日立財団

第３2 回
テーマ
講

師

環境サイエンスカフェ【シリーズ：気候変動の影響(5)】
温暖化が陸の生態系に与える影響－モデルシミュレーションが示すもの－
伊藤 昭彦さん（国立環境研究所

日会

時場

環境サイエンスカフェ講演録

地球環境研究センター物質循環モデリング・解析研究室

主任研究員）

2016 年 3 月 16 日（水）18：30～20：00
サロン・ド・冨山房 Folio
参加者
４８名

１はじめに

が大きな問題というわけではなく、林業をやりた
かったというのがそもそもの発端でした。
ところが、ご存じの方はご存じのように、林業
は当時から流行の産業ではなく、ちょっと斜陽化していると言われ、林学科の中でも別な局面を拓
く、新しいテーマを見つけなければいけないとい
われていました。その頃、地球温暖化などの地球環境変動に森林がどういうふうに効いているかを明らかにすることが新しいテーマではないかとい
われ、テーマに選びました。名古屋大学の中でそういうことをやっている人もいましたが、私は特にモデルシミュレーションをやりたいのが個人の希望としてあり、そういうモデルのシミュレーシ

皆さん、こんばんは。国立環境研究所地球環境

ョン研究をやるにはどこかいいか、指導教官の先研究センターから来ました、伊藤昭彦と申します。

生に相談したところ「それなら筑波大学に行きな

まず日立財団には、今日、このような機会をいた

さい」と言われました。筑波大学に及川先生といだきまして、大変ありがとうございます。お礼をう教授がいて、その方が当時の陸域のモデルのシ申し上げます。

ミュレーションの第一人者でした。そこに行って

私は茨城県つくば市にある国立環境研究所で働

5 年間修業し、自分のモデルを作って学位を取りいています。それに至るまでの自己紹介的なことました。その頃のテーマは今とほとんど変わらず、をしますと、みかんで有名な愛媛県の出身で、名地球が温暖化したとき陸の生態系の炭素循環がど

古屋大学農学部で森林のことをやっている林学科

う変わっていくかについて、非常に簡単なモデルを卒業しました。そのころから森林には大変興味を使ってシミュレートするということをやっていがあったわけですけれども、当時は、地球温暖化

ました。
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学位を取った後は、横浜にある海洋研究開発機（図２）。この図は、お手元の資料にはなくてすみ

構（Japan Agency for Marine-Earth Science andません。今朝取ってきたすごく新しい図です。気Technology: JAMSTEC）にポスドクで行きました。

象庁のホームページから転載してきたものですが、主に海洋の研究をやっている機関ですが、皆さん

2015 年、世界の気温がどうだったかを示したもの

も「しんかい 6500」や「ちきゅう」という大きなです。

観測船のことを聞いたことがあるかもしれません。

図では茶色になっていますけれども、茶色にな

そこには小さいながらも陸の研究をやるセクショっている部分、しかも大きな四角で書いている部ンがあり、5 年半ほど勤めました。そこで海のこ分は、例年（平均値）より飛び抜けて暖かかった

とも勉強しつつ、陸の研究を行った後に、現在、年になります。実は青い印、つまり温度が低かっ

つくばにある国立環境研究所に来た次第です。いた場所も示してはいますがほとんど出てきません。

ろいろなところを流れてきましたが、ここに拠点

地球上の陸の部分の多くが飛び抜けて暖かかったを置いて自分の研究を進めているところです。

年であることを示しています。これが 2015 年の

今日はシリーズ「気候変動の影響」の第 5 回と状態です。特に、ヨーロッパやアメリカなどで陸いうことで、前回までにサンゴ礁や海の話を聞かの温度が非常に高かったのが 2015 年です。温暖れたことと思います。第 5 回は最終回と聞きまし

化だけではありません。聞かれたこともあると思たが、温暖化が陸の生態系に与える影響というこいますが、太平洋のこの赤道の部分の海水が温かとで、森林や草原など比較的身近な生態系にどうくなるエルニーニョ現象の発生も加わった上で、いう影響があるかについての研究をご紹介したい

このような世界的に温度が高い状況が出てきたとと思います。ここに出られた方は温暖化の話は何いうことです。

回も聞かれたかもしれませんが、最初に基礎的な下の図が過去 3 カ月間の異常気象です。2015 年

ところをおさらいしておきたいと思います。私は12 月から今年 2 月までの間に世界でどういう異常

研究畑にいたもので、一般の方に分かりやすく話

気象があったかを示しています。本当は赤ですが、すのは逆に難しいところがあります。分からない

茶色のところが異常な高温があった地域です。本

部分がありましたら、遠慮なくご質問していただ

当は青い地域もあって低温の部分が出てきてもおきたいと思います。

かしくありませんが、この期間そういうところはなく、ほぼ至る所で温度が高くなっています。こ２．地球気象の現状

ういうデータを見ると、確かに温暖化は進みつつあるのではないかと実感されてきたのではないかと思います。

温暖化をめぐっては、毎年のようにニュース等
で暖冬や猛暑のことを耳にされると思います。温
暖化はかなり身近に実感として感じられるように

1880 年から 2015 年まで毎年の地球の平均気温なったのではないかと思います。昨年 2015 年はを並べたものです（図３）。1951 年から 1980 年を観測史上最も暖かい年だったと言われています

ゼロとした場合のずれを示しています。これより
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も高いところは、この期間よりも温度が上がったになりました。それが去年ぐらいからまた上がっ場合で、逆にこちらは低かったことになります。

てきたということになります。

これを見てもらうと一目瞭然で、この時点に比べ温度がなぜ上がらなかったか。いろいろなこと

温度がどんどん上がってきています。近年は 0.6℃が言われていますけれども、エネルギー（熱）がから、去年は最も暖かくて 0.8℃近く温度が高くな

比較的深い海中に逃げていたという説が有力です。

っています。先ほど言いましたエルニーニョの影

それもいつまで続くのかが問題でしたが、ついに響も加わったものですが、今までと比べ飛び抜け

去年ぐらいにそれが止まって、また温度が上がりて暖かかったのが昨年でした。もちろん、それま始めたということになります。エルニーニョの一でも暖かかった年はあって、1998 年の強いエルニ

時的なものなのか、それとも温暖化の再加速が始

ーニョ年もありましたが、それを大きく更新する

まって、どんどん上がっていくのか、まだ予断を暖かさになりました。
（人間活動の影響が軽微だっ許さないところです。もしかしたら、これからさた）産業革命前に比べて温度がどうだということ

らに温暖化が進む時期に入った可能性があるといがよく言われますけれども、1℃近く上がってしまう人もいます。このように温度が上がっていくと、ったのが現在の状況です。最近十数年間のデータ容易に考えられるようにいろいろな影響が及びまをもう少し詳しく見てみたいと思います。これがす。私たちの生活もそうですし、農業や海、陸のこれですけれども、先ほどの図をよく見ていただ

生態系など様々なものに影響が出てくることが考きますと、ここで温度が止まり気味の時期があり、えられます。

最近 1、2 年になってまた上がっています。

私たちの身近な中で温度に応答する生物現象の詳しく月ごとに見ていくとこうなります（図４）。

一つが、桜の開花です（図５）。気象庁などが、測先 ほ ど と 同 じ と こ ろ 、 NASA （ National

候所などで 50 年以上ずっと定点観測しています

Aeronautics and Space Administration：アメリ

が、記録を見ていきますと、この 50 年間で桜の咲

カ航空宇宙局）の GISS（Goddard Institute for

く時期が 5 日ほど早まっていると言われています。

Space Studies：ゴダード宇宙科学研究所）から取

これも気象庁からお借りしてきたものですが、ったものですが、このように 2000 年から 2012 年

1961 年から 1970 年までは、4 月 1 日には桜の開ぐらいまでは、実は温暖化が止まっていたハイエ

花がここまで（日本の南西部）しか進んでいませイタス（温暖化の停滞現象）と呼ばれている時期

んでしたが、1998 年から 2007 年になると、これです。もしかしたら、何回か前に話した（国環研

くらい（北関東から信州・山陰）まで来ています。

の）塩竃さんが関連する話をしたかもしれません

4 月 1 日時点で関東などがすっぽり入る北のほうが、気象学的には非常に面白い現象があった時期まで桜が咲くようになりました。その分だけ地球です。本当はモデルで予測すると、この時期は温の温暖化が影響しているのではないかといわれて度が上がっていておかしくなかったのですけれどいます。もちろん温暖化だけではなく、都市域なも、なぜか温暖化が一見止まっていたような時期

どはヒートアイランド現象の影響もあるかもしれ
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環境サイエンスカフェ講演録ません。都市化によって、コンクリートなどで覆ます。なぜ植物について話すかといいますと、生われたところでは温度が上がりやすくなりますか

態系の中で植物が特異で重要な役割を果たしていら、そういった別の要因によって温度が上がってるということがあります（図６）。教科書的な図でいる場所もあります。しかし、そういったものも申し訳ありませんが、生態系の中で食物連鎖が行込みにしても、全体的には温度が上がって、桜がわれ、そこで植物が基盤的な物質生産を行います。

咲く時期が早まっているということなどが言われ光合成によってバイオマスを作り、それを草食動ています。これは一例です。

物や肉食動物が食べていくことによって生態系が今年はどうなのか。春先が非常に暖かでしたの

成り立っています。

で今年もかなり早く咲くのではないかと考えられ私たちの視点としては、まず植物を見ることが、る方もいるかもしれませんが、予想した結果を 2

生態系が安定しているか、あるいは正常に機能しつほど引用してきました。上が日本気象協会さんているかを考える上で重要になります。土台となのもので、下がウェザーマップさんのものです。

る植物がうまくいっていれば、植物に依存する動一言でいうと、1998 年から 2007 年までの平均的物やその他の生物も上手くやっていけるだろうと

ラインとそれほど変わりません。3 月 31 日時点で期待できるわけです。しかし、見方によっては（食東京は咲いています。3 月 25 日がここですから、

物連鎖の）上の方にいるホッキョクグマや猛禽類

恐らく来週末には桜が咲いてしまうということでなど、高次の捕食者、高次の消費者が重要である

すね。この 2 つの図は同じような感じですが、よと言う方もいらっしゃいます。なぜかというと、く見ていただくと、ウェザーマップさんのほうがこの動物がいるかいないかによって、この下の部

3 月 20 日ごろ、横浜でいち早く咲いてしまうなど、分の土台がしっかりしているかどうか全体が分か微妙な差はありますけれども、大きく見ると東京るとも考えられるからです。

は 3 月 25 日ごろには開花する予想になっています。

生態系は、言うまでもなく生き物同士のつなが言いたいことは、温暖化の影響によって桜などのりによってできているため、生態系の中の生物の開花時期が早まっているし、徐々にほかの生き物

相互作用などを見ていくことが、重要な観点になにも影響が出つつあることが徐々に見えてきていります。ある部分が変わると、その影響が生物をるのではないかということです。

介して他の部分にまで波及していきます。例えば植物が変わると、それを食べる動物や枯死物を利３．生態系への温暖化の影響用する微生物など様々な生き物に影響していきま

今日は陸の生態系に対して温暖化がどう影響す。実は、動物が変わると植物に影響するというするかお話ししますが、大部分は植物の話になり逆のパターンもあります。動物は植物に依存してます。皆さんの中には動物により興味がある方が生きているだけではなく、植物を食べる活動によいらっしゃるかもしれませんが、今日は私の専門って生態系の成り立ちを変えていることもありまである植物についてメインに話をさせていただきす。例えば、ミツバチなどが花粉を媒介すること
で植物の生活（繁殖など）を支えていることもあります。つまり、植物だけを見ていればいいわけ
ではなく、本当は全体を見なければいけません。
これが生態系を見る上で重要であると同時に難しいところにもなります。
生態系は生物学の中でも非常に面白いテーマで、私たちの生活にも非常に重要な役割を果たしています。もしかしたら「生態系サービス」という言葉を聞かれたことがあるかもしれません。私たちの生活は生態系からいろいろな恵みを享受しています。それを 2005 年ごろ（註：ミレニアム生態
系評価において）、生態系サービスという言葉でま
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気候変動や生態系の問題は、近年徐々にクロー
ズアップされてきています。地球の持続可能性限界という考え方が最近注目されており、いろいろな環境問題についてまとめられています（図８）。
気候変動の問題や生態系・生物圏の問題、陸域シ
ステムの改変。これは森林破壊などを指しています。さらに水の問題、あるいは窒素・リンなどの栄養塩の問題があり、これは河川や湖沼の富栄養化問題とも関連してきます。あるいは海洋酸性化、エアロゾル、成層圏オゾンの問題などです。そういった環境問題と、社会の持続可能性との関係をまとめたものがこの図です。
とめたものです（図７）。例えば生態系が生産、消異なる環境問題について色分けで示されていま費を行うことを通じて、私たちの社会は生態系かす。緑の部分は今のところ社会が持続可能な範囲

ら様々なものを得ています。例えば、空気をきれで比較的安全であることを示しています。黄色のいにする浄化機能であるとか、生物が作ったバイ

ところは、そろそろ黄色信号がともってきて、持オマスを、木材や食べ物などとして享受していま続可能ではなくなり将来的には深刻な問題が起こす。または水をきれいにする機能やレクリエーシ

りそうな問題であることを示しています。赤いとョン機能もあります。緑地や国立公園、世界の自ころは既に持続可能な領域を踏み越えてしまい、

然遺産みたいにレクリエーションができる場所も私たちはかなり危険な領域にまで入っていること

生態系は供給してくれます。それによって私たちになります。図を作った人の主観が多少入っていの豊かな生活が維持されていることがあります。

ると思いますが、一番危ないのが窒素やリンの（過もちろん、東京みたいに非常にたくさん遊ぶとこ

剰利用に関する）問題です。農地で肥料を使ってろがある都会もいいのですが、たまには公園や山

しまうと、肥料の中の一部の窒素やリンが湖などに出かけることで自然に触れる楽しみを得られるに流れ出し、例えば湖の富栄養化をもたらしてしと思います。そういったところから生態系のいろまいます。私が住む茨城県でも、つくば近くの霞

いろな恵みを得ています。それをもう少し考えてヶ浦という湖で富栄養化が進み、異臭を放つアオ

みますと、生態系が変わってしまうということは、コが発生したりしています。こうした深刻な問題

私たちの生活にも間接的に影響が及ぶことになりはもちろん日本だけではなく世界全体で起こってます。ですから、私たちの生活を考える上でも生いる話です。それだけではなく、生物圏の健全性

態系の変化を考えていかなければならないことがの問題があります。森林破壊などによって生物の重要になります。

多様性が失われたところなどで、こうした生態系の衰退に関する問題が起こっています。気候変動の問題については、作成者の判断では黄色信号の
真ん中ぐらいまで来ており、先ほどの温度上昇のカーブと照らし合わせていただくと分かりますが、危険領域に差し掛かっていると言えるでしょう。
最近の温暖化問題に対する社会の対応はどのような状況にあるでしょうか。ここにいらっしゃる
ような方はたぶん意識が高い人が多いでしょうから、ご存じだと思います（図９）。1997 年、気候変動枠組条約の第 3 回締約国会議（Conference of
the Parties 3: COP3）が開かれ、京都議定書が採択されました。京都議定書に参加した国には一定
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せん。これは（京都議定書の時に使われた排出権取引や森林吸収源のように）いろいろな方法を組
み合わせて用いることで達成しようということです。温暖化対策は重要な問題であると同時に、すぐに難しい問題が出てきます。考えていただくと分かりますように、この目標を達成するために原発を動かすことがいいのか、悪いのかという話になれば、そこで侃々諤々（かんかんがくがく）の議論になり、そこで話が発散しがちになる場合もあります。とにかくこの 26％削減に向け、私たちは走っているのが現状です。
の温室効果ガスの排出削減義務が課せられました。
先進国では全体的に 5％を削減することになり、日本は 1990 年を基準として 6％を削減することになりました。結果的にはこの目標は達成され、2008 年から 2010 年の間に 6％以上減らすことができました。直接の排出量を減らしただけではな
く、例えば排出権取引や森林吸収源などのメカニ
ズム（と呼ばれる方法）も使うことで達成しました。
それが終わって次のフェーズを考えるということで、2015 年 11 月から 12 月、パリで COP21 が開かれました。ニュースになったのでご存じの方

温暖化は大きな社会問題になっていますし、すもいらっしゃると思いますが、そこでパリ協定がでに多様な分野の人が関わるようになっています。

採択されました。このパリ協定では、地球の温度

1 人の人間がすべての分野を把握することができ上昇を産業革命前と比べ 2℃未満に抑え、そのたないぐらいに大きくなっています。私の問題意識めの努力を最大限行うことが決まりました。2℃ととしては、温暖化が進むと、私の分野である生態

いっても既に 1℃近く上がっているといいました

系がどう変わっていくのか、あるいはそれによっので、残りはその半分しかないわけで結構厳しいて人間社会にどのような影響が及ぶのかというこ目標です。しかも、人によっては 1.5℃未満にすべとです（図１０）。もう少し話を進めますと、生態

きだという人もいます。この 1.5℃、2℃の目標が系が地球全体で変わっていくと、生態系から気候達成できるかどうかは、研究者の間でも人によっへのフィードバック（反作用のようなもの）が働て意見が分かれています。
「ぜひとも達成しなけれ

き、温暖化を加速したり、あるいは和らげたりすばならない」と積極的な人もいれば、「とても無理るなど、温暖化の進み具合を変えるのではないかだ」と言う人もいて、まだ予断を許さないところ

とも考えられています。そういう問題意識で研究です。とにかくそういう目標について国際的に合しています。

意し、それに向かって走っているのが現状です。
そのために日本は現在何をしようとしているか

４．温暖化の影響の予測というと、安倍政権では、2030 年までに 2013 年

私が関わっている温暖化研究の枠組みを簡単に

度比で 26％排出削減を行うことを目標にしていまとめたのがこの図です（図１１）。温暖化の研究ます。これがパリの COP21 に提出した日本の目は複雑化していますが、ざっくりと簡単化した流標です。京都議定書の時は 6％だったのに対し、れ図です。まず、将来どういう社会になるかとい

今回のパリ協定では 26％削減しなければなりまう経済シナリオが作られます。将来の経済成長や
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ル▽影響やリスクを考える場合には影響評価モデル▽適応緩和オプションを考えるためには対策検討のモデル――と、至る所でモデルが出てきます。
モデルといわれてもピンと来ないという人もいるかもしれません。一言でいうと、ある現象のダイナミクスや関係性を数式で表現し、簡単化して扱えるようにする数学的なモデルです。複雑なものを簡単化して扱わないと、ややこしい問題はなか
なか扱うことができませんので、様々な分野でモデルを用いたシミュレーション研究が行われています。
人口動向などのシナリオを立て、次に、それに基づいて温暖化がどのように進むかという気候モデ
ルを用いたシミュレーションが行われます。日本
でいうと、気象研究所、JAMSTEC、東京大学大気海洋研究所など、いろいろな機関がこうした気候変動の予測研究を行っています。将来の温暖化がどう進むかというシナリオができると、それを用いてどういう影響が起きるのか、各分野の研究者が様々な影響モデルを用いてシミュレーション
します。その結果、例えば農業生産、病気の起こり方、生態系などについての将来変化がシミュレーションの結果として出てきます。その影響を踏

温暖化研究でなぜモデルを使う必要があるのか

まえ、その影響を緩和するあるいは適応していく（図１２）。総論としては、温暖化には種々様々なにはどうしたらいいかという政策的・対策的なと要因が関わってきますので、断片的なものを全体

ころを専門に考えていく研究者・機関もあります。

像にする必要があるためです。一見別々なものを

私たちはこうした流れの中で研究しています。

全体としてつなげて考えられるようにできるといもちろん 1 人が全部をやるのは無理です。それぞうのがモデルの一つの利点です。

れ分業し、気候モデルをやる人は気候モデルを地

また、こうしたモデルを立てると、多数のシミ

道に高度化していき、精度のよい予測ができるよュレーションをすることができます。シミュレー

うにしますし、社会経済をやっている人たちはよ

ションの中で条件を少し変えてやると、それにより良い現実的なシナリオを立てて、将来の予測をって得られる答えが変わってきます。今日いただ

していこうとしています。私はこの中で影響評価いた質問の中にも、「パラメータを変えると、異なの部分から始め、多少は予測研究などにも協力しる結果が出てくるのではないか」と質問されていているのが現状です。社会経済のシナリオや適応る方がいました。ご質問の通りで、私たちが使っ緩和のオプションを考えることは社会経済の専門ているモデルの中でもいろいろなパラメータ（モ家の得意分野です。私ではなかなか理解が難しい

デルの振る舞いを特徴付ける設定値）を使っていですし、ましてそれで先端的な研究をするのは無ます。そのパラメータの値を変えると、将来の温理で、先ほど言いましたように、大きなプロジェ

暖化による影響の起こり具合などが変わってきたクトの中で分業してやっているのが現状です。

りします。モデルのパラメータをどう決めるか、図を見ていただきますと、いくつかのモデルがあるいはそのモデルを使ってどういうシミュレー

出てきます。将来を予測する場合、社会経済にはションにいくのかが、私たちの研究でも重要な勘

社会経済のモデル▽温暖化をするには気候のモデ

どころになってきます。モデルの役割として、多
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数のシミュレーションを行って不確実性の幅を求響が起きるかなどについて数千ページに及ぶレポ

めるものがあります。また、野外で行われているートを作成しています。政策担当者向けのサマリのは時間的に限られた、あるいは狭い領域での実ーとして数十ページの要約版を作りますので、少験ですが、その成果を地球全体のシミュレーショ

なくともそれは読んでくれると思いますけれども、ンにより拡張して地球全体での温暖化影響が評価

現在の科学的知見ではここまで分かっていることできるようにする、空間的なスケールの拡張を行を提示して政策に役立ててもらおうと考えていまうというのもモデルの非常に重要な役割になってす。私たちの研究は、論文を書くことももちろんいます。

重要ですけれども、その論文を IPCC のレポート

もう少し細かいところで言いますと、地上で行に引用していただいて、なるべく政策に役立ててわれた生態系の部分的な調査データをモデルによもらうことが戦略的には重要なところになります。

ってつないでいく、あるいは将来の温暖化の緩和

詳細な話になりますけれども、IPCC は第 1、第機能など、温暖化の対策の評価にもモデルが使わ

2、第 3 の 3 つの作業部会から構成されています。

れます。あるいは影響やリスクを評価したり、フ第 1 作業部会が将来の温暖化の予測や温室効果ガィードバックを評価したりするところにもモデル

スの収支を科学的にまとめていきます。第 2 作業が使われています。こちらも温暖化対策、バイオ部会はそれを踏まえて、どういう影響、リスクが燃料の増産などの影響を評価するなど、今日は全起きるかをまとめます。第 3 作業部会はそれをさ部お話しできないと思いますが、こういった温暖らに適応していくあるいは緩和していくための社

化のさまざまな局面で生態系のモデルが使われて会科学的な研究をまとめます。今回の話は、主にいます。

影響について関係する第 2 作業部会に該当する分
野になります。

私の研究の紹介に入る前に、どういうところまで分かっているのか、IPCC（Intergovernmental

第 1 作業部会がまとめた温暖化の予測です（図Panel on Climate Change）がまとめた報告書の１４）。有名な図なのでご覧になった方も多いかとハイライトをお話ししたいと思います（図１３）。

思います。上の 2 つが将来の温度上昇です。2081

IPCC については聞かれたことがあると思います

年から 2100 年までの 20 年間の平均で、現在と比が「気候変動に関する政府間パネル」と言います。

べ何℃上がるかを示しています。図が 2 つあり、

UNEP

Environment

左には「RCP2.6」、右側には「RCP8.5」と書いてProgramme: 国連環境計画）などが中心となってあります。やや専門的な話になってしまいますの

設立し、気候変動に関する科学的な知見をまとめ、で要点だけを言いますと、RCP（Representative

約 5 年に 1 度レポートとして刊行している団体でConcentration Pathway）2.6 と 8.5 の違いは将来す。もちろん日本から何人もあるいは幾つかの機の温暖化がどの程度まで進んで安定化するかとい関が参加して成果を提供し、将来の温暖化がどのう違いです。将来、温室効果ガスである二酸化炭

ように進むか、あるいはそれによってどういう影素（CO2）やメタンの濃度がどれくらいのレベル（

UnitedNations8

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環境サイエンスカフェ講演録に達するかというところが、RCP2.6、8.5 の違い

やや古い図ですが、分かりやすかったので出してとなっています。

います（図１５）。IPCC の前の第 4 次報告書で、RCP2.6 は、温暖化対策（緩和策）を非常に頑

温度が上がっていたときに生態系にどういう影響

張って、なるべく CO2 やメタンを出さないようにが出そうかまとめた図です。見ていただきますと、し、2050 年ぐらいをピークにして、その後は温室

現在までの温度の上がり方を示して、これが将来効果ガス濃度を減らそうというシナリオになりまの上がり方を示しています。0.5℃、1.5℃、2.5℃、す。逆に RCP8.5 は、そういった緩和策をそれほ

3.5℃、4.5℃となっています。0.5℃以上、現在のど講じないため、石炭などを使って CO2 を出すこ

状況でサンゴの白化であるとか、極域の生態系、とで温度上昇は進むだろうけれども、それに適応

例えば、北極や南極などにある高緯度の生態系がしていこうというものです。温度が上がったとき衰退する可能性が示されています。ここでは山地には健康被害や農業被害が起きるかもしれないけの両生類の絶滅リスクが増加することなども書かれども、適応策を打つことで何とか乗り切っていれています。

こうというのが RCP8.5 のシナリオです。
見ていただきますと、RCP 2.6 の場合でも、北極など高緯度部分では温暖化が進みやすく 2〜
3℃程度は昇温してしまいます。全地球的には
1.5℃ぐらいは上がってしまうのではないかとい
われています。温暖化が強く進む RCP 8.5 の場合には（高温を示す）真っ赤になっています。低いところでも 3℃、高いところになると 5℃から 7℃
以上の温暖化が進むことが予想されています。日本なども現在と気象条件が大きく変わってしまい、
亜熱帯に近い温度になってしまうのではないかと考えられています。どちらにいくのか、あるいはその中間ぐらいにいくのかはまだ分かりませんが、もう少し温暖化が進んでくると、例えば、生物先ほど言った 2℃目標がもし達成されるとすると、の多様性などにも影響が出てきて、南アフリカでこちら（RCP 2.6）に近い状況になるといわれては固有種（その地方だけに生息する種）の 41％かいます。しかし、それができなくなってしまうと、ら 51％が消滅するなどの記載があります。これは、こちら（RCP 8.5）にいってしまうかもしれませ

いろいろな人の研究結果をまとめたものなので、ん。私たちとしてはどちらの可能性も考えつつ、4人によって判断が分かれるかもしれません。少な通りぐらいのシナリオを立てて考えています。

くとも IPCC の前のレポートはこうしたまとめが下に書いてあるのは、降水量という雨の降り方

なされています。アマゾンの熱帯多雨林の大規模の違いで、温暖化が進むと大気の動きが活発化し、な消失、ホッキョクグマの絶滅リスクの増加など

アジアなどでは雨が増える場所が多くなります。

が指摘され、最終的に 3℃、4℃上がっていくと、

単に平均的に増えるだけではなくて、例えばゲリ適応できる生態系はほとんどなくなってしまうな

ラ豪雨や台風など、局所的に集中する雨なども頻ど、恐ろしいことも書かれています。こうしたさ

度や強度が増える可能性があるといわれています。

まざまな影響が起こり得るのですけれども、当時もしかしたら、台風の数そのものは減るけれども、の研究例を並べたようなものであって、本当に起一つ一つが大きくなる大型化・強力化を予測してきると確約しているものではありません。不確実いる人もいます。そういうことがあると、災害被性が大きいことに注意して見ていただきたいと思

害の起こり方にも変化が出てくるので、雨の降りいます。
これに関連するような質問があったのでお答え方も重要になります。
本題に近づいてきました。温度が上がってくる

しておきますと、一つは「良い影響があり得るか」と、いろいろなところに影響が出ると言いました。

ということです。生態系にとって悪いことばかり
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環境サイエンスカフェ講演録

ではなく、もしかしたら良いことも起こるのではないかと質問された方もいます。基本的には、現在と変わってしまうのは生態系にとってはあまり好ましいことではありません。一見良い影響と思われるのは、将来温暖化すると冬の寒さが和らぎ、
温暖な南にいる生き物が分布を広げることができるといったような、ものによっては、生息域を拡大して数が増える生き物などもいるかもしれないことです。
もう一つ、将来的には多かれ少なかれ大気中のCO2 濃度が増加し、植物の生長は概して良くなります。つまり光合成の生産力が高まりますので、一時的には植物にとって良い影響なのかもしれま

れている森のマークのものが今までに観測されてせん。ただ、それが食物連鎖などを通じて動物ないる陸の生態系への影響です。様々なところでこどに伝わったときに、本当に生態系全体で見て、うした影響が起こりつつあります。ここでマーク

良いのか悪いのか即座に判断できないところがあの横に四角が重なっていますが、四角の数が多い

ります。一見良い影響も生じるかもしれませんが、ほど、その情報が確かであるということです。四

個人的には悪い影響が確実に多いと思っています。

角が 4 つ重なっているようなところは影響がかな

もう一つの質問ですが、生態系への影響がどんり確からしく見つけられるということです。

どん進んでいくと、地球の滅亡ではありませんが、かなり特殊な場所と思いますが、南極半島の先「生物の世界がめちゃくちゃになってしまう」「人

端にある島やオーストラリアですね。あるいはこ類が滅びてしまうのではないか」と危機意識で質うした北半球の最果てにあるシベリアでは生態系問された方もいます。しかし、生態系にとってみへの影響が既に見つかっているか、見つけられつれば 4.5℃、5℃上がったとしても、地球全体の生つあります。他のところでも、信頼度はやや落ちき物が全て死に絶えることはまずありません。地

てきますが、生態系への影響が起こりつつあると球の歴史の中でも、温度がそれぐらい高かった時いうのが IPCC の取りまとめです。それがどうい期（例えば恐竜が生きていた時代）はあったはずう影響なのかは、ケース・バイ・ケースで異なりです。温度が上がった状況でも生き残った生物がます。かなり深刻な生態系全体の衰退なのか、比適応してすみかを広げ、今とは全く異なる形にな較的軽微で種の構成がわずかに変わっていくもの

るでしょうけれども、生き物の世界は続くと思っなのかはケース・バイ・ケースです。既に見つけています。ただ、その中に人間が残っているかどられているものだけで、こういう状況になっていうかは分からないところです。野生の生き物は進ます。

化して環境に適応して生きていく力があるので残生き物への影響になると、生き物が住みやすいるでしょうけれども、人間の社会がこのまま続く場所を求めてどんどん北へ動いていったり、標高かどうかについては後ほど懇親会場で皆さんの意

が高いところに移動していったりすることが考え見を伺いたいと思います。

られると思います（図１７）。前の報告書までは示されていませんでしたが、今回の新しい報告書で５．生態系への地球温暖化による影響の予測はいろいろなデータをまとめ、生物の分布がどれ

IPCC の最新の第 5 次報告書に出てきた気候変くらいの速さで動けるかについて一つの図にまと動によるこれまでの影響の分布図です（図１６）。

めています。ご存じのように、生き物は野外で生細かい図なので説明を補足しないといけませんが、きているわけですので、暑くなったからといって水域や海洋の生態系、火災であるとか、人間社会

冷房を入れるわけにもいきません。現在いる生きに対する影響などが書かれています。ここに書か物が適応していこうとすると、より涼しいところに分布地を変えるのが一番確実かつ直接的な方法
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ということになります。

環境サイエンスカフェ講演録

きるようです。
生き物によって動く速度が違うのは、実は相当に重要なことです。今、生きている動物であったとしても、餌やすみかとしている植物の場所は固定されているわけなので、植物も一緒に動いてくれないと、動物だけが動いても生活できず死に絶えてしまいます。こうした移動のミスマッチが起
こると、その生態系が結局は衰退してしまうかもしれません。こうしたことが全体のリスクになることが考えられます。

しかし、動きやすい生き物と動きにくいものがあります。植物などは根を生やして生きているわ
けですから、もちろん動くことができません。分
布を変えることができるとすれば、自分の種子をより遠くの涼しいところに飛ばして、そこで新たに子孫が生き残ることです。それを繰り返すことで北に動いていくことになりますが、速度は非常に遅いものとなります。
植物が動く速度です。黒いところがもっともらしい速度で、見ていただきますと、ゼロ km／10

生き物の移動が起こっているかどうか、実際の年（ディケード）と書いてあります。10 年間で何観測例が幾つか出てきています（図１８）。IPCC

km 移動できるかを示しています。植物は 1km 動の報告書に載っているものですが、図にバックグ

けるかどうかというところです。もちろん、今生

ラウンドで描いているものが、現在の植物がどうえている植物はそこから動けませんので、種を飛いう分布をしているかで、熱帯林や亜寒帯林、温ばしやすいものでも 1km 程度になります。

帯林などが色分けされて書いてあります。その中逆に、動物は相当速く動くことができることがに幾つか「○」があり、「○」の上の半分の色が現分かります。トナカイは北極海沿岸を周遊してお在の生態系の種類を指します。下半分にはどういり、10 年間で 80km 以上も分布を変えることがでうものが新しく移動してきたかを示しています。

きます。温暖化していくと、自分のすみかを素早北のところは、上は白でツンドラという北にある

く北のほうに移すことができます。チーターみた

荒れた草原みたいなところですが、今、そこに緑

いな肉食動物は 50～60km 動かすことができます。

色が入ってきていることを示しています。緑色は、リスやサルなどの小型の哺乳類は 10 年間で 10km

例えば低木林や亜寒帯林です。こうした樹木が北動くことができます。チョウなどは長距離を移動のほうに拡大しつつあることが、シベリアや北ヨして飛ぶものもいれば、かなりローカルに生きてーロッパ、カナダ、アラスカなどで見つかっていいるものもいるなど、かなり幅が大きいのですが、ます。先ほどの温暖化の予測図などで見ていただ

ものによっては素早く動くことができますし、ロいたところで、こうした地域は温暖化が進みやすーカルに生きているものはなかなか動くことがでくなっていました。そういったところではツンドきません。これはデータが少ないため、まとまっ

ラに、より南のほうの樹木が既に入りつつあるこていないようです。一番右に書いてあるのは淡水とが観察されています。

の貝類です。川や湖で水（流）に乗って動くこと同じように、今は砂漠のところに低木林が生えができるため、比較的速い速度で分布地を移動でてきているところもあります。ニュージーランド
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はやや特殊で、森林だったところが丈の低い別の入っていきたいと思います。これがなぜ重要かと低木林に置き換わりつつあります。これは何を意

いいますと、生態系は地球の炭素循環の中で重要味しているかはまだ分かりませんが、降水量が減な役割を果たしているからです。

少することによって、今まで森林だったところに低木が生えてきていることも考えられます。ニュ

６．地球の炭素循環ージーランドなどは放牧をしていますので、もしかしたら動物の影響などもあるかもしれません。
そういう変化が見つかりつつあります。

地球の炭素循環の概要をまとめたものです（図２０）。IPCC の報告書から引用したものです。地球の炭素循環で温暖化に関連する要素ですが、人異常気象は生態系にも影響を与えます（図１９）。

間が化石燃料を使って、それを大気中に放出して温暖化していくと、温度が徐々に上がり、降水量

いる部分はもちろん重要です。生態系は炭素循環も変わっていきますが、時々極端な気象現象も起の中でどういう役割を果たしているかというと、こります。例えば霜の害や強風、熱波、干ばつ、大気から光合成によって CO2 を固定し、それによ豪雨などがあると、生態系に強いダメージを与えってバイオマスを作ります。そのバイオマスは、ます。平均して 10 年に 1 度、20 年に 1 度程度起動物などが食料として利用したり、枯死物が土壌こるものであっても、気候変動により昔より起この材料になったりします。動物や植物あるいは微りやすくなる可能性があります。昔 30 年に 1 度だ

生物からの呼吸によって、年間で見るとほぼ同じったものが 10 年に 1 度になると、生態系が十分回量の CO2 が大気の中に返されています。

復できずダメージが深刻化することがあります。

こうした生態系をめぐる炭素の動きは、実は地

例えば台風などで強風が吹くと、樹木がなぎ倒さ

球の炭素循環の中でかなり大きな割合を占めていれてしまいます。植物の生長にはマイナスになります。別な言い方をすると、生態系の炭素の収支

ますし、倒れた木が燃料になって火災のリスクが（バランス）が変わると、大気の二酸化炭素にも高まることもあります。その結果、生態系から炭影響が及びます。例えば、CO2 を吸収することに素が失われて CO2 が大気中に放出されることが考よって温暖化の抑止が生じますが、森林火災によえられます。こうした極端現象も生態系に大きなる放出が増えてしまうと、その分だけ CO2 を放出

影響を与えます。影響の連鎖は非常に複雑です。

して温暖化を加速することにもなりかねません。

これを見ていただくと、かなりネットワークが複生態系の成長だけでなくて、炭素の動きを見てい雑になっていることが分かっていただけると思いくことが重要で、そのモデルを使って研究しています。その中でも、私たちは生態系の中でどういくことが今の一番大きなテーマになっています。

うことが起こっているか、そのメカニズムを理解

大気中の CO2 濃度の上がり方は、図をご覧になすることで将来の温暖化に伴う極端現象の影響をった方もいらっしゃると思いますが、これはハワ

見ていこうとしています。ここから徐々に私の研イのマウナロアで観測された大気の CO2 濃度の連

究の中身である、地球スケールの炭素循環の話に続的な観測データです（図２１）。見ていただきま
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環境サイエンスカフェ講演録のように、CO2 濃度が増加しているのは人間による化石燃料の消費や森林伐採などが主要な原因ですが、その中でも化石燃料が 92％、土地利用変化・森林伐採 8％とそれぞれ寄与しています。そのようにして出された炭素は大体 9.4 ギガトン
（注：ギガトンは 10 億トン）ぐらいです。化石燃料で 8.6 ギガトン、土地利用変化・森林伐採で 0.8ギガトンです。それが現在の状況ですが、そのうち約半分弱の 45％が大気の中に残ります。これが先ほどお見せしたような CO2 の増加として現れ、温暖化の主たる原因となっています。残り 55％はどこに行くのかというと、一部は海洋に吸収されすと、50 年ほど前は 315ppm でした。ppm は大ています。海に溶け込み、炭酸塩などになって海気の体積の 100 万分の 1 という割合を示していまに吸収されるのが 27％、残りの 27、8％の部分がす。当時 315 ぐらいだったのが、今は 400 を超え

陸上に吸収されます。森林や土壌の炭素の中にています。2016 年 2 月のデータを取ってきたもの

27％分が吸収され、陸の生態系がある程度は温暖ですが、その時点で 404ppm となり既に 90ppm

化の進行を和らげているということを意味していぐらい増加しています。私が研究を始めたころはます。

350ppm といわれていましたが、既に 50ppm 以上

現在の状況を分かっているところまで示したも増加してしまいました。この図は増加傾向だけをのですが、実はプラス・マイナス（±）が付いた

示しているだけではなく、ギザギザのような季節

数字も書かれているのが一つポイントです。放出変化があることが 2 番目に重要なところです。後量についてはプラス・マイナス 0.4 とか 0.5 です。

でお話ししますけれども、陸の生態系が CO2 を吸

大気の部分は評価の精度が高くプラス・マイナス

収したり、放出したりすることで季節的な濃度変0.1。陸のところはプラス・マイナス 0.8 というこ化が生じています。陸の生態系は大気中の CO2 濃とで、エラーバーとも呼ばれる推定の不確実性が度にそれだけ影響を及ぼすポテンシャルがあると非常に大きいのです。なぜかというと、陸の生態言っても良いでしょう。

系は場所によって働きが違う、不均一性が高いため、陸域全体でのトータルの収支を評価することが難しいことを示しています。2.6 というのは全体の差し引きをすると陸の吸収がそれぐらいになるはずということですが、その中でもエラーバーがかなり大きい部分であり、それを小さくするよう生態系の炭素収支をよりきちんと押さえて行こうというのがもう一つの私たちの重要な研究のテーマになっています。
地球の炭素収支と陸の生態系の変化です（図２３）。化石燃料が放出され、森林破壊によって炭素の放出された分、残りの部分がどこに行くかというと、先ほどお見せしたように、陸と大気と海洋

地球の中での炭素のバランスを示したものですに吸収されるということを示しています。陸の部（図２２）。グローバル・カーボン・プロジェクト分は非常にギザギザしていますが、エルニーニョ（Global Carbon Project: GCP）という地球の炭が起こった年や寒かった年などに炭素の収支が変素の研究の取りまとめをしているプロジェクトでわりやすいということです。時間的な変動も大き出されたレポートから引用したものです。ご存じ

いのが炭素収支を抑える上で難しい点の一つとな
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環境サイエンスカフェ講演録っています。

ら来ているのがモデルだそうです。辞書的には「ひ先ほど森林破壊も炭素の放出源となっていると

な型」
「原型」
「模範」
「単純化したもの」となっていうことをお話ししました（図２４）。これは地球います。いろいろな意味で用いられることがありの森林破壊の現状をまとめたものです。現在の森

ますが、例えば、統計的なモデルや理論から抽出

林はアマゾン・アフリカ・東南アジアの熱帯林、された数理的なモデルなどがあります。高性能なあるいは高緯度域の北方林にたくさん残されてい計算機で行う数値シミュレーションモデルなどもますが、現在、南米や東南アジアなどでは急速にあります。

森林破壊が進んでいます。もちろん植林によって増えている地域もありますが、全体としてそれを７．陸域生態系の炭素循環シミュレーション

上回る勢いで森林減少が進んでいます。森林が破

私たちが用いているのは専ら数値モデルで、シ壊されると、そこで樹木がなぎ倒され、その一部

ミュレーションを行うためのモデルです（図２６）。

が分解されて炭素の放出源となって、大気 CO2 増

いきなり専門的なところに入ってしまって恐縮で加の一因となっています。こうした量を押さえてすが、これが我々の研究所で開発しているモデル

いくのも重要な使命と思います。

の概要を示したものです。Vegetation Integrated
SImulator for Trace gases の各頭文字を取って、「VISIT（ビジット）」と呼んでいるモデルです。
このモデルを温暖化研究に使っているわけですが、その用途の１つとして先ほどからお話ししている
陸域生態系と大気の間の温室効果ガス、特に CO2のやり取りをこのモデルを用いて定量的にシミュレートするということをやっています。

私のモデルを用いた研究についてお話ししたいと思います（図２５）。先ほどもお話ししたように、モデルを使った研究は有効ですが、そもそもモデ
ルとは何か、もう一度おさらいしておきたいと思います。モデルは「小さな尺度」というのが語源だそうです。尺度はモードですが、そのモードか
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このモデルの概要を示したのがこの図です。パ

やる必要があります。例えば、計算の対象となるッと見ていただいても、理解していただくのはか

場所の標高や緯度・経度、温度、降水つまり雨のなり難しいのですが、「炭素のプール」というのが降り方、CO2 濃度などです。こうしたものは外か左側に書かれています（注：このようなモデルのらデータとして与えてやる必要があります。地球

構造は生態学的な知識に基づいて決められていま全体をシミュレーションする場合には、地球全体

す）。炭素のプールは、植物の葉っぱや幹、根っこでのデータが必要になりますし、ある特定の場所の部分あるいは土の中の分解されていないリター

でシミュレーションする場合にはその場所の詳し（枯死物）と呼ばれている落ち葉や枯れ葉の部分

いデータが必要です。そうしたお膳立てというか、であるとか、その下にある土壌有機物などです。

まず入力データの準備が大事で、それを用いて生その中に貯められている炭素を表すのが、この四態系の中でどういう働きがあるのかを一つ一つ順

角で書かれている部分です。いろいろ矢印が書か

序を追って計算していきます。

れていますが、それらは炭素の流れを示していま

今日は時間の都合で全てを説明できませんが、す。例えば、植物が光合成によって CO2 を吸収す

各場所でのエネルギーのやり取りをまず計算し、るフロー、呼吸によって炭素を放出するフロー、

次に水収支としてその場所での水のやり取り（降微生物が呼吸して出すフローなど一つ一つの炭素

水、蒸発散、流出など）を計算します。そうするの流れをモデルの中で計算してシミュレートすると、その生態系でどれくらい水を使うことができわけです。右側に書かれているのは、同じようにるかが計算されます。エネルギーや水を計算し、窒素や水の循環など、生態系の中で行われる各種

それに基づいて、植生がどれくらいの生理的な活物質のやり取りをモデルの中で表現しているもの

性を持っているかを計算します。後ほど 1 つだけです。そういうシミュレーションを行うことによ

例をお見せしますが、いろいろな研究に基づいたって、生態系の中にどれくらい炭素が貯められて数式を用いて、ある場所での光合成や呼吸の能力、いるか、あるいはどれくらい炭素を吸収するのか

光利用効率などを計算し、最終的にその場所での――などについて評価できます。こうしたシミュ

炭素収支を計算していくことになります。

レーションの実際を説明して欲しいという質問も計算の入力から出力までの流れを「時間のルー

幾つか寄せられています。実際どういう流れでシプ」「空間ループ」と書いています。100 年間を計

ミュレーションされているのか、エッセンスだけ算する場合には、1 年間の計算を 100 回繰り返し、でもお話しておきたいと思います。

1000 年間やる場合には 1000 回繰り返すことになります（注：その間の気象条件はデータに基づいて変わっていきます）。しかも地球全体でやる場合には、世界全体を格子に切って計算しますが、格子ごとに 1 点 1 点これを計算していきます。世界で 100 万点あれば、各点で異なるデータを用いて同様な計算を 100 万回繰り返します。
モデルの初期化に関する質問を寄せられた方もいます。「どうやってこのモデルを初期化するのか」。初期化というのはテクニカルな問題ですが、非常に重要で、その場所の初期条件がどうものであったかをきちんと与えてやらなければ、その後のシミュレーションは正しく行えません。例えば、先ほどのような概念的なモデルを、コンピュー

2100 年のことを知りたい場合、実はシミュレーシ

ターで実行可能なプログラム化してシミュレーシ

ョンそのものはかなり昔の 1901 年からスタート

ョンを行うわけですが、実際にはまず入力するデさせ、200 年間分の気象条件や土地利用などのデータが必要となります（図２７）。生物がどのようータを時系列に沿って与えて、過去から現在を経な環境条件で生きているかをデータとして与えてて最終的に将来予測を行います。初期化する場合
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環境サイエンスカフェ講演録には、1901 年の条件で 2000 回、3000 回を繰り返し計算し、1901 年の状態で安定な状態を作り出しています。同じ気象条件を何回も使って、そこでの平衡状態を再現し、そこからスタートして 200
年間の計算を行って行くという手順です。本当は1901 年ではなく、もっと前から始めたいのですが、それより前になると初期化用のデータがなかなか手に入らないため、1901 年の状態からスタートしています。温暖化の影響予測をする場合には、こうした気象条件に温暖化の予測シナリオを入れてやり現在と比較することで、将来の温暖化影響が評価されることになります。
が、それを行う酵素の活性であるとか、あるいは光をどのように吸収し、どう光合成に利用される
か、あるいはそれがどんな温度依存性を持っているかなどをすべて数式化して計算していくわけです。こういった数式をどんどんつくっていって、それをコンピューターの中にプログラムとして取り込み、シミュレーションを行っていくのが私たちの作業になります。これは一つのサンプルで、呼吸や分解など、それぞれについて同じような数式を立てていき、解いていくことになります。ここまでがモデルの説明です
モデルを用いてシミュレーションを行うことも実際に行われている計算はかなり複雑で、説明大事ですが、モデルの精度を確かめることも同等しているとかなりややこしい話になります（図２

以上に重要です（図３０）。それは観測データと比８）。例えば、二酸化炭素濃度が上がっていくと、較することが必要で、例として岐阜県の髙山でシ光合成能力が増強されたり、植物の表面にある気ミュレーションを行って精度確認を行った例をお孔という小さなガス交換を行う穴がちょっと閉じ見せします。落葉広葉樹林という種類の森林です

ぎみになったりします。そうすると、植物から失が、そこで先ほどのモデルを動かしてやると、例

われる水の量が減っていくといったことなども計

えば光合成が 1 時間ごとに計算され、呼吸量につ算します。温度が上がると、光合成に影響が生じいても出てきます。その差し引きとして、この森

ますが、実は土壌の分解や植物の呼吸量にも効いてきます。そういうことなどを一つ一つ数式で表し、最終的に生態系のシミュレーションを行うことになります。
このような説明でもかなり漠然としていて、どういう作業を行っているのかイメージしづらい方が大部分ではないかと思います（図２９）。こうい
う感じで数式を作るという例として、光合成という一番ファンダメンタル（基礎的）な部分を示しました。まず、植物の葉っぱ 1 枚の光合成から考えます。CO2 をどの程度吸収するのかを、この数式で表しています。かなり専門的な話になります
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林が CO2 を吸収しているかを示したのが下の図ででシミュレーションを行った例を並べて書いたもす。この森林では観測タワーが建てられていて、のがこの図です。横軸が現在に対して何度温度がタワーの上に空気中の CO2 濃度を測る機械が付い上がったかを示しています。縦軸が現在に対してています。CO2 濃度のデータから、森林がどのく

植生が CO2 を吸収してバイオマスにどのくらい炭

らい炭素を吸収しているか観測しているわけです。

素を貯め込んだかを示しています。これがプラス

その観測した値と、先ほどのモデルのシミュレーになっているということは、大気から CO2 を吸収

ションによって黒線で示された結果を比較することで、どれくらい推定精度が出ているかを見ることができます。そういう作業を多数の場所で行うことによって、モデルの検証を積み重ねていくことになります。

して、陸域の植生が太ったというか、炭素を貯め込んだことを示しています。いろいろなモデルの結果ですが、どのモデルも将来的にはバイオマスが増加しています。CO2 濃度や温度が上がり、それによって生育条件が良くなるなどが原因で、生態系への炭素のストックが増えていくことになり

これは１カ所での例ですが、地球全体のシミュ
レーションはこういう感じになります（図３１）。

ます。

地球上の陸域全てを 1 時間間隔で計算しています。

もう一つ重要なのは、異なる線は異なるモデル

赤いところが光合成で、CO2 を吸収しているとこによる結果で、それが必ずしも一致していないとろです。日が当たっているところは吸収し、夜にいう点です。一番低い値を示すこの灰色の線が私

日が当たらないところは呼吸だけをして放出する、たちのモデルの結果です。高い値を示すモデル、

そういった過程を地球全体でシミュレーションす

この黄色い線が ORCHIDEE（オーキディー）とるようになっています。これだけ細かいシミュレ

いうフランスのモデルです。あるいはすごく上にーションをしているモデルは世界でもなかなかあ上がって、また下がるのは Hybrid（ハイブリッド）

りません。私たちの研究の先端的なところではなという英国のモデルです。またドイツのモデルでいかと思っています。こうしたモデルのシミュレあるとか、いろいろなモデルがありますが、モデーションを行い、全体のトータルを積算すること

ルによって応答が違っています。使ったデータがによって陸域の生態系が全体として CO2 をどれく違うわけではなく、入力する気象データはみんな

らい吸収、放出しているか、見ることができます。

共通のものです。にもかかわらず、生態系のモデ

これは 2005 年の例で、近年の状況がどうなってルが違うと異なった結果が出るとことがしばしばいるかという再現シミュレーションです。

あります。

次に、それを将来にわたって予測することが温見ていただくと、4℃上がったときには、比較的

暖化影響評価では必要になります（図３２）。温暖低い応答を示す私たちのモデルでは 100 ペタグラ化の影響評価では、気候モデルによって予測されム（単位としてギガトンと同じ）になっています

た将来の温暖化の結果をデータとして用います。

が、高いものになると、その 3 倍以上の値が出て世界のいろいろな研究機関のモデルが、同じ手順います。ですから、同じデータを使ったとしても、
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生態系のモデルによって何倍も違う結果が出ている状況です。前の質問にあったかと思いますが、モデルによってパラメータが違うことで、かなり異なる結果が出ているというのが現状です。こうした不確実性を減らしていくのが次の重要なステップになります。

致していることを示しています。逆に青いところ
は、そういった影響が起こりにくいことを示しています。今までのいろいろなモデルやデータの推定幅を考えたとしても、大きな影響は起こりにくいだろうということを示しています。これは生産力やバイオマス、土壌の炭素などいろいろなもの
最後ですけれども、これが先ほどお見せしたいについて見ていますが、例えば温暖化が起こりにろいろなモデルでの結果が、世界でどういうふう

くいシナリオ（RCP2.6）であったとしても、シベな分布になっているか示したマップです（図３３）。

リアなどではかなり影響が残る地域が出てきます。

地球を北極の真上から見た図です。このあたりが逆に RCP8.5 という温暖化が強く進むシナリオだ

ロシア、こちらがカナダです。私たちのモデルはと、バイオマス、生産力についても大きな影響がおとなしめでしたが、炭素の量が比較的増えにく起こる可能性が非常に高くなります。こうした多く、カナダで若干増える程度というものでした。

数のモデルのシミュレーションをまとめることにしかし、モデルによっては大幅に増えて、炭素よって不確実性を考慮し、どういうところが影響の増加量が激しい、例えば、ORCHIDEE のようが起こりやすいか、起こりにくいかを切り分けをなモデルもあります。こうしたものはシベリアなしているのが先端の部分の研究だと思います。

どで炭素プールがかなり増えていることを予測し質問の時間があまり取れなかったかもしれませています。また Hybrid などは、
「すごく増加する」

んが、まとめに入ります（図３５）。気候変動によだったり、逆に「減少する」というようなものもって生態系にはさまざまな影響が生じることが予あって、気象条件がちょっと違うだけで、かなり想されています。パリ協定で定められた 2℃（抑異なった影響を予測するモデルもあります。生態
系モデルだけではなく、想定する気象条件の選び方によって影響評価の結果がかなり変わってくるということで、このような不確実性をどう考えていくかについても、今、極めて重要な研究課題になっています。
そうした不確実性をまとめて表せないかと試したのが私の結果ですが、先ほどお見せした結果をまとめ、多数のシナリオとモデルを用いた結果がどのぐらい一致しているかカウントして示しました（図３４）。図が赤いところは影響が起こりやすい、つまり先ほどお見せした何十の結果がよく一
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環境サイエンスカフェ講演録制）目標が達成されたとしても、先ほどこの図でと、モデルが複雑化し、挙動が安定しなくなりま

お見せしたように、気候変動の影響が残る地域はす。少なくとも光合成や呼吸のような植物の生理ありますので、陸については完全に影響を無くす的な裏付けがあるものについては取り入れるようことはできない可能性があります。私たちの研究にしています。それがあやふやな要素についてはとしては、生態系の挙動をより精緻にシミュレー

保留し、将来もう少しデータが出てきたら取り入トするモデルを開発しているところです。それをれるか判断することにしています。ほかのモデル

用いて温暖化の様々な影響評価を行っています。

ではそうでない場合もあって、とにかくいろいろ

ただし、先ほどお話ししたように、まだ不確実性なものを取り入れる方針でやっているところもあが非常に大きいところがあります。

るかもしれません。グループによっていろいろあ

生態系の変化が今回のテーマでしたが、最初にると思います。

お話ししたように、生態系サービスの変化を通じて、人間社会にも波及的な影響が及ぶ可能性があＱ１：今は影響がないけれども、気温が上がったります。そういった重要性を念頭に置きつつ、今時に初めて影響が出そうだと思われているような後もさらに研究を進める必要があります。

こともモデルに入れるものなのでしょうか。

私の話は以上です。ご質問がありましたら、よろしくお願いします。

伊藤さん：仮説として影響が出そうなものがあれば、取り入れていきたいという方針です。今日は全然お話ししませんでしたが、北のほうにある永≪質疑応答≫

久凍土は現在、年間を通じて凍っていますが、将Ｑ１：貴重な話をありがとうございました。モデ

来的に解けて地中の炭素が分解されて放出される、ルの決めた方について質問します。自然界に自然

またその場所の水循環や炭素収支が変わることが現象はたくさんあると思います。今日の発表の中仮説としていわれています。

では、植物の表面の気孔をモデル化に入れている

そういうものについては、いろいろ実験的な研とのお話がありました。現在の気温だったら影響究が行われていますので、現時点では影響が顕在が出るモデル、将来気温が上がっていって、平均化しなくても、将来的にそれが起こるだろうと思

気温が上がった時に初めて有意な影響が出る現象

われ、かつ潜在的に重要であればモデルに取り入などがあると思います。そういった点で、モデルれて評価できるようにしようと考えています。重の中に組み込む数式ですとか、周辺の条件をどの要そうなものであれば、今起こっていなくても取ように決めているのか教えていただけますでしょ

り入れるということです。起こるかどうかも分かうか。

らない現象については、残念ながら、私たちの予測能力の限界といいますか、モデルの中に取り入伊藤さん：ご質問、ありがとうございます。

れることができていないものもあるかもしれませ

私たちの研究でキーとなるところで、実はどうん。

いう現象を対象にするか、どういったプロセスをモデルに取り込むかという選択は、モデルを作る

Ｑ２：どうもありがとうございました。

研究者や研究グループのエキスパートジャッジ

最後のほうのスライドについてお伺いします。

（専門家の判断）といいますか、その現象をどれ

温暖化の影響予測で、温度が上がれば上がるほど、くらい重要だと思って取り入れるかは研究者やグバイオマスの量が増えるという話と、どこで影響

ループによって方針、基準が異なります。

が起こりやすいかという話、生産力が上がる、バ

私たちのモデルでは、少なくとも今まで野外でイオマスが増えるといわれて、これは単純に見る

観測されている現象あるいは研究室での実験など

限り、「何だ、いい傾向なのね」という、いわゆるでの操作実験により、重要性が示された現象につ生態系のピラミッドの中で、比較的下位に属していてはなるべく取り入れることにしています。いいる植物相ですね、バイオマスが多ければ、安定

ろいろな要素をごちゃごちゃと取り入れてしまう

するのかなという、そういう感覚を持っているの
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環境サイエンスカフェ講演録

ですが、そのへんはどうですか。

し細かく教えていただけるとありがたいのですが。

伊藤さん：解釈が難しいところで、トータルとし伊藤さん：専門外というと言い訳になりますが、ては確かにバイオマスが増加しますが、必ずしも同僚などから話を聞く限りでは、海の中層に当たすべての場所が増加するわけではありません。大

る水深 1000 メートル、2000 メートルの深いとこ

きく増加する場所と、逆に減少するような場所がろに逃げていく熱の量が今までのモデルでは過小現れてきますので、減少するような場所について評価されていました（海洋は大気よりも熱をためは生態系が衰退するかもしれません。場所によっ込む容量が大きい）。実は、考えられていたよりもて起こり方が違うのが一つの解釈です。

多くの量が下のほうに逃げていったので、その分生産力については、おおむね増加するのではな

だけ大気の温まり方が遅くなり、この時期温暖化

いかと考えていますが、生態系にとって本当にいが一見止まったように見えたということです。

いことなのかどうか。生態系を利用する人間の視

ただ、なぜこの時期に起こって、それが最近終点から見ると、良いことのように見えますけれど

わり、また温度が上がり始めたように見えるのかも、そこの生態系の健全性にとって本当に良いこについての深い物理的なメカニズムはまだ分かっとなのかどうかは即断できません。CO2 や温暖化ていないのではないかと思います。海洋の大循環に対して感度が高い生き物と、感度が低い生き物

や、PDO（Pacific Decadal Oscillation）という太がいます。感度が高いものは非常に得をするけれ

平洋の 10 年規模変動など、いろいろなことが関与

ども、感度が低いものは、それに追いやられて衰しているといわれています。しかし、本当のメカ

退してしまうということがあります。トータルとニズムについては研究のホットなところではない

して見れば、その生態系は良くなっているようにかと思います。

見えますが、陰で損をしている生き物がいたりす
るなど、いろいろなことが考えられてきます。

Ｑ４：現在のモデルで数式がいろいろ取り入れられたところがあると思います。シミュレーション

Ｑ２：局地的にすごい変動があって、全体から見をした結果をご覧になられて、何かまだ入れなけ

ればいいように見えるのですが、逆に局部的にはればいけない検討要素を感じられているかどうか。

ものすごく変なところが出てくるのかなという、

あるいは作られたモデルでシミュレーションされそういう気がしました。

た結果の整合性の総合評価みたいなことをどのようにされているのか、教えていただければと思い

伊藤さん：おっしゃる通りで、全体が均等に応答ます。

するわけではありません。よく言われるのは、アマゾンなどの熱帯林で気候変動が進むと、乾燥化

伊藤さん：ありがとうございます。私たちもモデして衰退してしまうのではないかとの話もありま

ルシミュレーションをいろいろやって、観測デー

す。ローカルに見れば全体の傾向とは違うことがタと比較しているのですが、難しい場所や時期が起こりえます。

あることが分かっています。過去にはどのモデルでも再現できない時期があったりします。一例のＱ２：火災が多くなるなど、最近よくあります。

図ですが、黒い線が観測と整合する線で、緑の線

分かりました。どうもありがとうございました。

は複数のモデル推定を示す線ですが、1992、93 年
はどのモデルも再現できていない時期になってい

Ｑ３：今日の説明の最初のほうでお話があった件ます。

です。2000 年に入ってからも CO2 の量は確実にこれについてはいろいろ考え方があります。こ

毎年増えていたと思いますが、ハイエイタスといの時期は、火山噴火の後で大気中に火山灰がまきうことで 10 年程度温度上昇が停滞したというか、散らされ、大気の散乱光が増えて光合成量が増す

原因としての推定が海による影響だというお話をメカニズムがあると言われていますが、今のモデされたかと思います。原因の推測についてもう少ルではそういったことが上手く再現できていませ
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環境サイエンスカフェ講演録ん。そのような大気のちりやエアロゾルの影響は動が異なるのはよくある話ですので、それは話を今のモデルではきちんと表現できていません。

分けて考える必要があると思います。

もう一つ、長期的な変動については、モデルの実際、農地では既にたくさん肥料を投入しておシミュレーションを検証するデータが十分に無いり、潅漑で水も十分与えているので、CO2 濃度がこともネックです。10 年間とか、100 年間の変動

上がった場合は効果が表れやすい可能性がありまが本当に正しいかどうかはなかなか観測値で検証す。一方、野外の生態系では窒素などいろいろなできていません。それを表現するためには、生態ものが制限要因になっていますが、逆に土壌が深系の中の炭素だけではなく、（より長い時間で循環

いなど農地より制限がかかりにくい条件もありましている）窒素やリンなどの栄養塩の状況まできすので、今のモデルでは比較的影響が大きく出てちんと見なければいけないといわれていますが、いる場所もあるのではないかと思います。ただ生そういったものについては今のモデルは弱いです。

物の世界は非常に複雑で、生物の競争であるとか、もしかしたら、10 年間、100 年間のシミュレーシ

相互作用まで考えると、それが足を引っ張って、

ョンでは、今のモデルはかなり外れているものが言われたように、もしかしたら、本当はモデルであるかもしれません。もちろんいろいろな実験デ単純に予測したようには効かないのかもしれませータや観測データに基づいて随時直していきますん。それはもう少しデータが集まってみないと分が、そういうところはモデルの課題になっていまからないと思います。

す。
司会：どうもありがとうございました。
Ｑ５：記憶があいまいで申し訳ありません。小麦

炭素循環の話は、COP21 で 2℃目標の温暖化ガというのが、C3 か C4 か忘れてしまいましたが、ス削減というのにも直接効いてくる重要なもので確か、あの時こうなると、同化作用（光合成）がすけれども、モデルによって結果が大きく変わる

盛んになって食糧が増産するということでしたけ

難しいものだということがよく分かりました。ぜれども、いろいろと細かく同化作用の実験をした

ひより精度を上げて、温暖化ガスの削減にはっき

ところ、温度が高くなると窒素分などエネルギーりとした提言ができるようなものにしていただきを必要とするため、逆に増産にはならないというたいと思いました。

報告があちこちで出ていたような気がします。

以上

実際に細かく同化作用の、今おっしゃったリン
や窒素の消費も考えて、そういうモデルの中に細かくそういうところというのは取り入れられているのですか。実際の実験、農業試験場とかそうい
うところでやっている細かいところの実験がどのように採用されているのか。バイオマスの増加はあまり期待できないような感覚で、うろ覚えしていたのですが、良い傾向のような話に見えてしまいますので、細かいところを教えていただきたいと思います。
伊藤さん：先ほど、C3、C4 とおっしゃいましたが、コムギは C3 植物で、大気 CO2 の増加には比較的大きく反応します。農業が行われているような農地の生態系と野外の生態系はかなり条件が違うので、農地で得られた実験結果をそのまま野外の生態系に適用するのは難しい部分があります。農地の生態系で増加しなかったとしても、野外では挙21