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UTokyo Online Education 学術俯瞰講義 2017 福士謙介
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学術俯瞰講義「地球と社会の未来を拓く」
2017年4月13日

地球環境変動が未来社会に及ぼす影響
福士謙介
東京大学国際高等研究所
サステイナビリティ学連携研究機構教授（工学部都市工学科）
国際連合大学客員教授、日越大学教授
UTokyo Online Education 学術俯瞰講義 2017 福士謙介 CC BY-NC-ND自己紹介：福士謙介
 青森県大鰐町生まれ、仙台育ち 学歴：仙台一高卒、東北大学卒業、同大学院修士課程修了、米ユタ大学土木環境工学
博士課程修了 職歴：東北大学、アジア工科大学院（タイ、JICA専門家）、2001年より東京大学
 専門：環境工学（リスクアセスメント、有害物質管理、土壌浄化、廃棄物、水・排水の浄化、膜処理等）、サステイナビリティ学
 APN/SPGメンバー、Sustainability Science誌編
集者、日本水環境学会、土木学会
 趣味：タイ語、料理・酒、パラグライダー 好きな国：タイ、ベトナム、スウェーデン、イタリア、スイス、フランス、ケニア
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プラネタリーバウンダリー
遺伝的多様性の減少

気候変動
新しい化学物質の増加

生物圏の変化種・生態系多様性の減少

成層圏オゾンの減少土地利用変化淡水利
用量の増大

人新世における新しい考え方

大気中のエアロゾル負荷リン負荷
生物化学的循環

窒素負荷

限界を超えた危険な状態
限界を超えつつある状態
限界内で安全な状態
限界が不明

海洋の酸性化

Steffenら、2015,
Scienceより作成

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United Nations https://sustainabledevelopment.un.org/sdgs (ref. 2017/4/26)

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都市における健康と人間

Flood mitigation

Water Utility
Urban agriaquaculture

City
Knowledge
ActionNetwork (KAN)

Water Access

Waste Water
Management

Small Hydro Energy

Water Tariff

Ethical city

Urban Green

Multilevel
Education

PollutantReduction
Rainwater
HarvestWater Governance
Life Style
Change EcosystemLow Water Tariff
and Clean Water
based Disaster
Risk Reduction(Eco-DRR)

United Nations https://sustainabledevelopment.un.org/sdgs (ref. 2017/4/26)

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都市における健康と人間（直接的に該当するSDGゴール＆ターゲット）
United Nations https://sustainabledevelopment.un.org/sdgs (ref. 2017/4/26)

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健康と地球環境

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「四月十六日の朝、医師ベルナー
ル・リウーは、診療室から出かけようとして、階段口のまんなかで一匹の死んだ鼠につまずいた。」
アルベルト・カミュ著宮崎嶺雄訳 「ペスト」（新潮社、1972年）、P10

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9欧州におけるペストの大流行（14世紀後半）• 2000～3000万人の死者（当時の人口の３０～６０%)• 市民の意識の根底に感染症に対する認識を数世紀にわたり植え付けた

Image by I. Columbina (draughtsman), Paul Fürst(copper engraver) ,from Wikimedia Commons
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Doktorschna
bel_430px.jpg

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感染症の特性• 多くの人間が経験し、場合によると死の危険性がある• 多くの地域で地域的な感染症が見られ、時には世界的な流行（パンデミック）な状況にもなる（ペスト、SARS、鳥・豚・ヒトインフル、口蹄疫など）• 多くのパニック映画で扱われている様な衝撃的な事件に発展する可能性がありながら、日常的に経験している• 市民の健康に関する関心事のトップである
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感染症はなぜ起こる？
• 病原微生物（ばい菌：原生動物、細菌、ウイルス）が体内（または体表面）に入り、増殖することで感染する（吸虫など一部の微生物は増殖はしないが蓄積し、健康障害を起こす）• 病原微生物は生き残るために感染する

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12病原微生物の流れ• ヒト＞下水＞自然＞（水・食料）＞ヒト：下痢症など（ノロウイルス、コレラなど）• ヒト＞自然＞巻き貝＞食料＞ヒト：吸虫症など• ヒト＞自然＞フィラリア＞クロバエ＞ヒト：眠り病など• ヒト＞自然＞ハマダラ蚊＞ヒト：マラリアなど

ヒト、昆虫、水などは移動する。
最も行動範囲が広いのは人間である。
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13水系感染症• 水を介して感染する病気• 下痢症、眼病、皮膚病など• 下痢症等の場合だと、糞便が新たな感染源となる• 先進国の場合だと、下水道、上水道で感染のループを切っている。＞＞社会における頑健性を与えている• 都市の地下部分には糞便が少なからず蓄積されている

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パンデミックの危険性
飛行機による地域感染から世界感染への移行シミュレーション
SARSの例
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
vol.101 no.42 (October 19, 2004) National Academy of Sciences, U.S.A

多様で広範囲な人間の移動がより深刻で広範囲な脆弱性を与えているNYから流行

ロンドンから流行Source: Hufnagel et al. (2004) PNAS

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社会における病原微生物の流れ（例）
飲料水Photo by663highland ,fromWikimedia Commons
https://commons.wiki
media.org/wiki/File:C
ercidiphyllum_japonic
um05s3200.jpg
CC BY-SA 3.0

減少

浄水場

下水処理場
感染増幅減少自然環境

ヒト
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感染

病原微生物
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ベトナム

リスクアセスメントのケーススタ
ディ• 途上国都市を考える• 現在は下水道はなく、雨水排除設備だけが不十分ではあるが存在• 屎尿は各家庭の貯留槽（セプティックタンク）に蓄積され、上澄みの液は自然界へ放流される。多量の屎尿が地下に貯蔵されている• 気候変動により、都市洪水の頻度が高くなる• マスタープランの遅れ、都市化の急進などにより、洪水はなくならない• 洪水の水は多くの病原微生物を含んでいる可能性
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感染ルート
直接水から、食物経由
つり水泳
http://kids.wanpug.com/

飲用

水
食物付着

病原微生物
Photo by Janice Carr ,from Wikimedia Commons

Photo by Biswarup Ganguly ,fromWikimedia Commons
https://commons.wikimedia.org/
wiki/File:Vegetables_0006.JPG
CC-BY 3.0

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人々の行動を分析する人間の一日の行動をモジュール化し、それぞれのモジュールが内在する感染リスクを総合的に計算する

歩く

病原微生物

料理する

病原微生物

掃除をする

病原微生物

家具を移動する

病原微生物

水遊びをする

….

感染

病原微生物

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感染ルート
家庭内感染（二次感染）
吐瀉物から？

食べ物経由？

手から？

糞便
糞便
ドアノブから？

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現在の水系感染症モデルのレベル• 現在は洪水中の水がどれだけ感染リスクが高いかを予測できるモデルはない• ましてや、ある洪水のイベントに対応する感染者を予測可能なモデルは存在しない• 水＞ヒトへの感染モデルはある程度開発されている• ヒト＞ヒト（二次感染）のモデル開発は限定的である。
• 気候変動（洪水）に対応する都市設計も健康リスクの観点から行うことはできない

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状況（インドネシア・メダン市の例）

Flood
Medan (1980-2016)

Medan, February 2016

Waterborne Disease Risk
Risk Assessment
Determine the risk of infection from exposure topathogens in flood water
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どのような感染症を対象にするか？ノロウイルス• Several waterborne diseases: Cholera, Typhoid,Norovirus• Norovirus• very contagious and can infect anyone but less known• causes diarrhea, abdominal cramps, nausea or vomiting, andsometimes fever©Wikimedia Commons

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感染経路

Flood

Infected

Hand

Exposure

Food

Handwashing
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アンケート調査も実施・・どのように水と接しているかの行動を解析

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感染モデルの概要

次の日のシミュレーションへ

水位入力
特定の水摂取行動パターン

特定の家族間接触行動パターン

行動パターン決定
水中の病原微生物摂取量1年間だと365回10万人だと10万回繰り返す

一次感染
リスク

二次感染リスク

家庭内感染者由来の病原微生物摂取量

感染確率

非感染

感染

顕性感染割合と発生させた乱数を比較

不顕性感染

顕性感染
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感染経路の例
一次感染経路水

非感染者の口二次感染経路・飲み水摂取・氷摂取・生野菜摂取
・うがい・シャワー・洗濯・水遊び・魚釣り・外移動・家具移動・調理・床掃除

平常時
洪水時

・乳児/家事従事者の糞便/吐しゃ物処理・洗濯

感染者の吐しゃ物/糞便

家事従事者の手

洪水直後

・家庭内食事・手で自分の口を触る
非感染者の口

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解析方法
Inundation
Map
Population
Dose Response Model
Norovirus
concentration
Exposure
Assessment

Spatial data of Risk
Assessment

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解析結果（ノロウイルスの感染リスク）
2015

2030

+35%

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感染者数（メダン市）
20302015

50,000Total number of
infected people

80,000

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34マニラ市の洪水マップ

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マニラ市における洪水を起因とする水系感染症の感染
リスク

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ジャカルタの洪水予測（A1F1シナリオ）

現在

(a)

2050年
（地盤沈下なし）

(b)

2050年
（地盤沈下あり）

UTokyo Online Education 学術俯瞰講義 2017 福士謙介 CC BY-NC-ND(c)

下痢症リスク
現在

(a)

2050年
（地盤沈下あり）(b)

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都市における熱ストレス
Heat Stress: Condition under which body is unable to cool itself suffiently tomaintain healthy temperature
DangerCaution

U.S. Department of Labor
Occupational safety and Health Administration
OSHA 3154, 2002
https://www.researchgate.net/publication/25443976
5_CALCULATING_UTCI_EQUIVALENT_TEMPERATURE(ref. 2017/5/9)

Causes of heat stress:• Heat exposure• Hot and crowded conditions• Lack of air flow
• Dehydration

People most at risk of heat-related illness:• Elderly people• Babies and young children• People on medications• Outdoor worker• Living without air conditioning(Source: Department of Health & Human Services of Victoria, 2016)
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熱ストレスによるインパクト
Mortality due to heat related illness
People with cardiovascularand respiratory illness

Vulnerable
for Heat Related
Mortality
Source :U.S. Centers for Disease Control and Prevention, 2014

Source: Reid et al., 2009; Laadi et al., 2012; USEPA, 2014

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メダン市の状況
Increasing
Temperature

Increasing
Population

Polonia
Source: Meteorological agency (BMKG), 2015

Source: United Nation, 2014

Dynamic Land Cover Change
Coverage Area (Ha)

16000
14000
12000

Settlement
Green open space

Decrease
62.6%

10000
8000
6000
4000
20000

Urban
HeatStress2001Year2014

Increase
50.3%

Source: Lubis et al., 2014 and Landsat 8,2014

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解析方法
Heat Stress Index
Land Surface Temperature
Vegetation Density
Building Density
Population Density
Poor Family
Age > 65 years old

Principal
component
analysis
(PCA)

Heat
Vulnerability
Index

Age < 5 years oldGas, electricity and fuelconsumption
Sick population
Working Outdoor

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Heat Vulnerability Indexの分布

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気候変動の影響20152042
Without Climate Change

2042
With Climate Change

2042
With Climate Change

SIMILAR

ModerateExtreme

Climate Change (+10%)
Growing Urbanization (+27%)
Current Urbanization (17%)
Average of moderate
and extreme scenario

44多くの不確実性• 人間の行動の不確実性• 病原微生物濃度の不確実性• 洪水の規模・性質の不確実性• 感染に対する感受性の不確実性• その結果、リスク解析・保健経済学的分析には多くの不確実性を含む

UTokyo Online Education 学術俯瞰講義 2017 福士謙介 CC BY-NC-ND45健康リスクは行動に依存する• 危険な物を認識し、避ける• 危険な物は常に変化することを念頭に、セオリーにとらわれない• 感染してしまってからはその原因を突き止めることは難しい・・・どの食事か？水か？誰からか？
• 海外に行くときは上記の判断が難しい

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46気候変動の影響と対応• 都市の洪水の頻度、程度の増大• 気候変動に適応した都市インフラ整備（雨水排除と下水道整備）• 様々な国際的資金• Green Climate Fund (GCF, 拠出額合計5400億円、2015年5月現在)• Global Environment Facilities (GEF, 1991年～2015年で気候変動のみで計4000億円）• その他多くの資金

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社会が持つ感染症に対するレジリエンス～アジア都市のサステイナビリティ• 社会変動への適応• 気候変動への適応と緩和• 国の発展
• 多くの援助
• 透明性
• 収益性
• 公共性

• 多くの他の事項への対応（災害、住居、廃棄物、エネルギー、水等）• 高いレジリエンスの必要性
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国際連携

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フューチャー・アース誕生までの歴史
痛切な疑問と反省・科学分野間の連携が不十分
・科学的知見の社会への反映が不十分

著作権等の都合により、ここに挿入されていた画像を削除しました
書籍の表紙
Future Earth Initial
Design Report
http://www.futureearth.org/media/futureearth-initial-designreport

独立した形で
Future Earthと協力
世界気候研究計画

地球圏生物圏国際共同研究計画

生物多様性に関する国際共同研究計画
地球環境変化の人間的側面国際研究計画
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相互に関係する環境要因と人のくらしや健康
Future Earthの役目

Land useDisasters• それぞれ進んでいる研究や活動をつなぎ、連携のお手伝いをすること• これら、地球環境、人間社会環境の要
因と人のくらし、健康への影響を、包括的に理解し、問題を解決する行動につなげること

Poverty

ClimatechangeDistributionchange ofvector
insects

Human life

Demographic
changeFood
security
Urbanization

包括的なアプローチが必要
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Energy個々の研究活動や社会での活動

©future earth

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