Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
タ、プロットデータ、計測データを格納する3つのデータベーステーブルからなる。本データベースは、1)データに制限を設けない、2)提供者の負担を最小限に抑える、3)データを見つけやすくする、4)他データベースとのリンク関係を充実させる、5)データベースを公開するホームページの使用言語は英語とする、6)可能な限り自動化する、の6つの方針のもとで構築された。また、データへのアクセス性を高めるため、プロットの地図表示、検索機能を有している(図4)。格納するデータの形式は定められていないが、データ解析を支援する機能としてメタデータを登録することとしている。

図4：既存のPlotNetホームページトップ画面.

## 2 ) 森林インベントリデータベースの要求条件整理

森林インベントリデータベースの要求条件について、①インベントリデータ整備、②衛星データとの統合解析、③国際FCMSとの連携、の3つの観点から整理した。以下に検討結果を示す。

## a）インベントリデータ整備における要求条件

研究者のデータ提供のモチベーションとなる仕組みが必要である。具体的には、まず計測データだけでなく、解析結果の登録を可能にすることが求められる。また、メタデータ作成はデータ提供における大きな障壁となっており、簡易にメタデータを作成可能な仕組みが求められる。

データベースの登録データ種類として、現状のプロットネットデータベースは毎木データが主となっているが、リターや土壌呼吸等のデータも対象とすることが望まれる。例えば、サブ
テーマ6における陸域炭素収支モデルのキャリブレーションとしてはNEEデータが必要となっていることから、NEEを分析するために必要となる土壤呼吸のデータベース化は望ましい。しかしながら土壌呼吸の計測を行っているプロットは非常に少ないことから、文献情報等による補足も有効であり、データベース構築において考慮が必要である。

## b) 衛星データとの統合解析における要求条件

衛星データとの統合解析を行う上では、プロットの位置情報の精緻化が必要である。プロットネットデータベースにおける過去データの位置情報の精度は必ずしも高いとは言えず、またGPS機器の性能によっても精度は異なる。一方、近年取得されている一部のプロットでは、四隅の位置情報が取得されている。データベース構築において、四隅の位置情報の登録など、精緻な位置情報を付与するための一定のルールが必要である。

## c) 国際FCMSとの連携における要求条件

国際FCMSにおける利用を想定した場合、より多くのインベントリ情報を収集することが求められ、国内外の研究機関や国際研究プロジェクト等により整備されているインベントリデータベースとの連携が重要となる。他のデータベースとの連携においては、データ形式等における国際標準の適用が重要である。計測データの形式の標準化は現実的に困難である一方で、メタデータについては、近年、生態学における典型的なデータセットの文書化に必要なメタデータ記述言語であるEML（Ecological Metadata Language）が開発されており、国際的な生態学研究データベースであるILTERにおいても導入されている。本研究において開発する森林インベントリデータベースにおいてもEMLの導入が妥当である。

## 3 ) 森林インベントリデータベースの設計

以上の要求条件を実現するため、プロットネットデータベースの改訂方針を以下の通りとした。

## a）EMLの適用及びEML関連ツールの導入

EMLは、生態学関連のメタデータ記述に特化したXML準拠の規格であり、米国生態学会におけるメタデータ標準化の取組を引き継ぎ、KNBプロジェクトにおいて開発された。EMLの導入により、検索やコンピュータソフトウェアによるデータの自動処理・解析等を効率的に実現することが可能である。また、ソースコードの公開を前提とするオープンソースプロジェクトとして開発されているため、再頒布の制限なく誰でも利用可能である。現在、ILTER(International Long Term Ecological Research)やJaLTER(日本長期生態学研究ネットワーク)等の生態学研究ネットワークにおいて標準的に導入されている。

EMLを用いてメタデータを記述・管理するアプリケーションとして、Metacat-MorphoシステムがKNBにより開発されている。Metacatは、EMLで記述されたメタデータをカタログ化するサーバアプリケーションである。サーバにMetacatを設置すれば、インターネットブラウザを通じて複数のユーザによるメタデータ及びデータの検索、閲覧、アップロード、ダウンロードが可能となる。

Morphoは、ダイアログ形式でEML化されたデータを作成できるクライアントアプリケーション
である。EMLの知識がなくてもEMLに準拠したメタデータの作成が可能である。Morphoは、Metacatと組み合せた利用を想定しており、メタデータとデータを個人用端末に保存すると同時に、指定したMetacatにアップロードできる。また、Morphoが提供するメタデータ作成のダイアログにおいては、観測地域の位置情報について、4方の緯度経度情報の登録が可能であることから、プロット位置情報登録の精緻化を実現できる。

本研究では、森林インベントリデータベースのサーバにMetacatを導入し、Morphoを用いたEMLによるメタデータ記述とデータ登録を可能とする。これらの改良による改善点としては、以下が挙げられる。

● 国際標準の適用による他のインベントリデータベースとの連携強化

● 検索、データ処理機能の強化、効率化

● メタデータ作成の効率化

## b) Google Earthの導入

現在のプロットネットデータベースにおける地図インタフェースには、Google Mapが利用されている。本研究では、地図インタフェースをGoogle Earthに変更することで、衛星データやGISデータとの重ね合わせ表示や写真等の補足情報の掲載、KMLファイルによる衛星データ等の授受を可能とする。

Google Earthの導入は、衛星データやモデル解析結果の表示が可能となることから、本研究のサブテーマ間の連携において有効な役割を果たす。また、本研究と関連するGEO Forest Carbon Trackingのポータルサイトや、JAXA K&CモザイクホームページにおけるデータダウンロードにおいてもGoogle Earthが利用されており、これらのプロジェクトとの連携強化にも有効と考えられる。

## c）解析結果の登録機能の実現

解析結果の登録機能については、データ提供のインセンティブとして研究者からのニーズが高い事項である。現在のプロットネットデータベースにおいては、メタデータ、計測データを登録するデータベースのみを有していることから、本研究において解析結果を登録するデータベースを新たに追加する。

解析結果の登録機能を追加することで、研究者に対するプロット登録のインセンティブを与え、プロット数の増加や利用可能な情報の増加が期待される。

以上の改訂方針のもと、開発する森林インベントリデータベースの全体構成を検討した。この中で、Webブラウザ、インターネット、プロットDB、メタデータDB、計測データDBが、現在のプロットネットデータベースの構成要素である。現状のプロットネットデータベースでは、Webブラウザからデータベースにアクセスする。Google Mapを用いた地図インタフェースから、プロットの位置と概要を格納するプロットDBにアクセスすることができる。プロットDBは、メタデータDB、計測データDBと関連付けられており、特定のプロットを選択すると、該当するメタデータ、計測データを取得することができる。
☐ :既存PlotNetの構成要素 ☐ :新規検討要素

図5: 森林インベントリデータベースの全体像.

本研究により、新たに開発した要素を概説する。

解析結果DBは、各プロットの計測データを用いた解析結果を格納するデータベースであり、メタデータDB、計測データDBと同様にプロットDBと関連付けられる（図5）。プロットDB、メタデータDB、計測データDB、解析結果DBについては、Metacatを適用し、Morphoを用いてデータの検索、ダウンロード、アップロードを行う。地図インタフェースにはGoogle Earthを適用し、衛星画像・GISデータ等をKML形式で格納してブラウザ上に表示する。解析ツール、計算パラメータDBについては、検討中の要素である。これは、特定のプロットにおける計測データに対し、解析ツールを適用した演算を実施し、結果を解析結果DBに格納する機能である。計算パラメータDBについては、解析ツールで必要となるパラメータを格納するデータベースである。

## 4 ) プロトタイプの開発

以上の設計をもとに、森林インベントリデータベースのプロトタイプを開発した。図6～8に、トップ画面、メタデータ画面、Morphoによるメタデータ登録画面を示す。

トップ画面は、Metacatが提供するフレームを基本に、Google Earthの画面を組み合わせて作成した。整備しているプロットデータのリストに加え、Google Earth上に表示される画像データリストを示している。メタデータ画面についても、Metacatが定義するメタデータを表示する。メタデータは一般に公開するが、計測データ等については、森林インベントリデータベースにユーザ登録し、ログインした場合にダウンロード可能となる。

プロットデータについては、Morphoを使用してデータベースに登録することが可能である。Morphoの利点として、ユーザのローカルPCとデータベース上を統合的にデータ管理できる点が挙
げられ、データごとに細かく登録先やユーザアクセス権限等を柔軟に設定することが可能である。一方、衛星画像やGISデータについては、データベース管理者が管理画面より登録する仕様とした。

開発したプロトタイプを用いて、各サブテーマが有する衛星画像、プロットデータ、モデル解析結果データを統合的に表示・共有した。WebGIS型のデータ共有基盤として、以下の点において有効性を確認した。

■ 各サブテーマの整備データや対象領域を、ネットワークを介して共有できる。

広域の衛星画像やモデル解析結果と検証地点となるプロットデータの位置関係を直感的に把握することが可能である。また、解析エリアを検討する上で、利用可能な衛星画像や適切な検証地点を選定可能である。

各サブテーマが異なる地域スケールの検討を行う際に、スケールの違いを直感的に把握することができると共に、その位置づけ・関係性の議論を支援することができる。

図6: 森林インベントリデータベースのトップ画面.
図7: 森林インベントリデータベースのメタデータ画面.

図8: Morphoによるメタデータ登録画面.

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

衛星データと森林インベントリの統合解析を行う上では、プロットの位置情報の精緻化が必要である。このため、データベース構築に当たっては、四隅の位置情報の登録など、精緻な位置情報
報を付与するための一定のルールが必要であることを示した。また、衛星データの検証としてプロットデータを使用する場合、プロットデータの空間代表性が重要となることを示した。

また、異なる森林タイプに属する森林インベントリデータおよびDBH-H関係式を用い、DBH-H関係式のバイオマス推定に与える影響の分析を行った。この結果、バイオマス推定においてはパラメータが非常に大きな影響を及ぼすことが示された。これより、データベース構築に際しては、計算に用いるパラメータも重要な要素であり、データベース構築および衛星データと森林インベントリの統合解析における科学的知見が得られた。

## （２）環境政策への貢献

森林インベントリ情報とリモートセンシングデータの統合的な解析のための課題と今後の方策を示したことにより、森林減少による二酸化炭素排出の定量的な評価に向けた国際的な議論および制度設計に対して貢献できる。

### 6 \. 引用文献

1) Miyamoto et al unpublished.

2) Yamakura, T., Hagihara, A., Sukardjo, S. & Ogawa, H. (1986) Tree size in a mature dipterocarp forest stand in Sebulu, East Kalimantan, Indonesia, Southeast Asian Studies 23(4), 452-478.

3) Kira, T. (1978) Primary productivity of Pasoh forest, Malayan Nature Journal, 30, 291-297.

## 7 ．国際共同研究等の状況

マレーシア・パソ地域の森林インベントリの解析にあたっては、マレーシア森林研究所 (FRIM) にと国立環境研究所との共同研究枠組みに基づき、国立環境研究所と三菱総合研究所より本研究プロジェクトに関する研究提案を提出することにより実施した。また、本研究は、GEOSS の2009年～2011年のワークプランにおける新タスクである「Forest Carbon Tracking」においても位置付けられており、全球地球観測システム (GEOSS) のAP (Asia-Pacific) 会合を通じて研究成果を発表するとともに、海外研究者との調整を実施した。

## 8 ．研究成果の発表状況

（1）誌上発表<論文（査読あり）>

特に記載すべき事項はなし

〈査読付論文に準ずる成果発表〉

特に記載すべき事項はなし

くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はなし

（2）口頭発表（学会等）
1) Sekine H., Uraguchi A., Ohki T., Yamagata Y. & Shimada M. “Forest inventory data analysis for the global forest carbon monitoring system” 30th Asian conference on remote sensing (ACRS), Beijing, China, 2009年10月.

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はなし

（４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はなし

（５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はなし

## （6） その他

特に記載すべき事項はなし
課題名 2A-1103 統合評価モデルを用いた世界の温暖化対策を考慮したわが国の温暖化政策の効果と影響

課題代表者名 増井 利彦 （独立行政法人国立環境研究所社会環境システム研究センター

統合評価モデルング研究室室長）

研究实施期间 平成23～25年度

累計予算額 198,393 千円（うち 25 年度 61,044 千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーワード 統合評価モデル、将来シナリオ、気候変動緩和策、エネルギーサービス需要、排出経路ワード

研究体制

(1)世界モデルを用いた気候安定化目標の実現可能性とその評価((独)国立環境研究所)

(2) わが国における温室効果ガス排出削減策の効果とその影響（みずほ情報総研株式会社）

(3) 社会の構成要素を記述するモデルの開発と将来シナリオへの適用（京都大学）

研究協力機関

武蔵野大学、立命館大学、慶應義塾大学

中国 国家発展和改革委員会能源研究所、中国科学院広州能源研究所

インド インド経営大学院アーメダバード校、ボパール建築計画研究所

タイ アジア工科大学、タマサート大学、キングモンクット大学

インドネシア ボゴール農業大学、バンドン工科大学

マレーシア マレーシア工科大学

ネパール アジア技術経営大学

韓国 ソウル大学、国立環境研究院

米国 スタンフォード大学、太平洋北西国立研究所

オランダ 環境評価庁

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

2011年にダーバンで開催された気候変動枠組条約第17回締約国会議（COP17）以降、第一約束期間後の温室効果ガス排出削減の枠組みについて新たな局面に踏み出したといえる。こうした中、わが国では、2011年3月11日の東日本大震災と福島第一原子力発電所事故による原子力発電所の停止と再稼働、電力供給問題により、2020年以降の温室効果ガス排出量の削減についての再検討が求められ、2020年の温室効果ガス排出削減目標は、1990年比25%削減が撤回され、原子力発電による発電電力量を0にするという条件ながら、2005年比3.8%削減、1990年比3.1%増加という新たな目標がCOP19において公表されるなど、長期目標の実現を見据えた政策の見直しが迫られている。

（独）国立環境研究所、京都大学、みずほ情報総研が中心となってこれまでに開発してきたアジア太平洋統合評価モデル（AIM）は、わが国の温室効果ガス排出量削減の中期目標の検討において中核的な役割を担ってきた。環境省中央環境審議会中長期ロードマップ小委員会では、日本を対象としたAIMの技術選択モデル（AIM/Enduse [Japan]）と応用一般均衡モデル（AIM/CGE [Japan]）の結果が報告され、2011年度に開始された2013年以降の対策・施策に関する検討小委員会においても様々な情報を提供してきた。また、各自治体においても、国の方針を受けた温室効果ガス削減に関する計画が徐々にではあるが提示されはじめている。これまでに提示されてきた大幅な温室効果ガス排出量の削減を達成するためには、革新的技術の導入、化石燃料から再生可能エネルギーへの大幅な転換、産業活動・ライフスタイルの大胆な低炭素化など大きな社会的変革が求められる。そうしたダイナミックな変革を社会的厚生を損なわずに達成するためには、目標とする社会に向う移行戦略を十分に練り、それを着実に実行する必要がある。とりわけ『新成長戦略』に見られたように、温暖化対策を起点とした新たな産業の創出など、温暖化対策には経済発展の推進力としての役割も期待されている。このように、現在行っている国レベルを対象としたマクロな分析とともに、対策をより現実的なものとして示すことができる詳細なモデルの開発が求められている。

一方、世界規模では、産業革命前からの気温上昇を2℃以下に抑えるためには、2050年までに世界全体の
二酸化炭素排出量を2005年比で50%～85%削減しなければならないとIPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）第4次評価報告書には指摘され、IPCC第5次評価報告書においても、長期的に2℃目標の実現のためには、温室効果ガス排出量の濃度を二酸化炭素換算で450ppmに安定化することが必要であることが示されている。IPCC第5次評価報告書に向けて、国際的な統合評価モデルコミュニティでは様々な分析が行われてきた。代表的なものとしては、気候モデルへの入力を目的としたRCPs（Representative Concentration Pathways）や、統合評価モデルのコンソーシアムでの将来シナリオの作成（IAMC: Integrated Assessment Model Consortium）、EMF（Energy Modeling Forum）による世界半減シナリオの評価、AME（Asia Modeling Exercise）によるアジアに焦点を当てた分析、SRES（Special Report on Emissions Scenarios）に代わる新たな社会経済シナリオであるSSPs（Shared Socio-economic Pathways）などである。

以上に示した国内外における排出目標等をとりまとめたものが図1であり、国際的な動向を踏まえつつ、国内の実現可能でかつ国際的にも有効な排出削減シナリオを描くことが喫緊の課題である。長期的な気候変動対策の目標である「産業革命前からの気温上昇を2℃に抑制する」ために必要な世界の温室効果ガス排出量の経路と、それと整合した日本の排出削減目標や対策を検討することは、国内及び国際的に不可欠な検討課題である。とりわけ、国内だけを対象とした分析ではなく、国際的な動向や分析結果も踏まえて分析を行うことは、今後の国際交渉や国内での対策強化においても重要な情報となりる。

図1 気候変動問題の解決に向けて

### 2. 研究開発目的

本研究課題の目的は、日本及び世界を対象に、低炭素社会の構築に資する新しい技術の普及過程やその効果を、これまでのスケールより詳細に定量的に把握することが可能となるモデルを開発し、温室効果ガス排出削減の中長期目標の効果と影響を定量的に評価するとともに、そうした目標を実現した社会像を家計消費、物質ストック・フローの面から具体的に描写することである。具体的には、（1）国際的な温室効果ガス排出量の削減目標について、これまでに開発してきた個々の世界モデル（技術選択モデル、応用一般均衡モデル、簡易気候モデルを含んだ動的最適化モデル）について、技術普及過程や再生可能エネルギー導入のポテンシャル、サービス需要量導出のためのモジュールなどを新たに開発し、これらを連携させた将来シナリオを定量化し、それらを世界の様々なモデルコミュニティに提供すること、（2）わが国を対象としてきた技術選択モデルや経済モデルの各部門における対策をさらに詳細に分析可能となるようなモジュールの開発を行い、前述の国際的な削減に対するわが国の温暖化対策目標を実現するための方策とその影響を定量的に明らかにすること、さらに、（3）上記の温暖化対策を実現させるような社会像の検討とシナリオの叙述が可能となるような家計消費、物質ストック・フローの分野を対象にモデル開発を行い、それらを用いて将来像についての詳細な記述を行うこと、とする。図2に本研究で開発、改良したモデルとその関係を示す。

本研究の成果としては、わが国の温暖化政策に資するモデルの開発と、開発したモデルを用いた様々な温暖化対策の評価を定量的に行うことを目標としている。また、国際的には、IAMC（統合評価モデルングコンソーシアム）やEMF（エネルギーモデルングフォーラム）などの国際的な統合評価モデルコミュニティ、モデル比較研究への情報提供を通じて、IPCC第5次評価報告書に貢献することを目標とする。
図2 本研究において開発、改良したモデル

### 3. 研究開発の方法

## (1) 世界モデルを用いた気候安定化目標の実現可能性とその評価

## 1 ）世界技術選択モデルを用いた気候安定化目標の評価

AIM/Enduse[Global]は、世界を対象とした技術選択モデルであるが、その成果を様々な国際比較研究プロジェクトに提供してきた。また、各国の中長期的な技術的な削減目標策定の議論に用いられてきた。特に、近年、産業革命以前と比べて2℃上昇以内に気温上昇を抑えるシナリオが注目されている。そこで、世界的に著名な国連環境計画による報告書Emission Gap Reportで議論されている、2℃シナリオ、2.5℃シナリオ、および3℃シナリオの世界の排出量経路（各シナリオとも66％以上の確率で達成するシナリオの幅のうち、中央値の値をここでは採用）を満たすときのAnnex IおよびNon Annex Iにおける排出経路の分析を、AIM/Enduse[Global]を用いて行った。またそれらの結果と2050年において炭素税を50ドル/tCO₂，100ドル/tCO₂，200ドル/tCO₂および400ドル/tCO₂を課したときの排出経路との比較を行った。

## 2 ）限界削減費用評価のためのツール開発

本分析では、各国の最新の社会経済指標、活動量の情報を元に、各部門における将来の技術の見通しを考慮して、部門別に削減ポテンシャルを積み上げることで2020年および2030年における中期削減目標を評価した。ただし、前提条件の差異により結果が異なるため、主要な要因として挙げられる投資回収期間の違い（短期間、長期間）および炭素価格の違い（50、100、200、および1000ドル/tCO₂）を考慮して、日本、中国、韓国、モンゴルの限界費用曲線の特徴を分析した。また、発電部門におけるロックイン効果の影響も考察をした。

## 3 ）エネルギーシステムバックキャストモデル

逐次均衡で将来推計を行う技術選択モデルに対して、エネルギーシステムバックキャストモデルは、動学的最適化構造をもつモデルであり、技術選択モデルと同じ技術種をもつモデルである。想定された将来の目標に対して、どのタイミングでどの施策を導入することが最適であるかを分析することができる。

## 4 ）世界CGEモデルを用いた将来シナリオの検討

IPCCが2000年に報告したSRESに代わる新しい社会経済シナリオとして国際的に開発が進められているSSPsの姿を定量的に明らかにするために、世界を対象としたCGEモデルを用いて分析を行った。SSPsは、緩和策のポテンシャルと適応策のポテンシャルの2軸からなるシナリオで、人口、GDP、技術進歩等のドライビングフォースに対応したエネルギー需給や土地利用変化等が定量的に提示される。推計に用いるモデルは、SSPsの定量化だけではなく、Ag-MIP（The Agricultural Model Comparison and Improvement Project）やISI-MIP（The Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project）、ADVANCE（Advanced Model Development and
Validation for the Improved Analysis of Costs and Impacts of Mitigation Policies)、EMF等の国際比較研究にも適用しているモデルであり、SSPsの定量化とあわせて、各種国際比較研究で検討されている要素について、どのように定式化するか、前提となるシナリオを作成するかについての検討を行っている。特に、エネルギーや土地などの物質収支に注目してモデル化を行っている。

## 5 ）削減量可視化ツール

モデル開発だけでなく、わかりやすさという視点から、英国で開発されてきた削減量可視化ツールをわが国に適用するためのモジュール開発やデータ収集についても行った。

## (2) わが国における温室効果ガス排出削減策の効果とその影響

## 1 ）日本を対象とした技術選択モデルを用いた2020年及び2030年の温室効果ガス排出削減目標の分析

これまでに開発してきた日本を対象とした技術選択モデルについて、東日本大震災と東京電力福島第一原子力発電所事故後の原子力発電所の稼働についていくつかの想定を行い、それぞれに対して温室効果ガスの排出削減の可能性について検討を行った。

## 2 ）日本技術選択モデル（多地域版）の開発

日本を10地域に分割し、エネルギー起源の二酸化炭素以外の排出部門を含む全ての部門について、地域における気象条件の違いや人口構成、再生可能エネルギーの賦存量等の違いをエネルギー需給に反映させることができるように改良した多地域版の技術選択モデルの開発を行った。地域間の電力連系の増強なども技術オプションとして盛り込むことが可能であり、2050年までに温室効果ガス排出量を80％削減するというわが国の長期目標達成に照らした分析を実施した。

## 3 ）日本経済モデルと技術選択モデルの統合によるわが国の排出削減目標の評価

これまでに開発してきた日本を対象とした応用一般均衡モデルに、技術選択モデルで対象とした様々な省エネ技術を組み込み、応用一般均衡モデルにおいて内生的に技術選択を行うことができるように改良した。これにより、経済的に見ても最も効果的な技術導入を行うとともに、技術選択モデルでは取り扱うことができないマクロ経済への影響についてもあわせて分析することが可能となる。開発したモデルを用いて、2013年11月に公表されたわが国の温室効果ガス排出削減目標の実現時の経済影響について分析を行った。

## 4 ）日本を地域分割した応用一般均衡モデルの開発

一国を対象としたモデルによる分析では、平均的な日本の姿を対象としたものであり、各地の特性や資源を配慮したものではなく、地方政府レベルを対象に温暖化対策を検討するためのツールとしては、十分ではない。特に、2011年3月11日に発生した東日本大震災の経験から、東北地方のみが影響を受けたのではなく、サプライチェーンにより他の地域においても強い影響が見られた産業がある。このため、地域間の産業連閉を内生化した応用一般均衡モデルの開発を行った。

本モデルは、わが国を9地域に分割して、財や生産要素の地域間での取引も考慮したモデルである。基準とするデータは、2005年を対象とした地域内産業連関表を用いて作成した競争輸入型地域産業連関表であり、発電部門や石炭・石油・ガス部門を詳細に分割した。

## 5 ）多地域最適電源計画モデル

多地域最適電源計画モデルは、全国を都道府県単位で60地域に分割し、それぞれを実際の送電ネットワークおよび送電容量にあわせて想定した仮想的な送電線で結んだモデルであり、電力需要の大きさや発電所の立地は実際にあわせて設定する。電力需要は1時間ごとの値を外生的に設定し、費用最小化の最適化計算により毎時の発電所運用と年間の費用、二酸化炭素排出量を求めるものである。

## (3) 社会の構成要素を記述するモデルの開発と将来シナリオへの適用

## 1 ）人口・世帯モデル

将来の社会経済活動を推計する際の基礎となる人口・世帯数の将来推計を支援するために、人口・世帯モデルを開発した。人口推計は世界197地域を対象に、コーネート要因法に基づき、2100年までの都市・農村別、男女別、年齢階級別（5歳階級、0-4歳、5-9歳、…、90-94歳、95歳以上）人口を推計する。基準年（計算開始年）を2010とし、5年おきに計算する。一方、世帯推計は、世界103地域を対象に、世帯主率法に基づき推計する。推計対象地域全体は人口推計と同じだが、人口推計と比較して、世帯推計に必要なデータが集まりにくいため、一部の国を集約して地域として取り扱った。本モデルを用いて、世帯種類別世帯数が推計される。
## 2 ）家計生産モデル

家計生産モデルは、将来の家計の消費構造を推計するとともに、社会の変化等と環境負荷の変化の関係を明示するために開発されたモデルである。発展途上国でも入手可能なデータを用いて推計可能であり、比較的シンプルな推計構造にすることで各国に適用でき、さらに家庭ごみ組成別の家庭ごみ発生量を推計可能なツールを開発し、これを人口規模と1人あたりGDPの観点から主要なアジアの8か国（日本、中国、韓国、インド、インドネシア、マレーシア、ベトナム、タイ）に適用し、アジア各国の家庭ごみ発生量の実態の把握を試みた。

## 3 ）物質ストック・フローモデルの開発

低炭素社会構築のためには、エネルギー集約素材の生産に係る二酸化炭素排出量の削減は必須であるが、エネルギー集約素材の代表的素材である鉄鋼は、社会インフラや、生産資本、輸送機器など人々が生活、また、経済活動を行うためには不可欠な幅広い財に使用されている。先進国では物的成熟度は高く、素材需要の駆動力は、その維持の段階になってきているが、途上国では、社会インフラや生産資本の整備が、今後の駆動力となる。物質ストック・フローモデルは、鉄鋼需要の削減可能性を検討することを目的とし、ストックが行うサービスのサービス需要からストックを構成する財とそこに含まれる鉄鋼需要までを整合性をもって推計するためのモデルである。

### 4. 結果及び考察

## (1) 世界モデルを用いた気候安定化目標の実現可能性とその評価

## 1 ）世界技術選択モデルを用いた気候安定化目標の評価

2050年に世界の温室効果ガス排出量を1990年比半減するという目標を達成する際の限界削減費用は、2020年に150ドル/tCO₂eq、2050年に600ドル/tCO₂eqであった。また、世界の追加投資額は2020年までに6.0兆ドル、2050年までに73兆ドルであり、本研究で想定した世界のGDPの1～2%程度に相当する規模であることが分かった。また、ロシアのように社会経済動向を考慮してもベースライン排出量ですでに1990年比排出量が25%減となる国もあれば、社会経済成長が著しい中国やインドにおいては、たとえ200ドル/tCO₂eqの炭素価格下であっても1990年比排出量が約倍増となる国もある。よって、2050年世界半減目標の議論においては、各国の社会経済や技術動向も踏まえ、より詳細に遷移過程について議論を詰めていく必要があるといえる。

## 2 ）限界削減費用評価のためのツール開発

日本、中国、韓国、モンゴルを対象に本ツールを適用した。各国の社会経済の特徴によって差異はあるが、全般的に、0ドル/tCO_{2}以下では、運輸部門における高効率な乗用車やトラック、民生部門におけるLED照明、産業部門におけるボイラーの高効率化などの技術が有効であり、0～100ドル/tCO_{2}の間では、発電部門における風力発電、バイオマス発電、運輸部門におけるバイオマス燃料などの技術が有効である。また、100ドル/tCO_{2}以上になると太陽光発電も有効な対策となる。また、各国のエネルギー価格が異なるため同じ対策技術でもその費用対効果が異なるが、民生部門における断熱技術は、日本・韓国では0～100ドル/tCO_{2}の間、中国・モンゴルでは100ドル/tCO_{2}以上になると優位となり、発電部門における高効率ガス火力発電は中国・モンゴルでは0～100ドル/tCO_{2}の間、日本・韓国では100ドル/tCO_{2}以上になると優位な対策となる結果となった。

## 3 ）エネルギーシステムバックキャストモデル

なりゆき社会の場合には、世界全体の温室効果ガス排出量は2010年以降ほぼ直線で増加し、2050年には75GtCO₂eqまで増加する結果となった。一方、550ppmCO₂eq安定化ケースでは2050年までほぼ横ばい、450ppmCO₂eq安定化ケースでは2015年から削減が開始され、2050年には31.7GtCO₂eqとなった。

地域別に比較すると、日本と韓国を含むOECDアジアでは、炭素割当量なしシナリオでも温室効果ガス排出量は現状から横ばいであり、炭素割当量が与えられることで現状の排出量から半減以下まで削減が進むことが分かる。一方で、中国やASEAN諸国では、450ppmCO₂eq安定化シナリオを与えることで、現状と同程度の排出量が維持される。インドでは、炭素割当量を与えることでベースラインシナリオよりは削減が進むが、450ppmCO₂eq安定化シナリオでも、2050年の温室効果ガス排出量は現状の1.9倍に増加した。

## 4 ）世界応用一般均衡モデルを用いた将来シナリオの検討

図3に示すようなSSP1からSSP3の社会像を、世界を対象とした応用一般均衡モデルを用いて定量的な分析を行った。温室効果ガス排出量は、2100年において90～160GtCO₂eq/年と大きな幅が見られ、緩和策に対する困難性が大きいSSP5やSSP3などで大きな値となっており、逆に緩和策に対する困難性が小さいSSP1やSSP4は小さな値となった。一次エネルギー供給量についても同様の傾向がみられる。2100年における気温上昇は排出量ほどの差が見られず、3.5～4.5℃となった。なお、SSPsで示されている社会像は温暖化対策を行わないなりゆ
き社会を描写したもので、今後は各SSPを起点に、対策ケースであるRCPsの再現を行う予定である。

適応策に対する社会経済的な負担が増大

図3 SSPsにおける5つの社会像

## (2) わが国における温室効果ガス排出削減策の効果とその影響

## 1 ）日本を対象とした技術選択モデルを用いた2020年及び2030年の温室効果ガス排出削減目標の分析

成長ケース（2020年までの平均経済成長率を1.8%/年、それ以降を1.2%/年と想定）における2030年の温室効果ガス排出量は、図4に示すように、原子力発電がない場合で1990年比3～20%削減でき、原子力発電のシェアの上昇に応じて削減幅が増大することが明らかとなった。2030年までの累積の追加投資額（温室効果ガス排出量の削減のために追加的に支出された投資額の合計を割引率3%で計算）は、70兆～119兆円となるが、2030年までの省エネによるメリット（割引率3%で計算）は54兆～93兆円となり、2031年以降の省エネメリットも加味すると、85兆～147兆円と追加投資額を上回ることが示された。なお、2013年11月に発表された新たな2020年の排出削減目標（原子力発電による削減効果を見込まず、2005年比3.8%削減）は、温暖化対策の低位と中位の間に位置すると評価される。

図4 成長ケースにおける2030年の部門別温室効果ガス排出量

## 2 ）日本技術選択モデル（多地域版）の開発

電力の地域間連系が現状のままで、原子力発電が再稼働されない場合においても80％削減は可能であるが、2050年の限界削減費用は58,000円/tCO₂と非常に高額になることが明らかとなった（図5のケース①）。部門別にみると、2050年時点の主な排出源は産業，運輸，その他（エネルギー起源の二酸化炭素以外）であり、家庭・業務部門からの排出量はほぼ0となった。一方、図5のケース②では、地域間の電力連系が40万円/kWで増強できると仮定し、費用が最小化されるように連系の増強量を内生的に設定して、北海道及び東北地域における再生可能エネルギーを域外でも有効活用できるケースとした。ケース①からケース②に前提が変更されることで、2050年の地域間の連系線容量は、北海道本州間において60万から207万kW、東北東京間において235万kWから972万kW、中部北陸間において30万kWから46万kWにそれぞれ拡大され、北海道・東北の水力を除く再生可能エネルギーの供給量は940億kWhから1120億kWhに増加し、限界削減費用は53,000円/tCO₂となった。なお、このケースの限界削減費用は、電力連系を増強せずに原子力の再稼働を想定したケースにおける限界削減費用とほぼ同額となった。
図5 多地域技術選択を用いた2050年における限界削減費用

## 3 ）日本経済モデルと技術選択モデルの統合によるわが国の排出削減目標の評価

わが国を対象に、技術選択を組み込んだ応用一般均衡モデルを行いて、2013年11月に報告されたわが国の温室効果ガス排出削減目標（2020年に2005年比3.8％削減）の経済活動への影響について評価した。技術選択モデルで選択された省エネ技術の代わりに従来型の省エネ技術の導入のみによって削減目標を達成すると想定した場合、エネルギー消費量を抑えるために活動水準を低下させることとなり、2020年のGDPはなりゆきケースと比較して2％以上減少する結果となった。一方、高水準な省エネ技術を選択肢に加えた場合、導入される技術は初期費用と1年分の運転費用で判断される設定となっているために、高水準な省エネ技術の導入は一部にとどまるものの、一度導入した省エネ機器による省エネ効果は、機器の廃棄時まで継続する。このため、高水準な省エネ技術の導入を促進するように、追加投資の費用の半分を補助する場合、2020年のGDPへの影響はなりゆきケースと比較して-0.7％にとどまる。さらに、高水準な省エネ技術の導入を促すために、補助率を90%まで高めると、高水準な省エネ技術の導入がさらに高まり、2020年のGDPは+0.05％と、なりゆきケースのGDPを超える結果となった。本分析の結果から、より高性能な省エネ技術を公的補助も与えながら導入することにより、削減目標を達成する上ではより経済成長を促し、場合によってはなりゆきケースをも上回る経済成長を遂げることも可能であることが明らかとなり、長期的な視点から削減のポテンシャルを実現するような省エネ技術の導入を促す施策の役割が重要となることを示した。

## 4 ）日本を地域分割した応用一般均衡モデルの開発

2030年までを対象に、なりゆきケースの試算を行った。現状では各地域の特性を十分に反映できていないことから地域による差違は明確ではないが、地域分割された技術選択モデルとの連携や再生可能エネルギーの賦存量の反映などを通じて、より詳細な分析を行うことができると考えている。

## 5 ）多地域最適電源計画モデル

再生可能エネルギー導入量に複数のシナリオを想定し、複数の二酸化炭素排出量制約の下での最適電源構成及び発電量、蓄電池導入量を評価した。太陽光発電のシェアの増加に伴い、総発電容量が急激に増加する。これは、太陽光とその他の発電方式の設備利用率が異なることに起因する。80％削減ケースでは、全設備容量の約37％を太陽光発電設備が占めた。

## (3) 社会の構成要素を記述するモデルの開発と将来シナリオへの適用

## 1 ）人口・世帯モデル

将来の人口の変化に対応して、わが国の都市、農村別人口を年齢階層別に推計したり、世帯主率の変化を推計した。また、日本に適用したモデルをアジア主要国に適用し、各国の世帯数の推移等を推計し、将来のエネルギーサービス需要の推計時における基礎とした。

## 2 ）家計生産モデル

家計におけるエネルギーサービス需要量の推移の観点から、中国の1人あたりエネルギーサービス需要量が2050年に日本に追い付くと仮定した場合のエネルギー需要量を推計した。エネルギー効率の改善を考慮しても中国の家庭部門におけるエネルギー需要量は2005年と比較して61％増となった。また、中国では、所得の増加とともに消費支出が増加し、その結果、家庭から排出される廃棄物は大幅に増加し、2030年には1人あたり廃棄物排出量、家庭部門全体からの廃棄物排出量は、ともに2005年比3倍近くになる結果となった。こうした結果から、低炭素社会を構築する上で家庭部門における取組の強化が必要となると考えられる。
## 3 ）物質ストック・フローモデル

物質ストック・フローモデルによる分析の結果、現状の先進諸国の多くでは、1人あたり鉄鋼ストック量が4.9～10.6トンの範囲となった。途上国が先進国と同水準までサービス需要量が増加すると想定して、将来の鉄鋼ストック量を推計し、ストックに必要な需要量を推計した。推計式における技術水準や温暖化対策の水準に関する係数を2005年の値で固定した「対策なし」の場合、2050年の世界の鉄鋼需要量は27億トンとなるのに対して、サービス需要の管理、財ストックの効率改善、高性能素材の導入を想定した「対策あり」では、2050年の世界の鉄鋼需要量は16億トンとなった。財別では、機械類、輸送機械の需要による鉄鋼需要のシェアが多い結果となった。また、「対策あり」であっても、2050年まで鉄鋼需要量は2005年比で増加していることから、低炭素社会構築の視点からは、粗鋼生産における温室効果ガス排出原単位の削減のため、省エネ技術の開発・普及に加え、生産における電炉鋼の比率をどこまで上昇させることができるかが重要となる。

### 5. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

これまで国を最小単位として扱ってきたモデルを、地域スケールについて詳細化することにより、各地域特性を反映させた温暖化対策の検討、評価を分析することが可能となった。特に、短期的に大幅な発電所新設が見込めない状況下において、東日本大震災以降における電力需給の安定化に向けてどの地域でどのような対策を講じることが効果的かを議論する素地を提供できると考えている。

社会の構成要素を記述するモデルの開発では、各国の特徴、発展段階を踏まえた分析が可能となり、将来シナリオの作成においても貴重な情報を提供することが可能となる。また、国際的に整備されている物量単位での各種統計では、欠損、不整合が大きいが、物質ストック・フローモデルに関する研究により、金額、その他の各種統計と整合性が高く、また、網羅的な物質フローの把握が可能となった。

また、世界モデルに関する各種分析では、温暖化対策の国際比較研究プロジェクトや将来の社会経済シナリオ開発に参加、定量的な結果を提供することは、数理モデルや将来シナリオがもつ科学的な知見を社会に提供することにつながっている。特に、他のモデルと比較することで、低炭素社会の実現に向けてどのような将来像が描けるのか、そのための条件は何か、どの程度費用がかかりうるかを、よりロバストな形で検討することができるようになる。

## (2) 環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

わが国を対象とした技術選択モデル及び応用一般均衡モデルの結果については、環境省中央環境審議会地球環境部会2013年以降の対策・施策に関する検討小委員会において報告するとともに、エネルギー・環境会議に対しても結果を報告してきた。技術選択モデルについては、小委員会に設置された技術ワーキンググループやマクロフレームワーキンググループにおいてモデルの分析結果を元に対策の方向性などについて検討が行われた。また、応用一般均衡モデルについては、道路特定財源の廃止による影響を環境省総合環境政策局環境経済課に、国内排出量取引に関する分析結果を環境省地球環境局市場メカニズム室「国内排出量取引制度の課題整理に関する検討会」に、それぞれ提供することを通じて、環境政策の推進に貢献してきた。

アジア主要国の研究者に対して実施したモデルのトレーニングは、わが国のみならずアジアにおける環境政策の底上げ、気候変動緩和策の実現にも貢献している。このほか、アジア開発銀行のプロジェクトを通じた成果の提供も、北東アジア各国における温暖化対策の検討に貢献している。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

地域に分割したモデルを用いた分析結果は、国だけでなく、自治体における温暖化対策の検討において重要な役割を担いうる。とりわけ、気候や経済活動、再生可能資源の賦存量が多様なわが国において、自治体における温暖化対策を支援するツールが利用可能となることは、地域特性にあった対策を検討、提案することが可能となり、気候変動緩和策の実現に向けて大きく貢献することにつながる。

東日本大震災と福島第一原子力発電所の事故により、わが国の温室効果ガス削減目標をエネルギー計画とともに再考することとなり、単一の対策に大きく依存する計画の問題点を浮き彫りにした。こうした反省を踏まえて、原子力の将来の想定に関する様々なシナリオの検討を行うとともに、発電部門において電力供給の安定性を犠牲にすることのない温暖化対策を検討するための基礎的情報を多地域最適電源計画モデルによって提示することができる。こうしたシナリオも、将来の温暖化対策を検討する上で重要な示唆を与えるものであり、温暖化緩和策の検討に不可欠なものである。
様々な国際比較研究プロジェクトへの参画を通じて、将来の多様なシナリオを描くことが可能となり、わが国における温暖化対策の議論に対して様々な情報を提供することが可能となっている。さらに、日本だけではなく世界が低炭素社会に向かう上で特に資金面で困難のある国々や地域に対して国際的な政策や枠組みでどのように支援していくかを検討するための基礎的な情報についても提供できる。

人口や物質フローの解析などは、低炭素社会を検討する上で不可欠な要因であり、将来社会を記述する上で重要となる様々な因子を整合的に示すことが可能である。

### 6. 研究成果の主な発表状況

## (1) 主な誌上発表

## く査読付き論文>

2) 白木裕斗・芦名秀一・亀山康子・森口祐一・橋本征二：エネルギー・資源学会論文誌，33（1),1-10（2012）「多地域電源計画モデルを用いた2020年の日本電力部門における再生可能エネルギー導入シナリオの検討」

3) S. Ashina, J. Fujino, T. Masui, T. Ehara and G. Hibino: Energy Policy, 41, 584–598 (2012)

“A roadmap towards a Low-Carbon Society in Japan Using Backcasting Methodology: Feasible Pathways for Achieving an 80% Reduction in CO2 Emissions by 2050”

4) T. Hanaoka and M. Kainuma: Sustainability Science, 7(2), 117–137 (2012)

“Low-Carbon Transitions in the World Regions: Comparisons of Technological Mitigation Potentials and Costs in 2020 and 2030 by bottom-up analyses”

6) O. Akashi, T. Hanaoka, T. Masui and M. Kainuma: Climatic Change (2013)

7) 河瀬玲奈・松岡譲:土木学会論文集G(環境), 69, 5, I_19-I_26 (2013)「世界の財に含まれる鉄の蓄積量について」

8) 生津路子・藤森真一郎・松岡譲: 土木学会論文集 G(環境), 69, 6, II_359-II_370 (2013) 「応用一般均衡モデルを用いたアジア地域における温室効果ガス排出量削減策の分析」

## く査読付論文に準ずる成果発表＞（対象:社会・政策研究の分野）

特に記載すべき項目はない。

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1) M. Kainuma, S. Fujimori, N. Hanasaki, T. Masui and Y. Hijioka: Energy Modeling Forum 2011 Workshop on Climate Change Impacts and Integrated Assessment (CCI/IA), Snowmass, USA (2011)

"Key Challenges and Uncertainties in IAM for Energy-Landuse-Water Nexus"

2) T. Masui, S. Fujimori, T. Hasegawa, N. Hanasaki, Y. Shin, K. Takahashi, Y. Hijioka and M. Kainuma: The 5th IAMC Annual Meeting, Utrecht, Netherlands (2012)

“Application of AIM (Asia-Pacific Integrated Model) toward new socio-economic scenario development integrating climate change mitigation, impact and adaptation”

3) T. Hasegawa, S. Fujimori, Y. Shin, K. Takahashi, T. Masui and A. Tanaka: 6th Integrated Assessment Modeling Consortium (IAMC) Annual Meeting, Tsukuba, Japan (2013)

“The Consequence of Climate Mitigation on Food Security”

4) S. Fujimori, T. T. Tran, M. Namazu, T. Masui, Y. Matsuoka, K. Jiang and P. R. Shukla: 6th Integrated Assessment Modeling Consortium (IAMC) Annual Meeting, Tsukuba, Japan (2013)

“Analyzing the energy demand of Low carbon development in China and India using AIM/CGE model”

6) 芦名秀一・藤野純一・増井利彦・日比野剛・松井重和：エネルギー・資源学会第32回研究発表会，東京(2013)

「2050年日本低炭素社会シナリオ及び実現ロードマップの再検討」
7) R. Kawase and Y. Matsuoka: International Congress on Energy Efficiency and Energy Related Materials, Antalya, Turkey (2013)

“CO $ _{2} $ Emission Reduction through Steel Demand Change toward 2050 in Japan”

### 7. 研究者略壓

課題代表者:增井 利彥

大阪大学工学部卒業、博士(工学)、現在、国立環境研究所社会環境システム研究センター室長研究分担者

## 1 ）日比野 剛

東京理科大学理学部卒業、理学修士、現在、みずほ情報総研株式会社環境エネルギー第1部次長

## 2 ）松岡 讓

京都大学工学部卒業、工学博士、現在、京都大学大学院工学研究科教授
## 2 A-1103 統合評価モデルを用いた世界の温暖化対策を考慮したわが国の温暖化政策の効果と影響

(1) 世界モデルを用いた気候安定化目標の実現可能性とその評価

(独）国立環境研究所

社会環境システム研究センター 統合評価モデルング研究室

増井 利彦・高橋 潔・花岡 達也・金森 有子

社会環境システム研究センター 持続可能社会システム研究室

藤野 純一・肱岡 靖明・芦名 秀一

地球環境研究センター 気候変動リスク評価研究室

花崎 直太

## <研究協力者>

（独）国立環境研究所 社会環境システム研究センター

甲斐沼 美紀子・藤森 真一郎・岡川 梓・長谷川 知子・

Dai Hancheng・Diego Silva Herran・Rui Xing・Chan Park・

朝山 由美子

武蔵野大学 明石 修

立命館大学 島田 幸司

慶應義塾大学 森田 香菜子

平成23～25年度累計予算額：87,869千円

（うち、平成25年度予算額：27,036千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

世界の気温上昇を産業革命前と比較して2℃以下に抑えるという目標は、世界の首脳レベルでは合意されてはいるものの、その実現に向けた具体的な道筋は未だ不透明である。こうしたなか、世界を対象とした技術選択モデルや応用一般均衡モデルを用いた分析から、温室効果ガスの具体的な削減経路についての検討を行い、EMF（Energy Modeling Forum）など様々な国際比較研究プロジェクトに参画して結果を提供し、世界を対象とした温室効果ガス排出削減にむけた知見を蓄積することを本サブテーマの目的とする。技術選択モデルによる分析結果から、2℃目標に相当する温室効果ガス濃度を450ppmに安定化させることは実現可能であり、その場合の限界削減費用は600ドル/tCO₂と評価された。また、IPCC SRES（Special Report on Emissions Scenarios）に代わる新たな社会経済シナリオとして検討が進められているSSPs（Shared Socio-economic Pathways）の定量化を、世界応用一般均衡モデルを用いて行ってきた。SSPsでは、緩和策、適応策の実施に向けた可能性（Mitigative capacityとAdaptive capacity）によって5つのなりゆきの社会像（温暖化対策を導入しない社会）が提示されており、開発した世界応用一般均衡モデルによる試算では、温室効果ガス排出量が2050年に66～104 GtCO₂eq、2100年には55～131 GtCO₂eqという結果が得られた。