうか?
ただむやみに観測点を増やす必要はないと思います。しかし、例えば日本の放出量を全体的に把握するためには、それを効果的に捉えるための観測点を増やす必要はあるかもしれません。環境研では、太平洋沿岸の都市部や工業地帯からの排出状況を効果的に捉えるため、川崎と福岡間を定期運航する貨物船を使った観測も開始したところです。また、近年では衛星を使った観測技術も飛躍的な進歩を遂げていますので、そうしたものを総合的に解析してゆく必要があると思います。
Q19大気中のGHG排出量の分析データの蓄積、場所と時間による解析の重要性はよく理解できました。このようなデータ取得をやりながら、GHGの吸収や排除のプロセスのアイデアは出てきているでしょうか?
GHGの吸収や排除は、気候変動の緩和策と呼ばれており研究が進められています。例えばこれまでも植林による大気CO2の吸収固定が実施されてきました。現在では、工業的な手法によるGHGの直接回収、岩石風化の促進によるCO2吸収、さらには回収したGHGの資源化など様々なアイデアに基づく研究が行われています。
Q20逆解析とデータ同化の違いを教えてください。
Q21ご講演につながらなくて申し訳ございません。
二酸化炭素が起因だということがどうしても理解できません。
二酸化炭素が増えたからでなく、温暖化しているから二酸化炭素が増えているという原因と結果は逆なのではないですか?
化石燃料の消費量については、エネルギー統計等からかある程度確からしい数値が分かっており、大気中にかなりの量のCO2が排出されています。温暖化によってCO2が増えたというのは、自然発生源からのCO2放出が吸収を上回ったということかと思います。もしそうだとすると、大気中のCO2増加量は、化石燃焼消費量から予想される増加量よりも大きいことになるのですが、実際の大気中の増加量は化石燃料消費量の半分強でしかありません。(実際は、海洋・陸域生物圏がある程度のCO2を吸収してくれています)
Q22亜酸化窒素は強力な温室効果ガスですが、これは測定しないのでしょうか?
政府は、化石燃料からアンモニアを生成し石炭火力発電に混焼することでCO2排出係数を下げると称しています。これはアンモニアの生成と輸送でCO2を排出することに加え、燃焼時に亜酸化窒素を発生させます。実質的なGHG削減にならず、既存のエネルギー産業の産業構造の存続と石炭火力の延命に役立つに過ぎないのではないでしょうか?
今回のウェビナーでは発表時間の制約があったので、CO2とCH4のみ観測結果をお示ししましたが、N2Oについても測定しており、継続的な増加傾向を認めています。ご指摘の点は非常に重要な問題提起だと思います。排出するCO2は減らせても、N2Oの排出が増えて、実質的なGHG削減につながらなければ意味がありません。こうした対策の評価研究を引き続き続けて行くことが重要だと思います。
Q23二酸化濃度は、濃度が0.4%程度で薄く、観測が難しいとのことですが、建物の換気量制御を考えると、比較的簡単に観測できそうです。必要な精度が異なるのでしょうか。
大気中の二酸化炭素濃度は400ppmを越えたところですが、%表示にすると0.04%となります。1年間に約2ppm強増加するのですが、これを0.1ppm程度の精度で観測する必要があります。つまり、0.00001%となるので、かなり大変です。
Q24データが少ないためシュミレーションの信頼性がないのでは?
シミュレーションだけでは信頼性を担保できないため、観測データと比較し、シミュレーションに入力する温室効果ガスの放出・吸収データを最適化するのが「逆解析」になります。ただし、観測データが少ないところは信頼性が低いままですので、観測データの拡充が必要不可欠になります。
Q25逆解析でGOSAT1と2のデータはつかわれないのでしょうか?
GOSAT-1/2のデータを利用した研究は行っておりますが、今回、長期変化(1990年から現在まで)をお見せしたかったので、現場観測データのみを用いた解析結果を使いました。なお、GOSAT-2では、同じ逆解析システムを使ってL4プロダクトの作成が行われています。
Q26逆解析の結果、シミュレーションと実測との整合が取れて、今のシミュレーションは未来の予想に使えそうなのでしょうか?
実際の将来予測には、二酸化炭素の吸収・放出量の変化も考慮した計算が行われていますが、逆解析の結果を反映した形ではまだ行われていません。今後、逆解析の結果を使うことで将来予測の精度向上に繋げられるような研究も行っていきたいと考えています。
Q27自然起源の放出・吸収量の評価はどこが難しいのでしょうか?場所や季節による違いが大きいのでしょうか?
Q28自然と化石燃料のCO分別方法は?
基本的に大気中のCO2濃度だけでは、自然と化石燃料とどちらの起源であるかを判別することは出来ません。ただし、逆解析によって、放出・吸収量の詳細な空間分布と時間変動パターンが得られれば、そこからどちらの起源であるかを推察することは可能です。ですが、自然・化石燃料起源が混在する地域、または、混在してしまうほど粗い解像度でしか信頼度の高い逆解析のデータが得られない場合には、起源の分離は困難です。一方、CO2濃度だけではなく、その同位体比を測定することができれば、観測データのみで起源の分離が可能になります。大気中に存在するCO2と化石燃料起源のCO2には同位体比組成に大きな違いがあります。例えば、放射性炭素(14C)は半減期が5700年程度であるため、化石燃料の炭素には14Cが含まれていません。したがって、大気中のCO2濃度と同時に14CO2の量を正確に測定することで、化石燃料起源CO2の影響を推定することができます。
Q29逆解析で用いる観測データは、全球に均一ではないですが、その不均一性が解析結果に与える影響は大きいでしょうか?
ご指摘の通り、不均一性の影響は大きいです。不均一性の影響を軽減する手法を取り入れてはいますが、完全ではないため、衛星観測含め観測データの拡充が必要不可欠であると考えています。
Q30国別・地域別の化石燃料起源のみの排出量を評価するために、今後さらに必要となる研究は何でしょうか?
ボトムアップの面では、人為排出インベントリの高精度化が不可欠です。活動量の空間分布や排出係数(単位活動量あたりの排出量)の時間変化・国地域別の差異に関するデータを収集してインベントリに反映させる研究が必要です。トップダウンの面では、同位体や他の化学種の観測データも含めた複合的な解析が必要であると考えています。さらに、観測データが密にとれる地域では、高解像度に逆解析をすることで、時間変動や空間的な分布から起源推定も可能であると考えておりますので、逆解析の高解像度化にも取り組んでいきたいと思います。
Q31解析において、観測データ(地点)が少ないことが課題として挙げられていましたが、現在のシミュレーション結果で使用しているデータは、近隣に数地点ある地域と、広域に1地点しかない地域があるかと思います。どのようにデータを処理しているのでしょうか。
それぞれの観測データが持つ重みを変えてやることで、観測データの不均一性による影響を軽減して逆解析を行っています。
Q32逆解析の結論として短期的と長期的とのご提示ですが、それぞれどれくらいの年数でしょうか
短期=数年、長期=数十年というイメージを持って頂ければと思います。また、今回の発表では時間の都合上、お見せしませんでしたが、自然起源では、呼吸・光合成によって化石燃料起源よりも大きな季節変化があります。
Q33全球の二酸化炭素収支の分析によると、人間による二酸化炭素の排出は、自然による二酸化炭素吸収の2倍、になっていたと思います。中国などでは、人為起源による放出と、全放出吸収量が同じくらいになっているのはなぜでしょうか(半分くらいになるのでは?)
全球では、ご指摘の通り、人為起源の放出は吸収量の2倍程度ですが、その割合は地域ごとに大きく異なります。中国では人為起源の放出が顕著に大きいので、自然起源の吸収の割合は小さくなります。
Q34「最良の科学」をどう意思決定に活かすか?ですが,IPCCからのインプットは非常に大きな努力として纏められています.GST「も」各国にアクション等をレコメンドすることはできないはずですが,そうすると,GSTの持つ something new なアウトプットとは,どのようなものでしょうか? IPCCのアウトプットの(各国政府側からの)新たな解釈なのでしょうか? Encouragement などは可能なのでしょうか?
Q35昨年モントリオールで行われた生物多様性の会議では愛知の時よりもデジタル技術が進んだため、その対応がメインでした。パリの気候変動の会議では京都の時から進んだ技術への対応のお話は無かったのでしょうか?
特にデジタル技術への対応という視点ではまだ議論されていません。現在のところ、技術については、気候行動を促進するための技術開発、途上国への移転が議論の中心となっています。一つの成功例として、再エネ技術導入のコストが大幅に下がったこと、一方で途上国への導入加速には技術個体ではなく、システムレベルの開発の必要性が指摘されていました。
Q36モデルの結果とインベントリの合計値に差があるということは、結局インベントリの結果が、グローバルストックテイクの評価に使われるのでしょうか。個別インプットがネットで公開されているだけだとしたら、あまり活用されないのでしょうか。最良の科学を生かすための仕組みが足りない、との印象を受けました。
グローバルストックテイクでは、最終的には多くの情報を総括してレポートを作成しますので、インベントリとモデルの両方を参考にすると考えられます。ただご指摘のように、提出された情報がどのように使用されたかについて透明性のある情報の公開は必要です。実際のところ、グローバルストックテクは今回が初回ですので、その経験を踏まえて最良の科学のあり方を議論していくことになるでしょう。
Q37温暖化が気候変動に影響していると言われるのに、なぜ気象観測に、二酸化炭素は含まれないのでしょうか。そこを推し進めるのはいかがでしょう。
Q38質問設定において、「みなさん」とは、個人(家庭)と、会社・企業・公共機関等(産業別組織)のどこにいる「私(たち)」なのか、想定しておられますか。
 私なら個人・家庭単位でしか、問いかけに答えられませんね。科学はあくまで客観的な環境データの提供者であって、自からの例えばCO2削減の努力をしたか、しているかを報告しません。
つまり、環境活動の本体ではありません。
 今このウエビナーを見ている個人が、まずは自分の家で「できている環境設備や環境行動」がどのようであるか、を報告できか、が大切です。
 私は、昨年3ヶ月(7〜9月)だけですが、環境家計簿レベルでCO2排出ゼロを達成しました。どうしてか、がポイントですが、環境投資・社会貢献の考えでできることをほとんどやっています。できていないのは、ガス自給、風力発電ぐらいでしょうか。
質問設定では「みなさん」について特に限定した想定はしておりませんでした。各人が答えやすい立場から回答して頂ければとの意図でした。
ご指摘の通り、「CO2の削減をする主体」は科学ではありません。ご紹介頂いたような個人(家庭)での取り組みは非常に大切です。今後、環境意識が高くない人でも自然と脱炭素して行けるような社会変革を目指して、科学の立場からも貢献して行ければと考えております。
Q39講演の中でGPCつくばのカーボンパジェット(CP)が、現在2500Gtで今後3000Gt迄、500Gtであると説明されましたが、IPCC-R5でのCP1.5℃許容は400Gtと聞いています。変わったのですか?
累積排出量と温度上昇の関係に関するご質問ありがとうございます。IPCC AR5では排出量を炭素重量(Pg C)で示していましたが、ウェビナーでお見せしたAR6の図では二酸化炭素重量(Pg CO2)で示されていました。CO2は分子量44でそのうち炭素が12ですので、炭素ベースか二酸化炭素ベースかで数字が44/12=3.666..倍違って見えます。また大気CO2濃度上昇に対する気候モデルの応答感度も、AR5からAR6にかけて変わっており、感度が高いモデルが少なくなったことも原因の1つかもしれません。
Q40森林など自然系の排出吸収は、まだまだ精度が低く、これをNDCや日本での自治体ごとの排出吸収量のに反映させることは難しいのでしょうか。
カーボンバジェットをオーバーしそうな状況にあって、CCSなどに頼らずバイオマスの吸収はとても大事になると思うのですが。
ご指摘のように生態系の機能を活用した対策は今後ますます重要になると考えられています。1997年の京都議定書の時点でも、植林や森林管理に伴うCO2吸収は国の排出量の算定に含められていました。またパリ協定においても、日本が提出しているNDCに森林吸収源は含められています。一方、吸収量の評価制度の向上や、吸収量を増加させるための具体的な取り組みに関してはまだ多くの課題が残されています。