■ 組織（2016.3

国立環境研究所

第 3 期中期計画終了時）

センター長

地球環境研究センター

炭素循環研究室

副センター長地球大気化学研究室

主幹

衛星観測研究室
観測第一係

物質循環モデリング・解析研究室

観測第二係

気候モデリング・解析研究室

交流推進係

気候変動リスク評価研究室

研究支援係

主席研究員
（室）

Center for Global Environmental Research
第 3 期中期計画期間（2011.4〜2016.3）中の活動内容紹介

主席研究員
（室）
兼務職員
大気・海洋モニタリング推進室
陸域モニタリング推進室
地球環境データベース推進室

統合利用計画連携研究グループ
エミッションインベントリ連携研究グループ
GOSAT-2プロジェクトチーム

GOSAT プロジェクトオフィス
グローバルカーボンプロジェクト（GCP）つくば国際オフィス
地球温暖化観測推進事務局（OCCCO）
温室効果ガスインベントリオフィス（GIO）

国立研究開発法人 国立環境研究所

地球環境研究センター〒305-8506 茨城県つくば市小野川16-2
TEL：029-850-2384
E-mail: www-cger@nies.go.jp
http:// www.cger.nies.go.jp
https://www.facebook.com/niescger

写真提供：大東正巳

成田正司

編集協力：早稲田大学創造理工学部

国立研究開発法人 国立環境研究所

地球温暖化研究プログラム
ー3つのプロジェクトによる成果ー
Project 1【観測】温室効果ガス等の濃度変動特性の解明とその将来予測に関する研究

第3期中期計画期間中、地球環境研究センターは社会環境システム研究センターとともに地球温暖化研究プログラムの実施を担当しました。ここではそのプログラムがどのようなものかをご説明します。

CO2(ppm)
420

1日1平方mあたりの炭素交換量（グラム）20

410
GOSAT L4B VO2.03 CO2 (2012/04/21) Column Average Simulated Concentration

森林全体によるCO2の正味吸収量
光合成によるCO2の吸収
呼吸によるCO2の排出

吸収

15

400

ポイント
地球温暖化の原因物質の大気中の量と分布を正確に把握することがとても大事です。

?
A

10

390

5

380

0

370

具体的には
現在の地球に存在する温室効果ガスについて大気中濃度・分布・変動、陸海域における吸排出量を様々な方法により効率的に把握、特にCO2 について、地球上での循環過程を明らかにする研究を進めました。

何がわかってきたの？
アジア域での観測拠点に加えて、民間船舶、民間航空機、人工衛星などを利用した観測が充実し、これらを組み合わせて、地球全体の CO2 の分布や濃度の増加量がわかってきました。これらデータを用いて、シベリア、アジア、太平洋など地域的な CO2 やCH4 の吸収量や排出量の変化を評価できるようになってきました。

360

-5

落石岬
波照間島

350

-10

富士山頂

370

375

380

385

390

395

400

405

-15

340
1993 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 2016年

地上での正確なCO2 濃度観測を行い、20 年間以上にわたる詳細なデータを蓄積してきました。最近、
地上濃度が 400ppmを超え、パ
リ協定を達成するための上限濃度450ppmに迫る勢いであることが確認できます。

人工衛星 GOSAT のデータや航空機による広域観測により、これまでわからなかった
地球全体の CO2 分布がわかってきました。
図はそれらのデータを用いて推定したモデル計算値。

Project 2【リスクの評価】
地球温暖化に関わる地球規模リスクに関する研究

MIROC5 気候モデルによる(AORI/NIES/JAMSTEC/MEXT)A

RCP8.5（対策無しケース）

具体的にはコンピュータシミュレーションの改善を重ねるとともに、アンサンブル実験などにより温暖化によるイベントリスクを確率的に示す新しい方法を提示しました。これらの知見を踏まえ、人類がどのような選択をすべきか、深く掘り下げた結果を報告書（ICA-RUS REPORT）にまとめました。

ス）を再現することに成功するなどモデルの精緻化を進めました。また、IPCC の新しいシナリオ（RCP シナリオ）に基

0.6

0.3

0

RCP2.5（「2˚C 以内」ケース）

何がわかってきたの？
過去の温暖化による異常気象発生確率の変化を推定したり、2000 年以降の世界気温上昇速度の鈍化（ハイエイタ

CO2 の吸収源として期待されている森林ですが、その吸収の詳細について科学的に信頼性の高いデータが不足していました。研
究による地道で工夫された観測により、その仕組みが解明されつつあります 。

0.9
全球平均地表気温偏差（˚C）?

地球温暖化が誘発する様々なリスクについて、
コンピュータシミュレーション等により具体的に予測しました。影響回避のための取り組みについても幅広く検討しました。

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015年

全球平均地表気温の 1958 年から 2012 年までの変化（1961 〜 1990 年平均からのずれ）

気温変化
シミュレーションポイント

排出410 (ppmv)

IPCC 第 5 次評価報告書のシナリオに対応した将来気温上昇予測結果

づく将来予測計算を行うとともに、対策に関わる気候変動予測の不確実性についても幅広く研究を進めました。

-0.3
1960

地球規模の気候リスクに対する人類の選択肢（ICA-RUS
REPORT）

1970

1980

1990

2000

2010 年

渡部 (AORI)、塩竈らによる (Nature Climate Change，2014）

Project 3【低炭素社会の構築】
低炭素社会に向けたビジョン・シナリオ構築と対策評価に関する統合研究

INDC( 各国が自主的に決定する約束草案 ) の取組状況を踏まえた 2˚C 目標達成に必要な世界の温室効果ガス
排出量の検討ポイント
地球温暖化による悪影響を回避した社会とはどのような社会でどのように構築できるかを研究しました。

A

KyotoGas emissions [GtCO2eq]

?

100

具体的には
アジアの国や都市（ホーチミンなど）を対象に、現地研究者等と協力し、低炭素化への道筋を定量化（明確化）しました。それが当該国の約束草案という排出削減目標（COP21までに提出）に反映された国もあります。また 2050 年に世界の温室効果ガス半減を目指すときのアジアの取り組みを「10 の方策」
として取りまとめました。さらに国際交渉・制度についての様々な研究を進め、2015 年の COP21での成果などについてわかりやすい解説を行いました。

何がわかってきたの？
統合評価モデルや将来シナリオの設定を通じて世界、アジア地域・各国の温室効果ガス削減の可能性、削減実現のための方法
提示を行うことができています。

アジア「10 の方策」
報告書

国際交渉・制度に関する報告書

80
60
40
20
0
-20
2000

2020

Ref

2040

2.6W_opt

2060

2.6W_INDC

2080

2100 年

INDC_cont

研究の内容をさらに詳しく見てみましょう
ー3つのプロジェクトによる成果ー

地球の大気の成分の観測（人間でいう総合健康診断）を行い、その傾向から、将来どんな気候変化（病気や体調の変化）に気をつけるべきか、また変化の原因は何かを明らかにするというイメージです！
「地球温暖化という成人病」の予防と治療に資するため、その原因物質である温室効果ガスの地球上での挙動を突き止めることがこのプロジェクトの目的です。

二酸化炭素移動量（Gt-C/ 年）

プロジェクトの内容を健康診断を例に簡単に説明すると

ポイント

?

1

0

-1

-2

-3

-4
1995

具体的には

1

(a) 海洋吸収
二酸化炭素移動量（Gt-C/ 年）

Project 1 【観測】温室効果ガス等の濃度変動特性の解明とその将来予測に関する研究

2000

2005

2010

や酸素濃度観測により求まった0(a) 海洋と (b) 陸域二酸化炭素吸収量の変化の推定例。近年においてそれぞれの吸収量が増加していることが示された。

-1

-2

-3

-4
1995

2015 年

3 プロジェクトで行った同 位体比(b) 陸域吸収

2000

2005

2010

2015 年

1 最終氷河期後の約一万年間、地球大気中の二酸化炭素濃度は概ね 280ppmで安定していました。ところが、18 世紀末の産業革命以降、人類は地中に眠っていた化石燃料から蒸気機関等によりエネルギーを取り出して生産活動を始めました。この
結果、化石燃料の燃焼で発生する大量の二酸化炭素が大気中に捨てられ続け、その濃度が急上昇し、始めました。研究所はこの事実を、衛星・航空機・地上観測など様々な方法により確認しています。

2 地球上のどこで二酸化炭素が排出され（人間活動、自然環境起源）、どこで吸収されているか（森林など陸域生態系、海洋）を明らかにすることが、将来の予測や対策に不可欠です。
研究所は人工衛星や航空機による観測、フラックスタワーやチャンバー観測（陸域）、船舶による pCO2 観測等により、その全容を明らかにしつつあります。

3 森林や海洋の二酸化炭素吸収能力に関する科学的に信頼性の高いデータを蓄積し、将来予測に役立てています。また、数理モデルを使い観測データから二酸化炭素の吸排出量を推定する研究も進めています。

コラム1：地球上の炭素循環の解明
二酸化炭素の移動の様子（2000-2009 年の人間活動平均）
IPCC 第 5 次評価報告書（2013）では、この図のもとになった二酸化炭素の地球上での移動についてまとめた資料を掲載しています。地球環境研究センターでは、このうち、主に大気に蓄積された量の観測、陸域生態系と大気の間のフラックス、海洋溶存 CO2濃度（pCO2）のモニタリングなどについての研究を進めています。また、人間活動による排出インベントリについて国内の取りまとめ作業も行なっています。

以下に、得られたデータの一部を紹介し、解説します。
410

波照間・沖縄（CGER）

390

落石岬・北海道（CGER）
富士山頂（CGER）

380

IPCC 第４次評価報告書による二酸化炭素濃度、メタン、亜酸化窒素の推移の推計値
CO2(ppm)、N2O(ppb)

CO2(ppm)

370
360
350
340
330

1800

Carbon Dioxode (CO2)350

Nitrous Oxide (N2O)

1400
1200

1 日 1 平方 m あたりの炭素交換量（グラム）
20

300
1000

250
0

500

1000

1500

2000 年

二酸化炭素を含む大気中温室効果ガス濃度の過去 2000
年間の推移を見ると産業革命以降、濃 度が急上昇している状況が見て取れます。
（＊この図は研究所の成果資料ではありません）

90
60

吸収

15

0
-30

-90

2015 年 7 月平均

二酸化炭素の全大気平均濃度 (ppm)

30

-60

10

405

60

月別二酸化炭素の全大気平均濃度

排出推定経年平均濃度

0

390

-5

385

-10

380

-15

2010

2011

2012

2013

富士北麓の森林

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 年

森林全体によるCO2の正味吸収量
光合成によるCO2の吸収
呼吸によるCO2の排出吸収北海道天塩の森林

5

395

2009

人間が排出した CO2 はどこへ？

7.8

収 支をとると人間が大 気に出した 7.8Pg-C のうち
1.6Gt-C が海洋に 2.2Gt-C が陸上に吸収され、残り4.0Gt-C が大 気中にたまっていくことになります。
この炭素循環は大気中 CO2 濃度が濃くなるにつれ2014

2015 年

2003 年に森林伐採が行われる

排出2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 年

2 人工衛星 GOSAT（「いぶき」）のデータを解析することにより、全地球大気の二酸化炭素濃度

3 二酸化炭素の吸収源として期待されている森林ですが、その吸収・

また、民間航空機を利用した立体的な広域観測により、これまでわからなかった CO 2 の各地での高度分布がだんだんわかってきました。これまでデータがなかった地域のデータも衛星観測できるようになってきたことにより、二酸化炭素の地球規模的な分布がより詳細にわかるようになってきています。

図は森林伐採の行われた北海道の森林（下図）と行われていない富士山北麓の森林のデータを比較したものです。森林は光合成と同時に呼吸も行うため、吸収能力を評価するには両方の量を使用する（地上だけでなく、上空も含めた大気全体中の濃度）が推計できます。
いぶきは 5 年以上の運用により、世界でこれしかない貴重な温室効果ガス濃度データを提供
しています。

陸水

陸域生態系／土壌など

土地利用変化(森林破壊等)80

土壌・生態系（1820〜2920Gt-C）

78.4て変化します。これら過程をきちんと把握した上で、将来を推測しないと正確な気候変動が予測で
きません。

-5

1 日 1 平方 m あたりの炭素交換量（グラム）152009 年 7 月平均

400

1.1

人間活動（セメント、化石燃料）

0

-15

90

118.7

排出インベントリ

5

0

-90

123

600

-10

-30

森林全体によるCO2の正味吸収量
光合成によるCO2の吸収
呼吸によるCO2の排出

10

30

-60

1.0

Methane (CH4)800

いぶきの観測した二酸化炭素の月別カラム
平均濃度分布（空間補間有り）

450ppm を超えてしまう可能性があります。今後とも変化状況を注意深く観測する必要があります。

1600

320
310
1958 1963 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008 2013 2018 年

2015 年の COP21 で合意されたパリ協定の目標を達成するためには、大気中二酸化炭素の上限濃度は 450ppm 付
近とされており、現 在 の 勢 いだと、あと 20 年 以 内には、
2˚C 以 下 に 温 度 上 昇 を 抑 える た め の 濃 度 上 限 430 〜

2000

400

ハワイ・マウナロア（NOAA,SIO/USA）

人工衛星・航空機・地上モニタリング

平均値ですでに 400ppm を超えています。

CH4(ppb)400

大気（829±10Gt-C）

1 地上ステーションの観測では二酸化炭素地上濃 度は年

米国（スクリプス海洋研究 所、NOAA）は 1958 年からハワイ・マウ
ナロアで大気中二酸化炭素濃度観測を開始しています。国立環境研究所地球環境研究センター（CGER）では 1993 年から沖縄の波照間で連 続観測を開始しました。濃 度の絶対値は、日米の両地点でほぼ同様の結果が得られています。マウナロアの観測が開始されてから約 85ppm の濃度上昇が起きています。

地上二酸化炭素濃度の推移（1958−2015）

排出の詳細について科学的に信頼性の高いデータはほとんどありませんでした。研究所を含む研究者ネットワークによる地道で工夫された観 測の継 続により、信 頼できるデータを得られつつあります。

必要があります。

単位Gt-C/年
出典：IPCC（気候変動に関する政府間パネル）第5次評価報告書（2013）の図を改編研究者に聞いてみた

海洋表層最先端の研究のポイント

海洋pCO2モニタリング

町田敏暢

大気・海洋モニタリング推進室長

大 気 中の CO2 濃 度は大きく季 節 変 化しますので、1 年に1 回測っただけではその場所の「代表性」を有した値は観測できません。地球上の炭素循環の解明に役立つデータを得るには代表性を常に意識しなければなりません。頻度でいえば意味ある季節
変動を再現できる回数である年12 回程度を確保する必要があり
ますし、場所でいえば人間活動や陸上生態系活動などの大規模発生源・吸収源から離れる必要があるので、沿岸域や小さな島、
船舶や航空機を使うことになります。最近では大気輸送モデルの解像度が上がって細かな空間の違いを表現できるようになったので、空間代表性が比較的狭い内陸域や大陸の風下、さらには都市域での観測も意味を持ったデータになっています。限られた予算とマンパワーの条件下でいかにターゲットとなる代表性のあるデータを取れるかという工夫の繰り返しです。

研究の内容をさらに詳しく見てみましょう
ー3つのプロジェクトによる成果ー

Project 2 【リスクの評価】
地球温暖化に関わる地球規模リスクに関する研究

3 地球温暖化への対策には、別の観点から見た場合の悪影響が伴うことがあります。温暖化のリスクを回避するために、別のリスクを負うことになる可能性があるということで、これをリスクトレード
オフと言います。例えばカーボンニュートラルなバイオマスをたくさん生産するとした場合に、農作物などの食料生産と競合するリスクが生じます。気候変動とその対策のリスクトレードオフの観点から、これらをできるだけ定量的に評価し、適切な選択ができるような情報を提供することも行なっています。

プロジェクトの内容を健康診断を例に簡単に説明するとポイント

地球の体温である地表面温度が上昇した場合、どんな変化が地球（主として気候）に起こるのか、もし気候の変化が悪影響を及ぼすとした場合、人間はどのように対応すべきか、科学的な診察に基づいて対策をアドバイスするイメージです！
温室効果ガスの上昇により、我々が生活する地表面上で何が起きるかを予測し、対応方法を考えることがこのプロジェクトの目的です。

1 地球を使って実験することはできないので、コンピュータの中に仮想の地球環境を数理モデルで構築し、将来、温室効果ガスが増加した場合の気温や降水などがどのように変化するかを予測します。

2 その上で将来の地球環境や人間の活動にどんな影響が及ぶかを調べます（例：海水面の上昇による災害規模等の変化、気候変動の農作物への影響と適応可能性の検討など）。また、今起きている気候現象が数理モデルできちんと説明できるのかどうかの検証も行なっています。

角的に考察します。さらに温暖化の影響を回避しうる新技術が適応できるかを様々な観点から検討します。
以下に、その結果の一部を紹介し、解説します。

1 地形などの地球の基礎データや様々な物理化学

世界で温室効果ガス削減対策をしっかり講じた場合（RCP2.6）の今 世紀末の温 度上昇を計算した結果

世界で温室効果ガス削減 対策をほとん
ど講じなかった場合（RCP8.5）の今 世 紀
末の温度上昇を計算した結果

両者とも産業革命前の気温を基準にしています。対策を講じた場合の温度上昇はそうしなかった場合よりかなり温度上昇が抑えられていることが明らかになりました。それでも全体ではかなりの温度上昇が予測されており、北極域
では他の地域よりも大きな温度上昇が予測されています。

法 則の式が 組みまれた数 理モデルを用い、スーパーコンピュータの中に仮想の地球環境を構築します。
将来、
温室効果ガスが増えた場合の地表温度や海面上昇などを数値計算により予測しました。
ここで私たちがどのような活動を将来行うかを仮定しなければ計算ができませんが、研究では国連の IPCC が最近新しく設定した代表的な仮定（RCP
シ ナ リ オ）を 使 用 し て、対 策 を 講 じ た 場 合（RCP2.6）と、ほとんど講じない 場合（RCP8.5）を計算して比較しました。
両者で温度上昇に大きな違いが現れています。

スーパーコンピュータ

2 より精度の高い将来予測ができるよう気候変動

全球平均地表気温の 1958 年から 2012 年までの変化（1961 〜 1990 年平均からのずれ）
0.9

予 測モデルや 数値 実 験手法を改 良しています。
例えばごく最近に起こった、地球温暖化傾向の鈍化（ハイエイタス）は、熱帯の風の状況を実際の観測から与えることで精度良く再現できることが分かりました。このようにモデルや実験手法の信頼性を高めつつ、気候変動の要因を分析していくことが重要です。

赤線と黄色の陰影が新しい全強制シミュレーション結果
青線と陰影は新しい自然変動実験結果
灰色線と陰影はこれまでのシミュレーション結果
黒線は観測値

0.6

0.3

赤線と黄色の陰影は、新しい気候再現シミュレーション（全強制実験）の結果。熱帯海洋上の風応力偏差を客観解析値で置き換えることで、灰色の線と陰影で表される従来の CMIP5 気候
モデル群によるシミュレーションよりも、精度良くハイエイタスを再現できています。また人為起源成分を抜いた実験（青）を行うことで、人為起源成分と自然変動の寄与を調べました。

0

-0.3
1960

1970

1980

1990

2000

2010 年

渡部 (AORI)、塩竈らによる (Nature Climate Change,2014）2015 年12 月に合意されたパリ協定では、産業革命以前の状態を基準として今世紀末までの地球平均気温上昇を余裕を持って2˚C 以内とすること、可能な限り1.5˚C 以内に抑えることが目標となっています。この目標設定の背景として、IPCC 第 5 次評価報告書に報告されている様々なリスク評価の結果に基づき、2˚C 以上の地球平均気温上昇にともなうリスクを受け入れるべきではないと国際社会が判断したことが挙げられるでしょう。この目標を達成するためには、今世紀末までに温室効果ガスの排出を 0 もしくはマイナスにしなければならないとされています。
今までとは比べものにならないくらい大変な目標を達成するためには、様々な選択肢のリスク評価が必要になってきます。

コラム 2：どこのくらい温室効果ガスを減らせばいいのか？
IPCC 第 5 次評価報告書が示したもの
2015 年12 月に合意されたパリ協定では、産業革命以前の状態を基準として今世紀末までの地
球平均気温上昇を余裕を持って 2˚C 以内とすること、可能な限り1.5˚C 以内に抑えることが目標となっています。これは国立環境研究所の研究者も執筆にかかわった IPCC 第 5 次評価報告書に報告されている様々なリスク評価の結果に基づき、2˚C
以上の地球平均気温上昇にともなうリスクを受け入れるべきではないと国際社会が判断したからです。この目標を達成するためには、今世紀末までに温室効果ガスの排出を 0 もしくはマイナスにしなければならないとされています。

研究者に聞いてみた「2˚C 以内」目標を達成する排出削減経路
人為起源 CO2 排出量［Gt-CO2/ 年］

3 温暖化させない社会や様々な温暖化リスクに対して人類がどう行動しうるかを、リスクトレードオフの考え方を踏まえ、多全球平均地表気温偏差（˚C）

?

具体的には

120
100
80
60

現在

40
20

2˚C

0
-20
1850

1900

1950

2000

目標

2050

2100 年

2100 年には CO2 の排出をゼロまたはマイナスに

最先端の研究のポイント
小倉知夫

主任研究員

コンピュータを用いた将来の気候の予測にはある程度の不確実性があり、複数のモデル間で異なる結果が得られます。その原因として特に重要なのが、温暖化に伴う雲の変化が複数のモデル間で異なることです。ですので、国立環境研究所では、温暖化に伴う雲の変化がモデル間で異なる理由をまず理解し、次いで、もしも雲の変化が非現実的なモデルがあれば、より現実的になるようモデルを改良することを目指しています。

研究の内容をさらに詳しく見てみましょう
ー3つのプロジェクトによる成果ー

Project 3【低炭素社会の構築】低炭素社会に向けたビジョン・シナリオ構築と対策評価に関する統合研究ポイント

最先端の研究のポイント

プロジェクトの内容を健康診断を例に簡単に説明すると「持続可能な発展（sustainable development）」が人類の永続的な繁栄のために不可欠ですが、地球温暖化という「成人病」がそれを脅かしつつあります。人類はどのようにすれば良いか。研究によって明らかになった観測や予測の結果に基づいて、どのような社会が温暖化を防ぐことができるかを考え、処方箋や選択肢を示すとともに、さらにはアジアの国々の研究者がこうした対策を検討するための分析方法についてトレーニングを受けて実践することがこのプロジェクトの目的です。

具体的にはアジアの国や都市（ホーチミンなど）現地研究者等と協力し、低炭素化への道筋を定量化（明確化）しました。それが当該国の約束草案（COP21までに提出された目標）に反映された国もあります。さらに国際交渉・制度についての様々な研究を進め、2015 年の COP21での成果などについてわかりやすい解説を行いました。
統合評価モデルや将来シナリオの設定を通じて世界、アジア地域・各国の温室効果ガス削減の可能性の明確化、削減実現のための方法提示を行うことができています。

増井利彦 統合評価モデリング研究室室長

亀山康子

持続可能社会システム研究室長

国際社会は、
産業革命前からの世界の平均気温を2˚C 未満に抑えるパリ協定に合意しました。それに先立って、各国は温室効果ガス
排出量の削減目標を提案しましたが、十分ではありません。日本も2050 年に温室効果ガス排出量を 80%削減することが地球温暖化対策計画で明記されました。2050 年はそんなに遠い将来ではありません。2016 年の春に大学を卒業した若者が 60 歳になるまでに実現しないといけない目標です。80%削減の実現のために、何をすべきか何ができるかを一緒に考え、今から行動しましょう。

研究者というと部屋の中でこつこつ論文を書いているイメージがあるかも知れませんが、とりわけ環境研究では、外に出て、いろ
いろな人たちと話し合うのが醍醐味です。何を大切と考えているかは一人一人違うので、環境のどの部分をどれくらい守るのが社会全体にとってよいのかを知ることができます。また、海外の研究者と意見交換をして、国外で関心が持たれている研究テーマを理解することも、自らの研究に役立ちます。

コラム 3：IPCC 第 5 次評価報告書と国立環境研究所
ポイント：地球温暖化に関する科学的知見をレビューした国連の報告書
アジア「10 の方策」
報告書

INDC（各国が自主的に決定する約束草案）の取組状況を踏まえた 2˚C 目標達成に必要な世界の温室効果ガス排出量の検討
100
KyotoGas emissions [GtCO2eq]?

研究者に聞いてみた80
60

学生さんに聞いてみた

最先端の研究現場

40

2015.9 インターン研修で低炭素ナビを操作する福田さんと永瀬さん

20

地球温暖化やその予測に関するニュースを見ると、「本当にそうなの？」「単なる予測でしょ？」と思うことがあります。しかし、地球温暖化を含めた地球環境の変動予測は、思っている以上に科学的であり客観的です。長年に渡る膨大な観測、様々に工夫を凝らして行われた実験、そして、仮定を最小限にとどめ最大限科学的事実に基づいたシミュレーションによって、変 動 予 測が 行われていることをCGER での研修によって私たちは学びました。
地球環境の将来予測は難しく、不確実性をゼロにするには非常に険しい道のりがあるのでしょう。しかし、限りなく現実に近い予測を実現しようと研究者の方々は日々研究されています。見えない将来の予測に果敢に挑む CGER の研究に期待が高まります。
早稲田大学 環境資源工学科 福田 宏樹 永瀬 萌

0
-20
2000
Ref

2020
2.6W_opt

2040

2060
2.6W_INDC

2080

2100 年

INDC_cont

Ref：温暖化対策を想定しない。
2.6W_2020：2020 年 排 出 目 標（カ ン ク ン 合 意）の あ と、2020 年 か ら 450ppm 安 定 化（RCP2.6W に相当）を達成する温室効果ガス排出削減を開始する。
2.6W_INDC：2020 年排出目標、INDC のあと、2030 年から 450ppm 安定化を達成する温室効国際交渉・制度に関する報告書

国連の IPCC（気候変動に関する政府間パネル）が発行する
地球温暖化に関する科学的知見をまとめた報告書。
「自然科学的根拠」、「影響・適応・脆弱性」、「気候変動の緩和策」の3 部から 構 成 されています。最 新 の 第 5 次 評 価 報 告 書は2013 年から14 年にかけて公表されました。国立環境研究所
職員延べ10 名が審査等を通じてこの報告書の作成にかかわりました。また、報告書に引用された国立環境研究所の論文等は延べ151 篇（うち 52 篇が主著）に及びます。IPCC はその業績が認められ、2007 年にノーベル平和賞を受賞しました。

果ガス排出削減を開始する（21 世紀の累積排出量を 2.6W_2020 にあうように削減する）。
INDC_cont：2020 年排出目標、
INDC のあと、2030 年以降も同じ炭素価格が維持される。

(666,000m)

Greenhouse gases observing satellite GOSAT "IBUKI"GOSAT continues observing CO2 concentrations from space
人工衛星 GOSAT は 2009 年1月に種子島から打ち上げられ、地上 666km の宇宙空間から地表面やエアロゾル等により反射・散乱された
太陽光（赤外線）を測定することにより、地表から大気上端の全大気中の平均二酸化炭素濃度を測定できます。打ち上げから7 年以上、
設
計寿命を過ぎた現在（2016.3 末）でもデータを取り続けています。この観測により地上観測だけではわからない、全球の温室効果ガス量が把握できます。今後、後継機 GOSAT-2 の打ち上げが予定されており、さらに精度の高い貴重なデータ取得が期待されます。

二酸化炭素の全大気平均濃度 (ppm)

405

Global map of CO2 observed by GOSAT

Global map of CH4 observed by GOSAT

月別二酸化炭素の全大気平均濃度400

推定経年平均濃度

395

390

385

380

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015 年

観測結果から 2016 年に全地球大気の月別二酸化炭素平
均濃度が 400ppm を超える見込みであることがわかりました。地表付近の濃度平均では、すでに 400ppm を超えていますが、地球全体の大気についても 400ppm を超えることを初めて観測により明らかにできます。

12,000ｍ

NATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL STUDIES

人工衛星 GOSAT による温室効果ガス観測

空 Sky

これは 2009 年 6 月の全地球の二酸化炭素とメタン濃度の分布を表した図です。GOSAT は 3 日間（44 周回）ごとに同一の地点を繰り返し観測しています。観測地点がすべて晴れていれば月に最大 10 回測定されます。赤道付近では雲がかかることが多いため、測定できていないエリアもあります。また、海洋や高緯度などにも赤外線の強度から観測できないところも存在します。しかし、地球全体の CO2 とCH4 の濃度分布を 2009 年以降現在まで継続的に一つのセンサーで測定できるシステムは、他に世界にありませんでした。

航空機による温室効果ガス観測（民間航空機による観測、
シベリア上空における観測）
Measuring Greenhouse Gases by Commercial Airlines（Contrail Project）and Aircraft Monitoring over Siberia

日本航空（JAL）の国際線旅客機に研究所が共同開発した二酸化炭素濃度連続測定装置（CME）と自動大気サンプリング装置 (ASE) を装備し、世界上空の二酸化炭素濃度の連続観測と緯度別の温室効果ガス成分別濃度観測を行っています。また、空港周辺では航空機が離発着する際に高度別の二酸化炭素濃度が測定できるため、世界に類を見ない貴重な温室効果ガスデータが取得でき
ています。

8

1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月

7
6

高度(km)GLOBAL ENVIRONMENTAL MONITORING & RESEARCHES SINCE 1990

宙 Space

666km

5
4
3
2

CME の観測ルートと鉛直分布の観測回数

1

上空に措ける緯度別の CO2 濃度の変動

0

370

375

8

380

385

390

CO₂濃度(ppm)

395

8月
9月
10 月
11 月
12 月

7
6

高度(km)

400

543

データを蓄積しています。

2
1
0

東京国際空港 ( 羽田 )、新東京国際空港（成田）を中心に放射線状に広がる世界各地への旅客機運航経路に沿って温室 効果ガスの多頻 度観測を行っています。運 航回数は2016 年現在、合計で 10,000 回以上、空港上空での高さ別
測定は 20,000 回以上に及びます。

ロシアのスルグート上 空の高度別の CO2 濃度を月別にグラフ上にプロットしたものです。
光合成の盛んな夏場は地上の方が濃 度が低く、10 月を過ぎて冬になると地表付近の方が逆に濃度が高くなる様子を良く表しています。
スルグートは湿地ですが、森林であるノボシビルスク、ヤクー
ツクでも同様の観測を行うことにより、土地の状況に対応した CO2 濃 度 に 関 す る 貴 重 な

370

375

380

385

390

CO₂濃度(ppm)

395

400

北緯 25 度から 20 度 [ 上段：北半球 ] の CO2 濃度グラフと南
緯 20 度から 25 度にかけてのグラフを比較してみると、北半球の方が年間の変動（グラフの振れ幅）が大きいことが見て取れます。その理由は、北半球の方が光合成による季節変化が大きいことによりますが、北半球と南半球の濃度を比べることにより、上空を通して二酸化炭素が北半球から南半球へと移動する様子などが解明されてきました。

地 Land Surface

地上ステーションGHGモニタリング
3,776ｍGround-based GHG Monitoring

地球環境モニタリングステーション−落石岬

富士山特別地域気象観測所（標高 3776m）

地球環境モニタリングステーション−波照間

高山・海洋における温暖化影響モニタリング
2,500ｍ30〜50mMonitoring for Global Warming Effects on Marine Environment and Alpine Zone

立山室堂山荘から立山を定点カメラで連続撮影（標高 2447m）

温暖化影響のためのサンゴモニタリング

地 CO2 Flux at Forest

海 Ocean

陸域炭素収支モニタリング

海洋 GHGモニタリング

Terrestrial CO2 Flux Monitoring

Ship-based GHG Monitoring

北海道天塩フラックス観測サイト

富士北麓フラックス観測サイト

海洋モニタリングを行う M/S TRANS FUTURE 5 号（トヨフジ海運 ( 株 ))NIES による商船 pCO2 観測（1995〜2008 年）

統合データベースを利用した全球海洋 pCO2 分布推定

2月

8月

このページでその一部を紹介した「地球環境の戦略的モニタリング」は、長期的な地球環境の監視への貢献、歴史的な時系列データの蓄積、広域的な観測データの集積という今後の地球環境保全に欠かせない長期的成果を生み出しています。これら成果はデータベース化され、ウェブサイト
等を通じて、市民を含むすべての関係者にタイムリーかつ適切情報提供されます。この機能を地球環境研究センターでは「環境研究の基盤」と位置付け、地球環境研究分野、地球温暖化研究プログラムとともに地球環境研究センターの 3 本柱となっています。

ココが知りたい！
地球温暖化Q＆A

もっと知りたい人に→「ココが知りたい地球温暖化」
http://www.cger.nies.go.jp/ja/library/qa/qa_index-j.html

Q. なぜ CO 濃度推移のグラフはギザギザしているの？
を吸うので濃度が低くなり、A. 夏は植物が光合成によりCO
冬は光合成をしなくなるため濃度が高くなります！
2

2

地球温暖化
用語辞典
フラックス

大気の構成成分や水質などの環境の状態を知るために、継続的に観測を行うこと。地球環境の状態を知るための基礎デー
タがモニタリングにより得られます。

流束（流れの束）とも訳される。単位時間（例えば1時間）あた
りにある面（例えば地面）を通過する物理量。ひとつの場所に流れて入ってくるものと、流れ出ていくものの差。これを比較して、吸排出を計算できる。
地面

濃度

モニタリング落石岬・富士山頂・波照間島での CO2 の濃度変化
大気中の二酸化炭素濃度は春から夏にかけて減少 CO2(ppm)
420

空気

し、秋から冬の間（10 月〜3 月）に一挙に上昇します。
グラフとしてはギザギザに見えますが、長い目で見れ410

ば年々確実に上昇していますね。ギザギザを起こす

400

原因は植物の光合成の効果です。夏はエアコンなど
電力消費が大きくなり、人間が出す二酸化炭素も多いのですが、それを上回る速度で植物による吸収が起きています。しかし、夏が終わると植物の光合成は終息し、呼吸へと切り替わりますので一気に濃度が上昇するのです。

390
380

CH4、
CO2
分析

日

GHG(greenhouse gas) 温室効果ガス

リスク

太陽から来る可視光（目に見える光）はそのまま通過させるが、地球が放射する赤外線は吸収する性質をもつガスの総称。
二酸化炭素は人為起源の温室効果ガスとして産業革命以降もっとも大気中の濃度が上昇した。

危険度。予想通りにいかない可能性。その事物に関連付ける価値に依存して、正にも負にもなりえる。

370
360
350

CH4

落石岬
波照間島
富士山頂

340
1993 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 2016年

Q. 異常気象は地球温暖化のせい？
A. 分かりません。けれど、起こりやすくなっています。

日本語の「異常気象」は「30 年に1回起こる程度の珍しい気象現象」のことです。地球温暖化は、異常気象が「起こるかどうか」ではなく、「起こりやすさ」に影響を与えていると考えられています。ある異常気象が地球温暖化のせいなのか、たまたま起こったことなのか、個別に判別することは困難ですが、熱波や大雨が温暖化により起きやすくなっているということは言えます。

Q. 省エネって本当に効果があるの？
A. みんなでやれば、大きな効果がありますが、それだけでは足りません！

メリット

CO2

デメリット

モデル

低炭素社会

コンピュータで計算可能なプログラムを指すことが多い。モ
デルによりシミュレーションを行い、様々な状況を予測可能。特に気候変動、対策効果などを予測する際に使用する。

二酸化炭素など温室効果ガスの排出量を現状より大幅に削減させて（実質 0 にして）地球温暖化の悪影響を回避する社会のこと。持続可能な社会を実現するためには不可欠と考えられます。どのようにしてその社会を構築するか、まだまだ検討事
項・課題があります。
自然派？
将来の都市
技術派？

対策
どこまで？

将来の
経済？

スパコン

緩和と適応

シナリオ

地球温暖化対策のうち、温室効果ガスの削減を目指す方策を「緩和策」、温暖化の影響に対応した人間社会になるよう調整していく方策を「適応策」という。

ある目標に至る道筋 (Passway)。特段の対策のない自然体ケース（Business as usual）は、なりゆきシナリオ、又は頭文字をとって「BAU シナリオ」などと呼ばれる。

緩和

適応

原因ガスを減らす（海面上昇）高温になじむ

道筋の選択？

研究関連活動

日本ではこの 20 年で家庭から排出される二酸化炭素が、業務部門に次いで大幅に増えています。ひとりひとりが省エネを心がけることで、温室効果ガスを相当程度削減することは可能です。しかし温度上昇を 2˚C 以内に抑えるためには、省エネだけでは到底足りないことが明らかになっており、さらなる対策との組み合わせが必要です。

地球環境データベースの整備
地球環境にかかわる基盤的なデータベースシステムを構築・運用し、各種事業によるデータ・成果等をデータベース化して提供・発
信しています。また、研究に必要な情報システムやツールの開発・提供を行っています。

スーパーコンピュータシステムの運用

Q. どうしてモニタリングを続けることが大事なの？
A. 5 年 ,10 年では気候変動を見抜けないからです。
異常気象のところでも述べましたが、2, 3 年の観測で気温の大きな上昇が分かったり、
大雨や竜巻のような災害が起こったりしても、それが気候変動によるものなのか、その年だけ例外的に起こったものなのか分かりません。20 年 , 30 年と継続してデータを取り続けることで過去との比較をができ、温暖化等の気候変動が起きているか判断できます。

地球温暖化などの地球環境の変動を予測する大規模なモデル計算を行うためのスーパーコンピュータシステムを運用し、広く地球環境研究の利用に供しています。
スパコン

広報・出版
ウェブサイトやニュースレター、報告書などの刊行物を介して、最新の地球環境研究情報を提供し、研究者の相互理解促進や地球環境問題に対する国民的理解向上に貢献しています。若い世代・専門知識が無い方にも知識が身につけられるようなわかりやすい資料づ
くりにも取り組んでいます。
長期的な
見通しが
大事なんだ。