CO2濃度の上昇による気候変動の影響への対策方法としての緩和策・適応策の重要性

CO2濃度の上昇による気候変動の影響への対策方法としての緩和策・適応策の重要性
1) CO2濃度は何を示し、どのように計測されるのか

CO2(二酸化炭素)とは海、土、大気、岩石や生物圏で交換される、生物が生存するために不可欠な物質です。植物等の独立栄養生物は太陽エネルギーを利用して、光合成によって大気中の二酸化炭素と水から炭水化物を生成します。その他の従属栄養生物は、主要なエネルギー源を光合成に由来する炭水化物に依存して生きています。

本文ではこのCO2が大気中に増えてしまうことの影響と、その対策方法である緩和策・適応策の現在における重要性について述べます。

2007年、アル・ゴア米副大統領とIPCC(国連気候変動に関する政府間パネル;英Intergovernmental Panel on Climate Change)は「人為的に起こる地球温暖化の認知を高めた」ことを受賞理由としてのノーベル平和賞を受賞しました。その認知のきっかけとなったアル・ゴアのプレゼンテーションを映画化した『不都合な真実』は2006年に米アカデミー賞で長編ドキュメンタリー映画賞を受賞し、大変有名な映画となりました。映画では、米ハワイのマウナロア山で観測されているCO2濃度と共に、気温が季節変化を繰り返しながら数十年かけて上昇するシーンがあります。中でも、CO2濃度と気温が急激に上昇していくグラフ・アニメーションが目に焼き付いている方も多くいらっしゃるのではないでしょうか。長年のデータから読み解いた、産業革命以降の地球の姿を表したシーンです。

この地球温暖化をもたらす数種類のガスをまとめて温室効果ガスと呼びます。この受賞以降、CO2は温室効果ガスの代表格として悪者のように扱われています。

温室効果ガスとしてのCO2の特性は次の2点です。

1点目はCO2が大気を温めるという特性です。CO2はその分子の形から4.26μmと14.99μmという細かさの波長域の赤外線を吸収し、放射する特性を持っています1。この特性をもつCO2が大気中に増える(CO2濃度が高くなる)と、太陽や地球上の熱源から放射される赤外線が増え、多くの赤外線が反射している大気になります。赤外線の量が多い(強度が上がる)ほど物質はより高い温度になるため、大気も暖かい状態になります。そのため、CO2濃度が高くなると、赤外線がたくさん反射されて大気も温まり、温暖化します。度合い云々はありますが、この特性は懐疑派と呼ばれる方も否定していません。2

2点目は、CO2はそのほかの温室効果ガスに比べて寿命が長いため、一度大気中に放出されてしまうとなかなか消滅しないという特性です。CO2の寿命というのは、すなわちCO2が反応として他の物質に変わることを意味します。

例えば他の温室効果ガスであるメタン(CH4)は主に大気中のOHラジカルという物質と反応して別の物質に分解されます。OHラジカルはオゾンや水蒸気のある普通の空気で太陽光さえあればどこでも発生する可能性がありますが、産声を上げた瞬間にその他の物質と結合してしまい消滅します。メタンはどこの大気中でもOHと結合して天命を全うする可能性があり、それゆえ寿命も比較的短いです。

一方、CO2は植物や海、地中に取り込まれて大気中からは消失しますが、人間活動で主に化石燃料を使用したCO2が一度高いところに放出されてしまうと地表面に戻ってきて取り込まれるのに時間がかかります。

そのため、地表面に戻ってきたCO2を取り込むために、植物による吸収プロセスは特に重要です。CO2は植物が増える夏に多く吸収され、これによって季節的にCO2濃度が増減を繰り返します。そのため、国連機関の気候変動枠組条約(UNFCCC)は、化石燃料の使用量を抑制し、吸収源である植物や草原・森林を荒廃から守ることを目的に活動しています。

そしてそのUNFCCCは、どのようなシミュレーションを行ってみても、産業革命以前の世界の平均気温に比べて、2030年から2052年には年間平均気温が1.5℃程度上がってしまうという警鐘を鳴らしています。先進国がそうであったように、どの国も経済的に豊かになるためには、やはり化石燃料等の温室効果ガスを排出する資源をある程度使用する必要があるからです。3

1.5℃の温暖化を防ぐためには大気中のCO2の濃度を減らす必要があるので、その濃度がどの程度かを知っておくべきでしょう。正確なCO2濃度を観測する場所は自然豊かな山の上とされています。都市のような極端に濃度の高いところではなく、排出されたCO2がなるべく大気と混ざり合って拡散した状態の地球上の平均的な濃度を図るためです。最も有名な計測データに、米海洋大気庁(NOAA)や世界気象機関(WMO)が世界中に設置している観測所で計測したデータから、平均値を得て公表されたものがあります。

出典:National Oceanic and Atmospheric Administration Earth System Research Laboratory
Global Monitoring Division
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/ggrn.php?projects%5B%5D=1

一方で、日本から打ち上げられた温室効果ガス観測衛星「いぶき」や、TCCONと呼ばれる観測所ネットワークでは、レーザーを用いて地上から宇宙空間までの平均的なCO2濃度も計測されています。この方法で計測されたCO2濃度をXCO2(カイシーオーツー)濃度と表現し、地上から60km程度までのCO2濃度の平均値をXCO2平均濃度と呼んでいます。単位はppmです。

これらのデータを使用した地球上の大気・海洋循環によるCO2の輸送プロセスも観測やモデルによって日進月歩で明らかになりつつあります。観測したデータをもとに、1.5℃の温度上昇を防ぐために、どのような現象に対して何を為すべきなのか、世界中の研究者が必死に探っています。例えば、欧州環境機関(EEA)や欧州航空安全機関(EASA)などは、航空機によるCO2の温室効果が高いという調査報告を提出しています。そのため欧州や米国では、CO2を排出しない電気飛行機も商用化されつつあり、日本でもJAXAが開発を進めています。

このように、技術の進歩はいつの時代も目覚ましく、私達の環境を守るために尽力を続けています。今後、化石燃料の使用量が0になるだけでなく、大気中のCO2濃度を大規模に減らせるような技術も開発されるかもしれません。しかし、100年後に開発されるかもしれない技術に過度な期待を寄せ、頼り切りになることは許されません。そこで、今できる技術を持ち寄り、人類共通の政策を立て、対策しましょうというのがパリ協定などのUNFCCC等の取り組みなのです。

出典: NASA, NASA Report on the Status of OCO-2 and OCO-3
https://slideplayer.com/slide/10575471/
Flaskが地上計測によるCO2濃度計測、FTSやGOSATなどがXCO2濃度計測