環境研究総合推進費による研究（地球環境研究）

３．地球の温暖化影響・対策に関する研究

〔担当者〕

〔目　的〕
　地球温暖化問題の未解明点は大きく３つある。第一は，地球温暖化のメカニズムであり，大気中の温室効果ガス濃度の変化とそれによる地球の気候変動の仕組みについて，多くの不確実な点が残されている。第二は，地球温暖化の防止対策についてであり，各種の対策技術や政策の有効性を評価する上で，関連する技術システムや社会経済システムの体系的解明とそのモデル化が必要不可欠になってきている。第三は，地球温暖化の影響であり，気候変動やそれに伴う自然条件の変化によって，自然環境や社会経済にどのような影響が生じるかについて，不解明な点が多く残されている。本研究プロジェクトは，地球温暖化の影響と対策，すなわち，第二と第三の未解明点について，現地調査，実験，データ解析，モデリング，具体的なシステム設計等を通じて，総合的に明らかにすることを目的としている。

〔内　容〕
　平成１０年度においては，次の８つの研究を実施した。
（１）地球温暖化の防止対策に関する研究
　１）予測モデルの開発：中国，インド，韓国の研究所と共同して，温暖化対策メニューを検討するとともに，普及版ＡＩＭモデルを開発した。また国際プログラムを通じて，京都議定書による経済影響を分析した。
　２）メタン等の対策技術の開発：メタンガスや亜酸化窒素の排出を削減するため，生活廃水対策及び湿地帯からのＣＨ４発生抑制手法について検討した。
　３）温室効果ガス排出源・吸収源の研究：ＣＯＰ３において取り上げられた温室効果削減対策ガスの排出・吸収目録を改善するための提案について検討した。
　４）都市圏の温暖化防止対策技術の研究：熱要素を配慮した都市システムの設定を行うとともに，未利用エネルギーの利用によって期待できる省エネルギー量及び二酸化炭素削減の推計を行った。
　５）低環境負荷型都市交通手段の研究：次世代型電気自動車の走行試験を行うとともに，低環境負荷型交通システムの検討を行った。
（２）地球温暖化の影響に関する研究
　１）植物影響の研究：エルニーニョ年とラニーニャ年におけるソメイヨシノの開花日，雪害を解析するとともに，中国における温暖化による植生気候を検討した。
　２）健康影響の研究：気候変動の直接的・間接的影響を推計するため，夏季の温熱ストレス分析，猛暑の影響解明のための疫学調査，デング熱流行にかかわる諸要因解明のための調査を実施した。
　３）社会経済的影響の研究：１９９４年，１９９５年の夏の猛暑時の影響，温暖化の日本への分野別影響に関する成果をもとに，温暖化の影響検出の指標についての検討を行った。

〔成　果〕
（１）地球温暖化防止対策技術の総合評価に関する研究
　１）アジア太平洋地域における温暖化対策統合評価モデル（ＡＩＭ）の適用と改良に関する途上国等共同研究
　ＡＩＭは，温室効果ガスの排出・気候変化・その影響といった一連のプロセスを統合して分析できる「統合評価モデル」である。この統合モデルは，各国や地域の経済活動と地球規模の気候変化を結びつけて検討できるだけでなく，地球規模の気候変化が国や地域の社会経済にどのような影響を及ぼすかについても検討できるため，各種の対策を総合的に評価することが可能である。
　本年度は，アジア地域の４つの研究機関と共同して，ＡＩＭ国別モデルを用いた影響のシミュレーションケースをさらに増やし，各国の問題を明確化するとともに対策メニューを体系的にデザインした。これらの機関は，中国エネルギー研究所，韓国エネルギー経済研究院及びサンミュン大学，及びインド経営研究所である。また，日本モデルを最新のデータによって更新，改良し，エネルギー技術の進展が二酸化炭素排出量削減に及ぼす効果を分析するとともに，各種の経済的手段の基での二酸化炭素排出の削減可能性について検討した。さらに，リサイクルによる脱マテリアル化とそれに伴うマクロ経済影響を分析するモデルの開発に着手した。
　また，エネルギー需要の変化，エネルギー技術シェア，省エネルギー技術の導入効果等の分析が簡単に行えるようにするために，ＡＩＭ／排出モデルを簡略化した普及版ＡＩＭモデルの第一次バージョンを完成させた。さらに，ＡＩＭ／世界モデルを改良して，ＩＰＣＣシナリオの定量化を行うとともに，対策の導入による気候安定化シナリオをシミュレートして，地域及び地球全体の排出量や影響を推定した。特に土地利用モデルについては，新たな世界モデルを開発した。一方，国際共同プログラムに参加して種々の分析を行った。国際応用解析研究所（ＩＩＡＳＡ）と共同して，温室効果ガス排出量を推定するための土地利用変化モデルを改良した。また，温室効果ガス排出シナリオをＩＰＣＣのプロジェクトを通じて比較評価し，さらにエネルギー・モデリング・フォーラム及びＯＥＣＤのプロジェクトを通じて京都議定書の経済影響，限界費用，排出権取引価格などを比較評価した。また，エコアジア・プロジェクトにおいて，最新のデータをもとにエネルギー消費量，硫黄酸化物排出量，二酸化炭素排出量，土地利用の変化等の予測を修正した。
　なお，以上の研究成果を基に，アジア地域の共同研究者が一同に会した国際ワークショップを開催するとともに，アジア太平洋ネットワーク・プログラムの一環として，ＡＩＭモデル普及のためのトレーニングを中国及びインドで実施した。
　２）地球温暖化抑制のためのＣＨ４，Ｎ２Ｏの対策技術開発と評価に関する研究
　ＣＨ４，Ｎ２Ｏ抑制のための生活系排水のバイオ・エコエンジニアリングシステムによる対策技術および東北アジア地域におけるＣＨ４，Ｎ２Ｏ抑制のための汚水・汚泥の適正処理技術の確立を目的として，これからさらに温室効果ガスの発生量の増加が予想される小規模生活排水処理施設への対応，畜産排水などの高濃度排水処理施設等のバイオエンジニアリングシステムおよび生活系排水等の汚濁水の流入する湿地帯をはじめとするエコエンジニアリングシステムの最適システム化の検討を推進した。　生活排水対策としてはこれまでのＣＨ４，Ｎ２Ｏ抑制試験の知見をもとに生活排水のみならず畜産排水等での生物学的窒素除去に対する操作条件の最適化のためにＮ２Ｏ発生を考慮したモデルの構築を図るための実験的な解析を行った。これにより，Ｎ２Ｏの生成は負荷条件および嫌気・好気の運転条件の変動によるアンモニア酸化活性と亜硝酸酸化活性との差に大きく依存することが，また，これらに対する水温の影響が非常に大きなことが明らかになった。さらに脱窒時においては微量のＣｕ２＋の添加がＮ２Ｏ放出抑制に非常に効果的であることが示された。また，湿地帯からのＣＨ４発生抑制手 法については，実際の湿地から単離し，集積培養したメタン酸化細菌の生態系での活用を図る上で重要な，これらのメタン酸化活性を明らかにした。さらに湿地からのＮ２Ｏ放出特性を検討し，植生の違いの放出量に対する影響が示された。なお，東北アジア地域での温室効果ガス発生抑制手法としては，これまで大きなＮ２Ｏ放出源となり得ると考えられたこれらの地域に広く適用されている土壌処理方式について，これまでの実験結果をもとに，排水からの窒素・リン除去も考慮した省エネルギー型２段式の実証化に向けた装置を設計，設置し，Ｎ２Ｏの放出抑制のみならず，窒素・リン除去に関しても有効な手法であることが明らかになった。
　３）温室効果ガスの人為的な排出源・吸収源に関する研究
　ＣＯＰ３において，ＣＯ２，ＣＨ４，Ｎ２Ｏ，ＨＦＣ，ＰＦＣ，ＳＦ６が温室効果削減対象ガスとなり，２００８〜２０１２年を目標期間とする削減目標が設定された。本研究では温室効果ガスに係るデータを集約し，排出係数，排出・吸収源のアクティビティ，より適切な推計手法などの各事項について我が国の温室効果ガス等の排出吸収目録を改善するために，現状において特に知見が不十分と考えられるガスおよびカテゴリーについて具体的な改善方法の提案を行うための検討を行った。その結果，我が国の現状の目録についてはエネルギー・農業・廃棄物等のすべての分野においてＣＨ４，Ｎ２Ｏの推計精度が著しく低いことが明らかになった。特に，廃棄物の埋立，家畜の糞尿管理および下水処理に伴うＣＨ４，Ｎ２Ｏについては推計精度のみならず，推計範囲が非常に狭く，当該分野での今後の研究の重点化の必要性が示された。一方，燃料燃焼からのＮ２Ｏおよび水田からのＣＨ４についてはＩＰＣＣガイドラインへ提言可能な排出係数が得られつつあるものと判断された。ＨＦＣ，ＰＦＣ，ＳＦ６については工業プロセスからの排出が主であるが，これまではポテンシャル排出量による推計で あり，今後は各生産工程等からの排出実態を基にした推計が必要であることが示された。また，我が国の森林のＣＯ２吸収量の推計については森林面積の誤差，蓄積量の誤差，幹材積から炭素量への変換時の誤差の大きさが指摘され，今後の研究課題として示された。さらに，アジア地域の開発途上国においては我が国の推計手法をそのまま適用することが困難な分野が多いものの，我が国の研究者が核となった密接な連携により推計精度が確保される可能性が示された。
　４）都市圏の資源・エネルギー循環と都市構造にかかわる温暖化防止対策技術に関する研究
　本調査の目的は，都市静脈系未利用エネルギーのうち，賦存熱量等の観点から有望と考えられる河川水，下水の温度差エネルギーおよび清掃工場廃熱の未利用エネルギーを対象にその利用可能量と省エネルギー性をライフサイクル的視点から明らかとすることにある。このため，総合的な省エネルギー効果の推計を目指して事例研究を行った。
　東京都都市部より業務地区と居住地区を事例研究の対象エリアとして想定し，土地・建物状況，人口・産業構成などの基本データを作成するとともに，同エリアにおけるエネルギー需要に関して，利用用途別・月別・時間帯別の推計を行った。
　対象地区におけるごみや下水の排出量等について調査し，未利用エネルギーの賦存量（ごみの焼却廃熱の賦存熱量，下水・河川水温度差エネルギーの利用可能熱量）を推計した。
　未利用エネルギー利用技術のモデル化により仮想的なエネルギーシステムを構築し，システムのエネルギー収支を定量的に評価することでその運用段階におけるエネルギー消費量を明らかとするとともに，その建設段階における投入エネルギー量を併せて推計することでインベントリーデータの作成を行った。
　以上総合的に考慮し，事例研究対象地区における熱需要に配慮した仮想システムの設定を行うとともに，併せて比較基準としての従来型（未利用エネルギー非活用型）システムを設定し，未利用エネルギーの利用によって期待できる省エネルギー量及び二酸化炭素削減量の推計を行った。
　５）低環境負荷型都市交通手段に関する研究
　次世代型電気自動車の普及に当たっての問題の解明とその対応策に関する研究では，平成８年度に開発した電気自動車を一つの試験車として取り上げ，次世代型電気駆動自動車の普及を想定した場合に発生するであろう様々な問題点を明らかにするとともに，その対応策を提示することを目的としている。次世代型電気駆動自動車の普及に当たっては，まず車の実利用時の走行性能を明らかにし，つぎにその性能に合致した利用実態を見いだし，その分野に導入するための方策を検討することが必要である。そこで，試験車の走行性能を見極めるために，テストコースおよびシャシダイナモメータ上で走行試験を行った。さらに，前年度一部開発を完了していた電気駆動自動車用性能評価システム（基本計測版）に，多次元データ収集および電池性能評価を可能とするモジュールの開発と追加を行い，より総合的な電気駆動自動車の性能評価が可能なようにシステムを改修した。また，低環境負荷目標達成のための都市交通システムの再構築に関する研究においては，交通部門からの近年の二酸化炭素排出量の増加要因を解明するとともに，ＯＥＣＤ／ＥＳＴプロジェクトへの参加を通して低環境負荷型交通シ ステムの国内外の施策事例の収集を行うとともに，施策の効果を推計するためのモデルについて，その構造設計を行った。
（２）地球温暖化の影響に関する研究
　１）アジア太平洋地域における地球温暖化の局地植生への影響とその保全に関する研究
　エルニーニョ年とラニーニャ年におけるソメイヨシノの開花日の解析を行った結果，エルニーニョ年には開花が早まる傾向があり，この傾向は北緯３８°以南で顕著であること等が明らかになった。また，エルニーニョ年とラニーニャ年における雪害を解析した結果，エルニーニョ年ではラニーニャ年に比べ，雪害の発生件数が１桁少ない傾向があること，森林の雪害面積はエルニーニョ年に大きくなること等が明らかになった。さらに，気象研究所で開発された大気大循環モデル（ＭＲＩ−ＣＧＣＭ）を用いて，西部乾燥域を除く中国全土の５０〜１００年後の温暖化による植生気候を検討した結果，ＩＰＣＣ報告の予想値（約２度）よりも，本地域の温暖化による年平均気温の増加は大きかった。１００年後の「暖かさ指数」や「有効積算気温」の増加率は南部では絶対値は大きいものの約１０％の増加しか認められないが，北部では約５０％もの温暖化影響が予想された。また，中国の主要樹木４種類を用いて，温度，水ストレス（相対湿度），ＣＯ２濃度の変化に対する生長や水利用効率の反応を環境制御室を用いて実験した。その結果，４種の樹木の環境要因に対する反応は異なり，生育地の環境条 件の変化によっては，その影響により，主要樹木の生育，ひいては樹種構成に影響が起きることが予想された。
　２）地球温暖化によるアジア太平洋域社会集団に対する影響と適応に関する研究
　気候変動の直接的間接的影響を推計するため，夏季の温熱ストレスの分析，猛暑の影響解明のための疫学調査，デング熱流行にかかわる諸要解明のための調査を実施した。
　暑熱による感染防御能への影響についてはモデル実験を実施し，ウイルス抗原に対する有意な低位が認められた。一方，循環系への影響に関しても，今後詳細な検討を必要とするが，脳血液循環系の機能低下が予想され，社会集団における感染症や循環系への影響が示唆される実験結果が得られた。
　猛暑の影響を解明するための疫学調査において内分泌系や感染防御系への影響の解析と循環系疾患の発生動向の解析を行った結果，気温と内分泌系疾患の間には明確な相関関係が見いだされ，閾値温度を越えると患者数が指数関数的に増加する結果が得られた。また，救急患者の中で肺炎患者の発生と気温との関係について解析した結果，肺炎患者の発生と気温の間には明確な相関関係が見いだされ，閾値温度を越える熱ストレス下では患者数が指数関数的に増加する結果が得られた。また，循環系障害のひとつである脳梗塞についても，救急患者の発生数と気温との関係を解析したところ，脳梗塞患者の発生数も閾値温度を越える熱ストレス下で指数関数的に増加する結果が得られた。脳血管系の疾患については，気温の低い日に患者数が多い傾向が認められているが，暑熱の著しい日にも脳血管系の患者数が増加することが明らかとなり，循環系が夏季の高温に強く影響され社会集団の健康リスクを考える上で注目する必要のあることが判明した。
　デング熱流行にかかわる諸要因解明のための調査においては，過去の流行に関する資料の収集解析とともに，現地研究機関と協力して気温と媒介蚊の成長，生存との関係解明のための調査研究（野外実験並びに実験室実験）を実施した。
　中国海南省，北部タイ（チェンマイ市周辺）において，デング熱媒介蚊の発生状況調査を実施し，環境要因との関連を解析した。
　また，中国南部から６０地区を選び，過去１０年間の気象データ（気温，降雨量他），デング熱患者発生数，デング熱媒介蚊（ネッタイシマカ，ヒトスジシマカ）生息密度等に関する各種データを収集・解析した。収集データの解析により，デング熱媒介蚊の発生消長並びにデング熱発生は，気温，降水量と密接な関係のあることが明らかになった。現在デング熱発生の閾値温度について解析中である。
　３）温暖化の社会・経済的影響の評価と検出に関する研究
　本研究は，１９９４年及び１９９５年の夏の猛暑の実態を気象データをもとに解析するとともに，社会・経済活動に与えた影響及びその対応について広範囲に情報を収集し，猛暑と影響の因果関係を明らかにし，さらに日本の温暖化影響に関する研究の知見を分野ごとに体系的にレビューし，温暖化の影響とその検知に資する指標と体系化を行い，指標を用いた影響の検出について検討を行うことを目的としている。
　最終年度においては，これまでの１９９４年，１９９５年の夏の猛暑時の影響，温暖化の日本への分野別影響に関する成果をもとに，温暖化の影響検出の指標についての検討を行った。温暖化影響の検出の手法について，気温を用いた温暖化検出の手法を参考にして検討した。生物季節を対象とした傾向変動のマン検定を用いた方法，湖沼水質を対象とした隣接年比較を行う方法を考案し，具体的事例に適用した。その結果，桜，梅などの開花日，満開日が地域的には相違があるが，全般的に早まる傾向にあること。しかし樹種によって傾向が異なるが，典型的な温暖化の現象である気温上昇のみでは表すことができない総合的な温暖化検出の指標となることがわかった。また隣接年比較法を霞ヶ浦に適用した結果，１度気温が上昇すると，化学的酸素要求量（ＣＯＤ）で約１ｐｐｍ上昇することがわかった。これらの事例と，諸外国における温暖化検出の研究事例をもとに，温暖化検出の指標の体系の提案を行った。
〔発　表〕Ａ−７〜１０，Ｂ−４， ５， ７， ８， １４， １５， １８， ３２， ３４， ４０， ５９， １５０， １５１， Ｃ−２６， ２７， ２９〜３１， ３８〜５０， Ｅ−５， Ｈ−４， ５， ａ−１２〜１８， ６４〜６８， ｂ−８， １１， １８〜２０， ３１〜３３， ８０， ８３， １４２〜１４９， ２４２， ２４３， ２４５， ２４６， ２５３， ｃ−２２， ２６， ２８， ３４， ３５〜３６