Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
2) 中鳶一憲、坂本直樹：第45回土木計画学研究発表会 (2012)

「旅行費用法と整合的な応用一般均衡モデルの開発：気候変動による砂浜浸食の経済評価」

3) 中嶋一憲、坂本直樹：環境経済・政策学会2012年大会 (2012)

「気候変動による砂浜浸食の一般均衡論的影響の計測」

4) 坂本直樹、中鳶一憲：第40回環境システム研究論文発表会 (2012)「旅行費用法と整合的な応用一般均衡モデルの開発」

5) 中鳶一憲、坂本直樹：応用地域学会2012年度第26回研究発表会 (2012)

「旅行費用法と整合的な応用一般均衡モデルの開発：二酸化炭素排出量の導入」

6) K. NAKAJIMA and N. SAKAMOTO: The 53rd European Congress of the Regional Science Association International, Palermo, Italy (2013)

“General Equilibrium Approach consistent with Travel Cost Method for Economic Evaluation of Beach Erosion by Climate Change”

7）佐尾博志、森杉雅史、大野栄治、坂本直樹、中鳶一憲、森杉壽芳：第21回地球環境シンポジウム (2013)

「気候変動による砂浜侵食の地域別被害計測並びに適応政策の検討」

8) N. SAKAMOTO and K. NAKAJIMA: The 54th European Congress of the Regional Science Association International, St. Petersburg, Russia (2014)

“Measurement of Use Value and Non-Use Value of Environmental Quality Consistent with General Equilibrium Approach”

9) K. NAKAJIMA, H. SAO, M. MORISUGI, E. OHNO, N. SAKAMOTO, H. MORISUGI and R. MORI: Toyooka Conference on Environmental Economy, Hyogo, Japan (2015)

“Economic Assessment of Adaptation Policy for Coastal Erosion in Japan”

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

（４）「国民との科学・技術対話」の実施

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1）坂本直樹、中鳶一憲：土木学会論文集G(環境)、68,6,II_217-II_228(2012)

「旅行費用法と整合的な応用一般均衡モデルの開発」
S-8-1 我が国全体への温暖化影響の信頼性の高い定量的評価に関する研究

（９）温暖化適応政策による地域別・部門別の受益と負担の構造に関する研究

③ 空間的応用一般均衡モデルの開発

公立大学法人兵庫県立大学人間環境学部 中鳶 一憲

平成22～26年度累計予算額：9,227千円

（うち、平成26年度予算額：1,558千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

本研究は、気候変動対策（緩和策・適応策）に関する全国影響評価について、動学的空間的応用一般均衡（DSCGE: Dynamic and Spatial Computable General Equilibrium）モデルを用いて行うことを最終的な目的としている。まず、空間的応用一般均衡（SCGE: Spatial Computable General Equilibrium）モデルの基準均衡データベースを作成するために、2005年の47都道府県間産業連関表を作成する。本研究で作成する地域間産業連関表は、①非競争移入型・競争輸入型地域間産業連関表、②2005年基準、③47都道府県対象、④48産業部門分類である。

次に、計算可能なSCGEモデルを構築するために理論モデルを構築する。企業の生産構造および家計の効用構造については、多段入れ子型CES（Constant Elasticity of Substitution）関数を用いて各要素の代替性を考慮したモデルを想定するが、現段階においてはエネルギー部門および非エネルギー部門の生産構造の違いは考慮していない。また、気候変動による影響を明示的に表現する。企業に対する気候変動の影響は公共および民間における物的資本や人的資本の減少等として想定されるのに対して、家計へのそれは、過去のブナ林や砂浜・干潟の非市場的価値の計測手法および結果と整合するように、これらの評価結果を効用関数に組み込むことを想定している。

最後に、マクロ経済モデルによる気候安定化政策の社会的便益の計測手法を費用便益分析の観点から検討する。結果として、費用便益分析における社会的純便益と等価的偏差の関係から等価的偏差を、政策実施により気温上昇に伴う被害が軽減されたことによる国民福祉向上を消費水準（貨幣ターム）で評価した福祉効果、生産及び排出権収入の変化による所得変化効果、そして社会的費用を表す投資の変化分に分割できることを提示する。また、本研究の枠組みが、伝統的な費用便益分析の理論的枠組みと整合的であり、また効用関数への被害を考慮した場合にも対応できることが示される。

## [キーワード]

水害、47都道府県地域間産業連関表、社会的便益、空間的応用一般均衡SCGE、動学的空間的応用一般均衡DSCGE

### 1. はじめに

本研究は、気候変動対策（緩和策・適応策）に関する全国影響評価について、DSCGEモデルを用いて行うことを最終目的としている。これまで、わが国においても気候変動対策を論じるため
の評価モデルが数多く開発され、様々な政策手段の検討が図られてきたが、本研究では年代別・地域別・部門別に精緻化を一層進めた評価モデルを開発することによって、気候変動の長期的な影響、緩和策だけでなく適応策を含めた対策による長期的および横断的な波及効果の帰着先などの詳細な分析を行う。

## 2 ．研究開発目的

本研究は、DSCGEモデルの開発を行うことを最終目的とする。これまでに構築したSCGEモデルを用いて、日本における気候変動による水害被害を計測するために、サブサブテーマ(1)(2)(4)と連携してシミュレーション分析に基づく経済評価を行った。そして、これまでの経済評価の結果を多くの人たちに分かり易く伝えるために、結果の公表の仕方やアピール方法について検討した。

## 3 ．研究開発方法

水害統計や治水経済調査の“経済被害”とは、民間資産損害、公共資産損害、営業損失に区分され、特に前者2つは社会に存在する私的資本や社会資本などストックの減少として表現される。一方、費用便益分析などの経済分析では、被害費用や便益は、等価変分（EV: Equivalent Variation）、あるいは、消費水準の変化で定義の上、計測される。ここでもし両者が等しくない場合、本来の便益や不便益、被害費用の定義である消費水準の変化は、資本ストック（資産額：K）の減少分といかなる関係にあるであろうか。

わが国の水害は、過去10年間の年平均で5,000億円程の資産損壊額をもたらしている。仮に、現在の私的資本及び社会資本ストックの資産評価総計を1,800兆円とした場合、年当たりの資産損壊率は0.0278％となる。対して100年後には温暖化の進展により、追加4,000億円の年被害の増加があるものと考える。この場合の資産損壊率は総じて0.05％、増加分は0.0222％となる。また、原因によらず恒常的に失われる資本ストックの価値分は、経済計算では固定資本減耗と呼ばれる。通常わが国では資本減耗率として5%（$\delta_{0}$）の値を用いているので、将来の水害被害増加分を加え、これを5.0222%（$\delta_{1}$）と置く。温暖化の進展によって促される新たな水害被害の増加分は（$\delta_{1}-\delta_{0}$）Kであり、これを「直接的被害額」と称する。なお小文字表記は、当時点における人口（L）で除し、一人当たりの表示になっていることを注記しておく。さらに、では技術係数を加味した効率的労働量A・Lの単位当たり、を表現する

一方、マクロ経済計算では、以下の基本式が成立する。

総生産＝消費＋純投資＋資本減耗

粗投资＝純投資＋資本減耗

ここで、成長がない定常状態にある経済（あらゆる経済諸変数が通時で変化がない状態）を想定すると、純投資はゼロであり、粗投資は資本減耗分に等しい。総生産に変化がないものと考えれば、資本減耗の増加は消費の減少と相殺するので、この場合において水害被害は、資本減耗の増加（直接被害額）、消費水準の減少（短期静学被害）、いずれで測ったとしても同値となる。

反面、資本減耗の増加というショックが資本ストック、あるいは、投資や消費、総生産に与える影響が無視できない場合には、動学モデルが必要となる。実際に、これらの経済変数は各主体の経済活動によって内生的に定まる。本研究が計算モデルの理論基盤構造として用いているRamseyモデルとは、動学モデルでも最も単純な構造を持ち、主体は代表的家計と企業からなり、1
種類の生産物（Y）、労働と資本という生産要素のみ取り扱っている。

家計主体は無限視野を持ち、時間を通じて自己の消費（c）及び効用（U）を最大化すべく毎時の貯蓄総計（a=k）を決定するものとする。

$$ U=\int_{0}^{\infty}u(c(t))e^{nt}\cdot e^{-\rho t}dt $$

$$ u(c(t))=(c(t)^{1-\theta}-1)/(1-\theta)\not\subseteq C I E S、C R R A 型 $$

$$ \dot{a}(t)=w(t)+r(t)a(t)-c(t)-na(t) $$

ただし、n：人口成長率、 $ \rho $ ：効用割引率、 $ \theta $ ：消費の異時点間の代替弾力性、w：一人当たり賃金、r：利子率、x：外生的技術進歩率。以降、時間tは省略する。小文字アルファベット表記の変数はいずれも労働一当たりを表し、さらに $ ^{がつくものは効率的労働（AL）1単位当たりを表す。} $

企業主体は$\mathbf{Y}=\mathbf{F}\left(\mathbf{K},\mathbf{A}\mathbf{L}\right)$ となる生産関数を持ち、下記のように利潤を最大化するべく行動する。

$$ \max_{K,L}\pi=F(K,\hat{L})-(r+\delta)K-wL=\hat{L}\Big\lfloor f(\hat{k})-(r+\delta)\hat{k}-w e^{-xt}\Big\rfloor $$

ここで、この生産関数は各生産要素に対して递增関数、その二回微分は負、K及びLに対して一次同次である。係数Aは毎時xの成長率で実質的に労働量を増加させるような、Harrod中立型技術進歩を考える。

各主体が制約条件下において目的関数を最大化した解を、主体的均衡条件と呼ぶ。また、資本、労働、生産物の市場均衡条件を加味すると、この経済の一般均衡条件は下記の2式に集約される。

$$ \dot{\hat{k}}=f(\hat{k})-\hat{c}-(n+x+\delta)\hat{k}\quad(3-5)\quad\frac{\dot{\hat{c}}}{\hat{c}}=\frac{1}{\theta}(r-\rho-\theta x)=\frac{1}{\theta}(f^{\prime}(\hat{k})-\delta-\rho-\theta x) $$

定常成長均衡は、これらの左辺=0と置くことで導かれる。

$$ f(\hat{k}^{*})-(n+x+\delta)\hat{k}^{*}=\hat{c}^{*}\quad(3-7) $$

$$ f^{\prime}(\hat{k}^{*})-\delta=r^{*}=\rho+\theta x $$

議論を簡易化するため、以降、x=0、n=0 とし、0 成長である定常成長均衡を単に定常均衡と言及する。式(3-8)では、企業の主体的均衡条件の下で、資本ストック水準は資本の限界生産性と市場利子率＋資本減耗率とが等しくなるよう選ばれることが分かる。また、定常均衡時では、資本の純収益である利子率は効用割引率に等しくなる。先述のように、温暖化は資本減耗率δの上昇を促すが、効用割引率は所与のパラメータであるので、利子率は不変である。その一方で、資本ストック水準は変化させることになる。

位相図（図1(9)③-1）では、式(3-8)を満たすようなcとkの組み合わせを垂直線で、式(3-7)については曲線で描かれている。定常均衡における$\hat{c}^{*}$、$\hat{k}^{*}$の水準とは、それらの交点で定まる。資本減耗率δの上昇は曲線を下方部へ、直線を左方へシフトさせるため、新しい定常成長均衡値は元のそれと比べ、消費や資本ストック、いずれも低下させることになる。この変化を見るために、式(3-7)(3-8)をδとkやcに関して比較静学を図ると、次のようになる。

$$ d\hat{c}^{*}=\left\{\frac{\rho}{-f^{\prime\prime}(\hat{k}^{*})\hat{k}^{*}}+1\right\}\hat{k}^{*}d\delta=(1+\alpha)\hat{k}^{*}d\delta $$
式(3-9)の { } 内を特に乗数、動学的拡大乗数（比較静学）あるいは長期静学便益乗数と呼ぶ。直接的被害額にこの乗数をかけたものを、図1(9)③-1においては「動学的拡大効果（比較静学）」と称している。理論上、 $ \alpha > 0 $ であるので、乗数は1を上回る。

資本減耗率δの上昇に対し、利子率＝効用割引率のため一定であり、よって式(3-8)を満たすためには、現時点に比して資本ストック水準を削減する必要がある。結果、定常均衡における生産額Yは減少する。従って、先のマクロ等式で議論したように、消費は生産額の減少と相まって資本減耗の増加分、直接被害額以上に減少を余儀なくされる。

さらに、この考え方を発展させよう。図1(9)③-2において、当初の定常均衡は$\mathrm{SS}_{0}$とする。温暖化の影響として資本減耗率を$\delta_{0}$から$\delta_{1}$にシフトさせる。新しい定常均衡は(3-4)(3-5)式の下で計算することができ、$\mathrm{SS}_{1}$となる。また簡易な計算の下で$\mathrm{SS}_{0}$とF点との垂直差分は$\mathbf{c}_{0}^{*}-\mathbf{c}_{0}^{'}=(\delta_{1}-\delta_{0})\mathbf{k}_{0}^{*}$となり、直接被害額を示すことが分かる。よって、動学的拡大効果（比較静学）は$\left(\mathbf{c}_{0}^{*}-\mathbf{c}_{1}^{*}\right)/\left(\mathbf{c}_{0}^{*}-\mathbf{c}_{0}^{'}\right)$として計算される。図の上からもこれは1を超えることを確認されたい。この値は式(3-9)にあるように解析的に解けるという特徴を持つ。

図1(9) $ ^{③} $ -1 定常成長均衡のシフト

直接被害: 水害による資産被害額の増分を単純に積算

☐ 短期静学被害: 資産被害額分だけ消費を減らし、投資を増加

= 直接被害額: $ c_{0}-c_{0}^{\prime} $

(資本ストック一定)

☐ 動学的帰着ベース被害(比較静学):

定常均衡のシフトを通じて長期的に

実現する被害

=2060年の被害: $ c_{0}-c_{1} $

(資本ストック水準が内生変数)

※直接被害との比: 動学的拡大係数

☐ 動学的帰着ベース被害(移行動学): 新たな定常均衡までの間、元の定常均衡との消費の差

=2000年～2060年の年被害: $ c_{0}-c_{1}^{\prime}(t) $

図1(9) $ \textcircled{3} $ -2 水害被害の定義
ところで、モデル上の経済は即座にこの新しい定常成長均衡SS_{1}に到達するわけではない。Ramseyモデル上における定常成長均衡は、主体の完全予見と合理性の仮定の下で、大域的な解経路の安定性を持つ。すなわち、収束過程における移行経路が存在する。現時点で資本減耗率の変更を与えると、主体は先ず消費を効率的な動学経路に乗せるべく即座に変更し、経済は瞬時にSAに移行する。この時点での消費の減少分は直接被害額（図1(9)③-2ではSS_{0}～F）を下回る。ここからSS_{1}に向かって、長い時間を要して資本ストックを調整していくが、年月を経るに従い消費も減少していき、現時点消費との差分はいずれ直接被害額を上回る。新しい定常成長均衡SS_{1}に到達するまで、SS_{0}と移行経路上における差分の年平均をとったもの「動学的拡大効果（移行動学）」と称する。同様に、これに直接被害額との比をとったものを、移行動学上での乗数と定義する。この値は図からも明らかのように、動学的拡大効果（比較静学）よりは小さい。また、解の性質が経路依存性を持つために、明示的な数理解を導くことは一般に困難である。

本研究では、日本における水害被害の長期的な経済的影響を評価するために、Ramseyモデルを基本とした長期定常状態下での水害被害の定義を用い、幾つかのタイプの異なるSCGEモデルを開発した。そして、4つの気候モデルから計算された水害シナリオを用い、Recursive型(準動学型)SCGEモデルによって水害被害を計測した。なお、本研究のSCGEモデルにおいては、家計、企業および政府を経済主体とし、各都道府県にこれらの経済主体が存在するものとした。また、効用関数および生産関数は多段入れ子型CES(Constant Elasticity of Substitution)関数を想定し、各要素間の代替性を考慮した。地域区分は日本における47都道府県（表1(9)③-1参照）とし、産業部門区分は20産業部門（表1(9)③-2参照）とした。計算期間は2000年から2100年とした。

表1(9) $ ^{③} $ -1 地域区分

#	都道府県	Code	#	都道府県	Code	#	都道府県	Code
1	北海道	HKD	17	石川	ISK	33	岡山	OKY
2	青森	AMR	18	福井	FKI	34	広島	HRS
3	岩手	IWT	19	山梨	YMN	35	山口	YGC
4	宮城	MYG	20	長野	NGN	36	徳島	TKS
5	秋田	AKT	21	岐阜	GIF	37	香川	KGW
6	山形	YGT	22	静岡	SZK	38	愛媛	EHM
7	福島	FKS	23	愛知	ACH	39	高知	KOC
8	茨城	IBR	24	三重	MIE	40	福岡	FKO
9	栃木	TCG	25	滋賀	SIG	41	佐賀	SAG
10	群馬	GMM	26	京都	KYT	42	長崎	NGS
11	埼玉	STM	27	大阪	OSK	43	熊本	KMT
12	千葉	CHB	28	兵庫	HYG	44	大分	OIT
13	東京	TKY	29	奈良	NAR	45	宮崎	MYZ
14	神奈川	KNG	30	和歌山	WKY	46	鹿児島	KGS
15	新潟	NGT	31	鳥取	TTR	47	沖縄	OKW
16	富山	TYM	32	島根	SMN

表1(9) $ ^{③} $ -2 産業部門区分

#	財・部門	Code	47都道府県IO対応
A	農業	AGR	農業
B	林業	FRS	林業
C	漁業	FSH	漁業
D	鉱業	MIN	鉱業
E	食料品	FOD	食料品・たばこ
F	その他製造業	OMF	繊維製品、製材・木製品、家具・装備品、パルプ・紙・紙加工品、印刷・出版、皮革・同製品、窯業・土石製品、その他製造業
G	化学製品	CPR	化学製品、プラスチック製品、ゴム製品
H	石油・石炭製品	P_C	石油・石炭製品
I	鉄鋼	I_S	鉄鋼製品
J	金属製品	MTL	非鉄金属製品、金属製品
K	機械	MCH	一般機械、事務用・サービス用機器、自動車、その他輸送用機械
L	電子機器	ELM	民生用電気機械、電子・通信機械、その他電気機械、精密機械
M	建築・土木	CNS	建築・建設補修、土木
N	電力	ELY	電力
O	ガス・熱供給	GDT	ガス・熱供給
P	水道・廃棄物処理	WTR	水道・廃棄物処理
Q	商業	COM	商業、金融・保険、不動産
R	運輸	TRS	運輸
S	医療・保険・社会保障	MED	医療・保険・社会保障
T	その他サービス	ANC	通信・放送、公務、教育・研究、その他公共サービス、対事業所サービス、対個人サービス、その他
## 4 ．結果及び考察

本研究では、日本の47都道府県を対象としたRecursive型（準動学型）SCGEモデルを用いて、4つの気候モデルから計算された水害シナリオよる水害の経済評価に関するシミュレーション分析を行った（図1(9)③-3参照）。本研究で得られた知見は以下の通りである。

① 日本において気候変動による水害被害の増大に伴い、2031年から2050年の水害被害総額は約927億円/年から約6,837億円/年、2081年から2100年の水害被害総額は約1,348億円/年から約9,886億円/年となることが推定された。（図1(9)③-4および図1(9)③-5参照）

② 時間の経過に伴い、全てのシナリオにおいて、北海道、東海地方、近畿地方から瀬戸内海沿岸の地域、および九州は水害被害が増大することが示された。(図1(9)③-4および図1(9)③-5参照)

③ 水害被害の増大に伴い、全てのシナリオにおいて、多くの地域の域内総生産は減少する一方で、域内総生産が増加する地域も存在することが示された。また、域内総生産の変化の分布に関しては、シナリオ毎にそのパターンは異なるものの、北海道、東京、および愛知は全てのシナリオにおいて相対的に域内総生産の減少が大きいことが示された。(図1(9)③-4および図1(9)③-5参照)

④ 水害の増大により、多くの地域において農業、漁業、食料品、その他製造業、化学製品、建築・土木、電力、ガス、水道および第3次産業は生産額減少の影響を受けることが示された。一方で、鉱業および電子機器は生産額が増加する地域が相対的に多いことが示された。（図1(9)③-6および図1(9)③-7参照）

⑤ 各シナリオにおける地域別・産業部門別生産額の変化分布は、水害の増大によって、その分布パターンは変化しないものの、時間の経過に伴って、生産額減少の影響は大きくなることが示された。(図1(9)③-6および図1(9)③-7参照)

図1(9) $ ^{③} $ -3 日本における水害被害（単位：10億円/年）
図1(9)③-4 4つの水害シナリオにおける地域別水害被害（単位：10億円/年）

図1(9)③-5 4つの水害シナリオにおける域内総生産（単位：10億円/年）
$ (-) $ $ \%^{+} $

MRI

注）図中の行コードは表1(9)③-1を、列コードは表1(9)③-2をそれぞれ参照されたい。

図1(9)③-6 2031-2050年における地域別・産業部門別生産額の変化分布（単位：%）
## $ (-) $ $ \%^{+} $

MRI

注）図中の行コードは表1(9)③-1を、列コードは表1(9)③-2をそれぞれ参照されたい。

図1(9)③-7 2081-2100年における地域別・産業部門別生産額の変化分布（単位：%）
## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

本研究の目的でも述べたように、水災害の発生ベースと帰着ベースの評価値の違いに言及し、かつ、理論的にそれを証明したのは、当サブグループのメンバーの知る限り、初の試みである。また、そのことを裏付けるべくここで開発したDSCGEモデルは、温暖化の後続研究に大きく資するものと思われる。既に幾つかの学術雑誌ではその学術的価値は認められている。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

水害に対する適応策には、今後とも従来型の治水事業が占める割合は大きいものと思われる。現在のシミュレーションモデルは現実描写性に難があり、そのまま政策評価に用いるわけにはいかない。しかし、今後の国家や都道府県レベルで防災関連型社会資本の整備を進める上で、財政事情を鑑みつつその効率性を問う際には、本研究の示した方向性は少なからず影響し、また、役立ちうるものと考える。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) 中鳶一憲：環境システム研究論文集、38,239-246(2010)

「気候安定化政策の社会的便益の計測」

2) K. NAKAJIMA: Economics Bulletin, 30, 3066-3076 (2010)

“Measurement of Social Net Benefit of Climate Stabilization Policy”

## <査読付論文に準ずる成果発表>

1) K. NAKAJIMA, H. MORISUGI, M. MORISUGI and N. SAKAMOTO: Proceedings of the 54th European Congress of the Regional Science Association International, Ordinary Session, 54 (USB Memory), 1-27 (2014)

“Measurement of Flood Damage due to Climate Change by Dynamic Spatial Computable General Equilibrium Model”

## くその他誌上発表（査読なし）>

1）中鳥一憲、森杉壽芳、森杉雅史、坂本直樹：土木計画学研究・講演集、49 (CD-ROM), 1-10 (2014)

「動学的多地域応用一般均衡モデルによる気候変動に伴う水害被害の計測」
## （2） 口頭発表（学会等）

1）中鳶一憲：第38回環境システム研究論文発表会 (2010)「気候安定化政策の社会的便益の計測」

3) 中嶋一憲：岐阜聖徳学園大学経済情報学会セミナー(2013)

「動学的多地域応用一般均衡モデルを用いた気候変動に伴う水害被害の計測」

4) K. NAKAJIMA, H. MORISUGI, M. MORISUGI and N. SAKAMOTO: The 4th International Symposium of Environmental Policy and Regional Sustainable Development, Guangdong, China (2014)

“Measurement of Flood Damage due to Climate Change by Dynamic Multi-Regional Computable General Equilibrium Model”

5) K. NAKAJIMA, H. MORISUGI, M. MORISUGI and N. SAKAMOTO: The 54th European Congress of the Regional Science Association International, St. Petersburg, Russia (2014) "Measurement of Flood Damage due to Climate Change by Dynamic Spatial Computable General Equilibrium Model"

6）中鳶一憲、森杉壽芳、森杉雅史、坂本直樹：第49回土木計画学研究発表会（2014）「動学的多地域応用一般均衡モデルによる気候変動に伴う水害被害の計測」

7) M. MORISUGI, E. OHNO, K. NAKAJIMA, H. MORISUGI and N. SAKAMOTO: Japan – Korea International Workshop for Climate Impact and Economic Assessment Consider Uncertainty, Seoul, Republic of Korea (2015)

“Two Economic Evaluation Methods of Flood Damage Induced by Global Warming”

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

（４）「国民との科学・技術対話」の実施

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

特に記載すべき事項はない。
S-8-1 我が国全体への温暖化影響の信頼性の高い定量的評価に関する研究

（９）温暖化適応政策による地域別・部門別の受益と負担の構造に関する研究

④ 温暖化適応政策に関する代替案の設定

財団法人日本総合研究所技術顧問 森杉 壽芳

平成22～26年度累計予算額：10,140千円

（うち、平成26年度予算額：2,080千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

本研究では、温暖化影響として砂浜侵食・熱中症死亡・ブナ林衰退を取り上げ、これらに対する適応政策による地域別の受益を計測するとともに、適応政策の費用便益分析を試みた。砂浜侵食に対する適応政策としては、仮想的な養浜事業を設定した。養浜事業の費用便益比が1を超える都道府県は年次や気候シナリオによって異なるが、神奈川県をはじめとする少数であることがわかった。熱中症死亡に対する適応政策としては、救急搬送時間の短縮を設定した。救急搬送時間を33分から23分に10分短縮させる政策の便益は、都道府県別に見ると、年間数千万円～数億円程度であることがわかった。ブナ林衰退に対する適応政策としては、植生保護区の拡大を設定した。適応政策による「ブナ林の非利用価値」の年便益は、全国合計で1,433.0億円/年～4,017.1億円/年であり、都道府県別に見ると、北海道、山形県などの順であることがわかった。

[キーワード]

養浜事業、熱中症、救急搬送時間、ブナ林、植生保護区

### 1. はじめに

温暖化適応政策については、技術的対策（防災関連の社会資本整備など）と制度的対策（災害保険の適用など）の両面から種々の代替案が検討されているが、必ずしも公共事業評価の組みの中で評価されているわけではない。本研究では、温暖化影響として砂浜侵食・熱中症死亡・ブナ林衰退を取り上げ、これらに対する適応政策による地域別の受益を計測するとともに、適応政策の費用便益分析を試みる。

## 2 ．研究開発目的

温暖化適応政策は他の社会資本整備事業と同様に費用便益分析の対象となりうるが、その便益計測が必ずしも容易ではない。本研究では、効率性・公平性の観点から望ましい適応政策を評価できるようにするために、サブサブテーマ①②③と連携して、適応政策による地域別受益の計測モデルを構築する。そして、適応政策の設定と効果分析の事例を示す。

## 3 ．研究開発方法

（１）砂浜侵食に対する適応政策の設定と効果分析方法
砂浜侵食に対する適応政策として、仮想的な養浜事業を設定する。ここで、事業の実施に当たって物理的な政策効果の限界はなく、砂浜が侵食した後に事業を実施することで、砂浜を侵食前の状態（すなわち現在の状態）に戻すことができると仮定する。このような仮想的な養浜事業（砂浜造成事業）の費用については、東京湾野鳥公園、葛西海浜公園など、7箇所の事例の単位面積当たり平均事業費18,276円/m²を適用した。一方、適応政策による便益については、サブサブテーマ②で構築したSCGEモデル¹を用いて算定する。

## （２）熱中症死亡に対する適応政策の設定と効果分析方法

熱中症死亡に対する適応政策として、救急搬送時間の短縮を設定する。そして、期待効用理論に基づき死亡リスクの上昇という観点から、熱中症による救急搬送者数が温暖化に伴って増加することによる被害と、それに対する適応策として救急搬送時間を短縮することによる便益を計測するモデルを開発した。その理論的な枠組みは以下のとおりである。

任意の個人が救急搬送される事象を A、熱中症にかかる事象を B、心肺停止状態となる事象を C とすると、 $ B \cap C $ の場合、この個人は明らかに死亡するリスクに直面する。カーラーの救命曲線（Golden Hour Principle）によれば、心臓停止の場合は発生からおよそ 3 分後に死亡率が 50% を超え、呼吸停止の場合は発生からおよそ 10 分後に死亡率が 50% を超えることが知られている。ただし、 $ A \cap B \cap C $ の場合は、適応策として救急搬送時間を短縮することにより、このリスクを低減することができるだろう。しかしながら、 $ A \cap B \cap C $ である熱中症の患者数は統計データの制約から直接的に知ることはできない。そこで、任意の個人が救急搬送されたときに心肺停止状態であるかはその個人が熱中症であるかと独立であると仮定し、次式が成り立つものとする。

$$ P(C\mid A)=P(C\mid A\cap B) $$

条件付き確率の定義を用いて式(4-1)を変形すると、次式が得られる。

$$ P(A\cap B\cap C)=\frac{P(A\cap B)\cdot P(A\cap C)}{P(A)}\equiv\lambda $$

式(4-2)の右辺の各項は、総務省消防庁による統計データから推定することができる。また、 $ P(A\cap B) $ は温暖化によって上昇すると予想されるが、その将来予測値は本プロジェクトの他サブ課題の研究成果から推定することが可能である。以下、式(4-2)の値を $ \lambda $ とおく。当然のことながら、温暖化によって $ P(A\cap B) $ が上昇するとすれば、 $ \lambda $ は大きな値をとる。

救急搬送された心肺停止傷病者（ $ A\cap C $ の場合）の死亡確率 $ p(t) $ は、総務省消防庁のウツタイン統計データから救急搬送時間 t の関数として推定することができる。また、熱中症にかかり心肺停止状態となって救急搬送される場合とは別に死亡する確率を $ \delta $ によりまとめる。以上から、任意の個人が死亡する確率 $ v(t,\lambda) $ は、次のように表すことができる。

$$ \nu(t,\lambda)=\delta+\lambda p(t) $$

救急搬送時間は熱中症以外の症例により救急搬送される場合の死亡確率にも影響を与えるが、ここでは温暖化による熱中症の適応策として救急搬送時間の短縮を検討することから、救急搬送時間の短縮が熱中症で救急搬送される心肺停止傷病者に対してのみ影響があるものとする。したがって、δは定数であると仮定し、現時点における死亡確率ν⁰、熱中症かつ心肺停止状態となり搬送時間される確率λ⁰、搬送時間t⁰を利用して、式(4-3)より以下のように定める。
$$ \delta\equiv\nu^{0}-\lambda^{0}p(t^{0}) $$

式(4-4)を式(4-3)に代入すると、次式が得られる。

$$ \nu(t,\lambda)=\nu^{0}-\lambda^{0}p(t^{0})+\lambda p(t) $$

式(4-5)より、温暖化によるλの上昇は死亡確率を上昇させ、救急搬送時間の短縮による $ p(t) $ の低下は死亡確率を低下させることが確かめられる。

次に、死亡確率の変化による被害を定義する。代表的個人について、死亡する場合の効用はゼロ、生存する場合の効用は相対的危険回避度一定の効用関数により表されるものとする。このとき、代表的個人の期待効用は次のように表すことができる。ただし、cは一人当たりの消費額、θは相対的危険回避度を表す。

$$ Eu=(1-\nu(t,\lambda))\frac{c^{1-\theta}-1}{1-\theta} $$

等価変分の概念に基づき、 $ (t^{0},\lambda^{0}) $ が任意の $ (t,\lambda) $ に変化することによる被害（負の等価変分）を $ D(t,\lambda) $ とし、以下のように定義する。これは、代表的個人の期待効用レベルで、ある死亡確率の上昇と等価となる所得の減少分を意味している。

$$ (1-\nu(t^{0},\lambda^{0}))\frac{(c-D(t,\lambda))^{1-\theta}-1}{1-\theta}=(1-\nu(t,\lambda))\frac{c^{1-\theta}-1}{1-\theta} $$

これを整理すると、次式が得られる。

$$ D(t,\lambda)=c-[\{1-f(t,\lambda)\}c^{1-\theta}+f(t,\lambda)]^{1/(1-\theta)} $$

$$ f(t,\lambda)=\frac{\lambda p(t)-\lambda^{0}p(t^{0})}{1-\nu^{0}} $$

式(4-8)から温暖化による被害や適応策による便益を計測することができる。適応策を行わない場合の被害額は、温暖化が発現した状態を上付き文字の「1」で表すと、 $ D(t^{0},\lambda^{1}) $ となる。一方、温暖化の発現とあわせて適応策がとられた場合の被害額は $ D(t^{1},\lambda^{1}) $ となり、適応策の便益は、被害の減少分を表現した $ B=D(t^{0},\lambda^{1})-D(t^{1},\lambda^{1}) $ となる。

## （３）ブナ林衰退に対する適応政策の設定と効果分析方法

ブナ林衰退に対する適応政策として、S-8プロジェクトのサブテーマS-8-1(5)によって設定された「植生保護区の拡大」を想定する $ ^{2)} $ 。温暖化によりブナ林の潜在生育域が変化するため、現在の保護区が将来の潜在生育域をどの程度カバーするかが重要である。温暖化による潜在生育域と保護区との「ズレ」を保護区の拡大・追加でできるだけ小さくしようという対策、すなわち将来条件下で保護区外となる潜在生育域を保護区に加える方策を適応政策とした。新たな地域を保護区に加える場合が適応あり、従来の保護区を変更しない場合が適応なしである。

そして、サブサブテーマ①で精緻化した温暖化影響経済評価モデル³を用いて本プロジェクトのサブテーマS-8-1(1)(5)から提供された温暖化影響（温暖化または適応策）によるブナ潜在生育域の物理的な変化量を経済的に評価する。ここで、提供されたブナ潜在生育域の物理量は、都道府県
別「2000年現在面積」および都道府県別・代表濃度経路RCPシナリオ別（2.6、4.5、8.5）・気候モデル別（MIROC、MRI、GFDL、HadGEM2-ES）「2081-2100年将来推計面積」であるが、他の温暖化影響項目の経済評価に合わせ、気候モデルについてはMIROCを選択する。

## 4 ．結果及び考察

## （１）砂浜侵食に対する適応政策の効果分析結果

図1(9)④-1および図1(9)④-2は、それぞれ2031-2050年および2081-2100年における仮想的な養浜事業の費用便益比を都道府県別に計測したものである。なお、赤色で示されている都道府県は、養浜事業の費用便益比が1を超えることを意味する。2031～2050年における仮想的な養浜事業の費用便益比が1を超える都道府県は、RCP2.6とRCP4.5では見当たらず、RCP8.5では神奈川県が該当する。2081～2100年では、RCP2.6とRCP4.5では神奈川県、大阪府、広島県、佐賀県、熊本県が該当し、RCP8.5ではさらに富山県、和歌山県、岡山県が加わる。

しかし、サブサブテーマ②で述べたように、本研究における事業効果とはレクリエーション利用価値に限定しているため、利用価値と非利用価値を含んだ便益または被害の算定には至っていない。また、砂浜の侵食が進行することで、波浪等による二次被害が多発化するといわれており、今回の算定にはその被害を考慮していない。以上より、本研究は砂浜の限定した価値に基づく簡易的なシミュレーションであるため、非利用価値や二次被害等を考慮すると、上記の県以外にも費用対効果が1を超える地域が存在する可能性は十分あることを指摘しておきたい。

図1(9)④-1 2031-2050年における仮想的な養浜事業の費用便益比

図1(9)④-2 2081-2100年における仮想的な養浜事業の費用便益比

## （２）熱中症死亡に対する適応政策の効果分析結果
図 1(9)④-3 および図 1(9)④-4 は、1981-2000 年を基準として、それぞれ 2031-2050 年および 2081-2100 年における「温暖化による熱中症死亡者数増加の年被害」と「適応策による救急搬送時間短縮の年便益」を都道府県別に計測したものである。ただし、熱中症搬送者数以外はデータの入手可能性と整合性から 2008 年時点のものを基準としている。被害額に関しては、いずれの将来時点においても、都市部において大きく、また、北日本であるからといって被害額が相対的に小さいわけではないことがわかる。つねに東京都の被害が最も大きく、2031-2050 年時点では適応策なしの場合 80.3 億円/年、2081-2100 年時点では同 303.4 億円/年である。全国計では、2031-2050 年時点では適応策なしの場合 677.4 億円/年、2081-2100 年時点では同 2525.3 億円/年であり、50 年間で約 4 倍となる。

適応策としては、救急搬送時間を33分（2008年時点の全国平均値）から23分に10分短縮させる政策を想定した。その便益は、都道府県別に見ると、年間数千万円～数億円程度であり、決して大きくない。全国合計でも、2031-2050年時点では適応策なしの場合39.6億円/年、2081-2100年時点では同91.4億円/年程度である。このことから、コストがかからないソフト面での救急医療体制の整備によって救急搬送時間を短縮することが効率性の観点からは有効であろうと考えられる。ただし、救急搬送時間の短縮が熱中症以外の症例の場合にも便益をもたらすことを考慮すべきであることは言うまでもない。

図 1(9)④-3 2031-2050 年における「温暖化による被害」と「適応策による便益」

図1(9)④-4 2081-2100年における「温暖化による被害」と「適応策による便益」

## （３）ブナ林衰退に対する適応政策の効果分析結果

適応策による「ブナ林の非利用価値」の年便益（都道府県別・RCPシナリオ別）は図1(9)④-5に示すとおりである。便益が最も小さいRCP8.5シナリオと最も大きいRCP2.6シナリオを比較す
ると、1,433.0 億円/年～4,017.1 億円/年と算定された。都道府県別に見ると、図1(9)④-5より、RCP8.5シナリオでは北海道（394.7 億円/年）、山形県（160.7 億円/年）、岩手県（153.0 億円/年）の順であるが、RCP2.6シナリオでは北海道（502.2 億円/年）、山形県（402.8 億円/年）、新潟県（387.3 億円/年）の順であることがわかる。ここで、RCPシナリオ別の「被害の大小関係」と「便益の大小関係」が逆転した理由は、RCPが大きくなるにしたがって温暖化の被害は大きくなるが、適応策の効果は逆に小さくなるためである。

適応策による「白神山地ブナ林のレクリエーション価値」の年便益（都道府県別・RCPシナリオ別）は図1(9)④-6に示すとおりである。同様に、RCP8.5シナリオとRCP2.6シナリオを比較すると、203.05億円/年～729.47億円/年と算定された。都道府県別に見ると、図1(9)④-6より、RCP8.5シナリオでは青森県（86.10億円/年）、秋田県（56.84億円/年）、岩手県（14.87億円/年）の順であり、RCP2.6シナリオでも青森県（309.32億円/年）、秋田県（204.20億円/年）、岩手県（53.42億円/年）の順であることがわかる。なお、レクリエーション価値については、被害と同様に白神山地の地元で大きな便益が見られるが、訪問者数の多さから東京都（26.17億円/年）を中心とする関東地方での便益も見逃せない。一方、適応策として想定される「保護区」の考え方が「人間社会からの隔離」であるならば、ブナ林は保健休養機能（レクリエーションの提供など）を失い、その結果としてレクリエーション価値が失われることになる。また、都市的土地利用区域を保護区に指定する場合には土地の機会費用が失われることになる。したがって、適応策の妥当性については、個々の区域における費用便益分析に基づいて判断する必要がある。

図 1(9)④-5 適応策によるブナ林の非利用価値の年便益（2081-2100 年）

図 1(9)④-6 適応策による白神山地ブナ林のレクリエーション価値の年便益（2081-2100 年）
## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

温暖化適応政策は他の社会資本整備事業と同様に費用便益分析の対象となりうるが、その便益計測が必ずしも容易ではなかったが、本研究により砂浜侵食対策・熱中症対策・ブナ林衰退対策の便益計測が容易になった。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

公共事業評価の対象となる適応政策の経済評価について、本研究で開発された効果分析方法の活用が見込まれる。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。

## 7 ．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い。

## <査読付論文に準ずる成果発表>

1) 西岡秀三、植田和弘、森杉壽芳(監修)、損害保険ジャパン、損保ジャパン環境財団、損保ジャパン日本興亜リスクマネジメント(編著)：気候変動リスクとどう向き合うか：企業・行政・市民の賢い適応、きんざい、70-84(2014)

「2-4 災害費用をどう見積もるべきか—成長論を適用した新しい定義と計測の提案(執筆担当：森杉壽芳)」

2) H. MORISUGI and M. MORISUGI: Proceedings of the 52nd European Congress of the Regional Science Association International, Ordinary Session, 52 (USB Memory), 1-13 (2012) “Definition and Measurement of Natural Disaster Damage Cost by Ramsey Growth Model”

3) H. MORISUGI and N. SAKAMOTO: Proceedings of the 53rd European Congress of the Regional Science Association International, Ordinary Session, 53 (USB Memory), 1-26 (2013)

“Mortality Risk Reduction Benefit Measurement by Overlapping Generations Model”

## くその他誌上発表（査読なし）>

1）東山洋平、森杉壽芳、福田敦：土木計画学研究・講演集、47 (CD-ROM), 1-7 (2013)

「多地域動学的CGEによる新幹線・高速道路の整備効果の計測」
## （2） 口頭発表（学会等）

1) H. MORISUGI and M. MORISUGI: The 52nd European Congress of the Regional Science Association International, Bratislava, Slovakia (2012)

“Definition and Measurement of Natural Disaster Damage Cost by Ramsey Growth Model”

2) H. MORISUGI and N. SAKAMOTO: The 53rd European Congress of the Regional Science Association International, Palermo, Italy (2013)

“Mortality Risk Reduction Benefit Measurement by Overlapping Generations Model”

3) H. MORISUGI and N. SAKAMOTO: 2013年度日本应用経済学会秋季大会 (2013) "Mortality Risk Reduction Benefit Measurement by Overlapping Generations Model"

4）東山洋平、森杉壽芳、福田敦：第47回土木計画学研究発表会 (2013)「多地域動学的CGEによる新幹線・高速道路の整備効果の計測」

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）「国民との科学・技術対話」の実施

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1）佐尾博志、森杉雅史、大野栄治、坂本直樹、中鳶一憲、森杉壽芳：土木学会論文集G(環境)、69, 5, I_249-I_257, (2013)

「気候変動による砂浜侵食の地域別被害計測並びに適応政策の検討」

2) 森林総合研究所 : S-8 地球温暖化「日本への影響」－新たなシナリオに基づく総合的影響予測と適応策－(2014)

「S-8-1(5) 地球温暖化が日本を含む東アジアの自然植生に及ぼす影響の定量的評価」

3) 森龍太、今井海里、大野栄治、森杉雅史：土木学会論文集G(環境)、70, 5, I_31-I_41 (2014)「温暖化による世界自然遺産への影響分析－仮想行動法によるレクリエーション価値の変化の推計－」
# Regional and Sectoral Structure of Benefits and Costs of Climate Change Adaptation Policies

Principal Investigator: Eiji OHNO

Institution:

Meijo University

4-3-3 Nijigaoka, Kani-City, Gifu 509-0261, JAPAN

Tel: +81-574-69-0132 / Fax: +81-574-69-0155

E-mail: ohnoeiji@meijo-u.ac.jp

Cooperated by: Tohoku Bunka Gakuen University, University of Hyogo, Japan Research Institute

## [Abstract]

Key Words: Flood, Coastal Erosion, Fagus Crenata Forests, Heat Stroke, Recreational Value. Non-use Value, Value of Statistical Life, Contingent Valuation Method, Travel Cost Method, Spatial Computable General Equilibrium

The aim of this research is to investigate regional and sectoral structure of damage costs due to climate change and benefits of adaptation policies with some economic evaluation methods. There are 4 separate fields in this study, namely, Fagus crenata forests, heat stroke, coastal erosion, and flood.

Firstly, to evaluate the use value and the non-use value of native Fagus crenata forests in Shirakami-Sanchi, we have established a model using the CVM which is theoretically consistent with the TCM. The result shows that the non-use value is 1,028 yen/year/visitor, and that the use value is estimated from 2,666 to 11,154 yen/year/visitor.

Secondly, to estimate the damage cost of heat stroke, we have conducted questionnaire which asks citizens' WTP for a hypothetical policy providing reduction of one’s mortality risk. The WTP for reducing the mortality risk from the future level (1.0/100,000) to the recent level (0.3/100,000) is 1,592 yen/year/person, while the VSL is 227.42 million yen/person.

Thirdly, by the SCGE model, these seashores are estimated to produce recreational value of 102.81 billion yen/year in consumer’s surplus term. Under the climate scenario of MIROC5, about 38% of total coastal area will reduce in 2081-2100. The nationwide damage cost due to coastal erosion in 2081-2100 is estimated between 29.98 billion yen/year (-28.8%) and 48.34 billion yen/year (-46.5%). Additionally, we also evaluate the benefit of hypothetical adaptation policy that is assumed to enable us to bring the coastal condition back to original state with cost of 18,276 yen/m², but only a limited regions show the project efficient in the meaning of B/C.

Fourthly, the SCGE model developed here has been also advanced to the DSCGE