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1 全学共通教育科目 食料 環境問題 Food and Environmental Problem 大気環境問題 Problems on Atmospheric Environment 地球温暖化のメカニズム 影響 対策 畠山史郎 1

2 恐竜の絶滅と地球環境問題 2

3 恐竜の繁栄と絶滅 恐竜の生きていた時代 2 億 5 千万年前 ~6 千 5 百万年前 3

4 恐竜やっぱり隕石で絶滅 12 か国研究チーム結論 約 6550 万年前の白亜紀末に恐竜などが大量絶滅したのは メキシコ ユカタン半島に巨大な隕石が衝突したことが原因と結論づける報告を 東北大など12か国の研究機関による研究チームがまとめ 5 日の科学誌サイエンスに発表した これまでも隕石衝突説が有力視されていたが 異論もあり 論争になっていた いろいろな分野の研究者が集まり 世界 350か所の白亜紀末の地層や 隕石の衝突痕 ( クレーター ) などを詳細に分析 絶滅が起きた時期と 隕石に多く含まれるイリジウムの急増や 衝撃による岩石異常などがみられる時期が 厳密に一致することを確認した チームの計算によると 直径約 10~15キロの隕石が秒速 20キロで当時浅海だった地表に衝突 エネルギーは広島型原爆の約 10 億倍に相当し 大気中に拡散した大量のちりが太陽光を遮断した 光合成を行う植物などが死滅した結果 食物が減少し 恐竜も絶滅に追い込まれたと考えられる 研究チームの後藤和久 東北大助教 ( 惑星科学 ) は 地質学や古生物学などに細分化していた議論を集約させた意義は大きく 恐竜絶滅の原因論争に決着をつける成果 と話している (2010 年 3 月 5 日読売新聞 ) 4

5 エアロゾル ( 粉塵 ) 太陽光の遮断 寒冷化 5

6 一部研究者が唱える火山噴火原因説については 絶滅が起きた時期に火山活動が弱かったことなどから 影響は小さいと退けた 6

7 地球温暖化の現状と 温暖化のメカニズム 7

8 温暖化は起こっており 実際に影響は出ているのか? 8

9 9

10 温暖化に対する誤解石油石炭などの燃焼の熱で温暖化? 10

11 温暖化のメカニズム (1) 11

12 12

13 温室効 果とは? 13

14 地球と温室効果ガスとの熱 ( 赤外線 ) のやりとり (a) もしも温室効果がなかったら地表は太陽エネルギーのみをうけとる ( 矢印の線の太さがエネルギーの量を表す ) (b) 実際は温室効果があるので地表は大気からのエネルギーもうけとる (a) 二酸化炭素分子は 赤外線を吸収するだけでなく放出する (b) 赤外線を吸収 放出する二酸化炭素分子の量が増えれば 地表に届く赤外線は増える 14

15 衛星からの IR スペクトル 15

16 16

17 微量気体による温室効果 濃度 ppm 大気中にとどまっている年数 温室効果による加熱 w/m 2 水蒸気 ~3000 ~100 二酸化炭素 ~50 メタン 1.7 5~ 一酸化二窒素 オゾン 10~100ppb 0.1~ フロン ppb フロン ppb

18 18

19 積雪上の黒色炭素 19

20 20

21 21

22 将来予測 22

23 排出シナリオの道筋は グローバル化するか 地域ブロック化するか の方向と 経済重視か 環境重視か の方向の 4 つに大きく分かれます これらを A1 A2 B1 B2 と呼んでいます A1は高成長型社会で さらに 今後も化石燃料を使い続ける社会 (A1FI: Fossil Intensive 化石燃料集中利用) 非化石燃料や新エネルギー技術( たとえば 太陽エネルギーやバイオマスエネルギー ) を利用する社会 (A1T: non-fossil energy sources) 化石燃料と新エネルギーをバランスよく使う社会 (A1B: Balanced across all sources) の3つに分かれます 23

24 24

25 25

26 このまま二酸化炭素が増え続け温暖化が進行したらどうなるのか? 26

27 27

28 28

29 主要国の二酸化炭素 (CO 2 ) 排出量の推移 29

30 30

31 温暖化の影響 31

32 1) 気温 降水量の変化 CO 2 2 倍 : 地球温暖化の影響 年平均気温 1~2.5 上昇降水量一 5~ 十 10% 変化モンスーンの変化自然災害の増加 2) 海面上昇海面上昇 氾濫域の面積 被災人口 被害資産 1m 2,339km2 410 万人 109 兆円 ( 現在の27 倍 ) ( 同 2.1 倍 ) ( 同 2.0 倍 ) 3) 自然環境 都市環境への影響 1~3.5 の気温上昇 : 生態系への影響等温線が極方向へ約 150~550km 移動高度約 150~550m 移動光化学スモッグ被害域の拡大 32

33 33

34 34

35 光化学オゾン生成に対する温度効果 スモッグチャンバーを用いた実験 (1) 35

36 光化学スモッグチャンバー 36

37 光化学オゾン生成に対する温度効果 プロペン -NOx- 空気系に光照射実験において生成するオゾンと PAN の各温度における濃度変化 実線 :20 一点鎖線 :30 点線 :40 波線 :50 初期条件は [ プロペン ]= 2ppm [NO 2 ]= 2ppm [NO]= 0.26ppm [H 2 O]= 5.8~6.5 Torr 37

38 得られた結論 温度が上がるとオゾン生成の立ち上がりが速くなる 温度が上がると高濃度オゾンが長く持続する したがって高濃度オゾンにさらされる時間が長くなり 地域も拡大する PAN の減少は温度が高いと速くなり 光化学スモッグの被害はオゾン増加と PAN 減少の両方を考慮する必要がある オゾンの最高到達濃度は炭化水素濃度が低いときは温度とともに高くなる 38

39 地球温暖化の影響 ( 続き ) 4) 健康への影響 直接的影響 : 暑熱の健康影響 ( 熱中症の増加など ) 間接的影響 : 熱帯性伝染病 ( マラリア デング熱など ) の拡大 5) 農業 食料生産への影響 国内 : 水稲は東日本で増収 西日本で減収世界 : 食料自給率の低い国では問題 39

40 40

41 41

42 温暖化の対策 42

43 地球温暖化防止を巡る日本の動き 京都会議 (COP3) で 京都議定書 を採択 = 各国ごとに法的拘東力のある2008~12 年の温室 1997 年効果ガスの削減目標を設定 京都メカニズムに合意 エネルギーの使用の合理化に関する法律 ( 省エネ法 ) を改正 =トップランナー方式などを導入 98 年地球温暖化対策の推進に関する法律 ( 地球温暖化対策推進法 ) を制定 = 国 地方公共団体 事業者 国民の責務を明記 省エネ法を改正 = 大規模工場に準ずる大規模オフィスビルなどにエネルギー管理義務 地 2002 年球温暖化対策推進法を改正 = 京都議定書目標達成計画の策定 京都議定書発効 =アメリカ オーストラリアなどが不参加 05 年 EU) 欧州連合域内排出量取引制度 (EU-ETS) が開始日本 ) 京都議定書目標達成計画を閣議決定 クールアース50 を発表 = 世界の温室効果ガス排出量を2050 年までに現状比で半減する 07 年長期目標を提示 京都議定書の第 1 約束期間が開始 (~12 年 ) 08 年洞爺湖サミットの首脳宣言 = 2050 年までに温室効果ガスを半減させる との長期目標を世界全体で 共有 国内排出量取引制度の試行 09 年 2020 年までの温室効果ガス削減の中期目標 = 政府が 05 年比マイナス 15% に決定 コペンハーゲン会議 (COP15) に出席 =2013 年以降の ポスト京都 の枠組みを協議 43

44 京都議定書の骨子 地球温暖化の原因となる 温室効果ガスの一種である二酸化炭素 (CO 2 ) メタン (CH 4 ) 亜酸化窒素 (N 2 O) ハイドロフルオロカーボン類 (HFCs) パーフルオロカーボン類 (PFCs) 六フッ化硫黄 (SF 6 ) について 先進国における削減率を 1990 年を基準として各国別に定め 共同で約束期間内に目標値を達成することが定められた ( ただし 京都議定書第 3 条 7 に基づき各締約国は HFCs PFCs 六フッ化硫黄の基準年として 1995 年を選択できることとされている ) また 京都メカニズム (CDM 排出権取引 (ET) 共同実施 (JI)) や 吸収源活動が盛り込まれている 削減目標 : 京都議定書第 3 条では 2008 年から 2012 年までの期間中に 先進国全体の温室効果ガス 6 種の合計排出量を 1990 年に比べて少なくとも 5% 削減することを目的と定め 続く第 4 条では 各締約国が二酸化炭素とそれに換算した他 5 種以下の排出量について 以下の割当量を超えないよう削減することを求めている ( 詳細は次図 ) 44

45 京都議定書の取り決め 45

46 京都メカニズム クリーンメカニズム (CDM : Clean Development Mechanism ) 先進国が途上国での環境対策に投資し それによって削減された排出量を先進国の目標達成に利用できる制度 排出量 ( 権 ) 取引 (ET : Emissions Trading ) 各国家や各企業ごとに温室効果ガスの排出枠 ( キャップ ) を定め 排出枠が余った国や企業と 排出枠を超えて排出してしまった国や企業との間で取引 ( トレード ) する制度 共同実施 ( JI: Joint Implementation ) 先進国が他の先進国に技術 資金等の支援を行い それによって削減された排出量をそれぞれの国の温室効果ガス排出量の削減分に再配分することができる制度 46

47 排出量取引 ( キャップ アンド トレード ) の仕組み 余った排出枠 排出枠を売却 代金支払い 枠を超過した排出量 排割実出り際枠当のて排ら出れ量たA 国またはA 社 B 国またはB 社 47

48 主要な国 域内排出量取引制度の取り組み状況 48

49 麻生前首相は 2020 年までの二酸化炭素 (CO 2 ) などの温室効果ガス削減の中期目標を 05 年比 15% 減 とすることを正式に発表した (1990 年比 8% 減に当たる ) 49

50 国連気候変動枠組み条約第 15 回締約国会議 (COP15) (2009 年 12 月 ) 50

51 51

52 52

53 53

54 54

55 吸収源活動 吸収源活動とは 1990 年以降の植林などで CO 2 の吸収源が増加した分を 温室効果ガス排出量削減に換算し算入するもの また 吸収源である森林が同年以降に都市化 農地化などで失われた分は排出量増加として算入される 京都議定書第 3 条で定められており 土地利用 土地利用変化及び林業部門 (LULUCF: Land Use, Land Use Change and Forestry) 活動とも呼ばれる 具体的には次の活動が規定されている ( 京都議定書 3 条 3 項 ) 新規植林 (Afforestation 過去 50 年間森林がなかった土地に植林 ) 再植林 (Reforestation 1990 年より前に森林でなかった土地に植林 ) 森林減少 (Deforestation 森林を他用途に転換 ) これらの英頭文字を取って ARD 活動とも呼ばれる これに加え マラケシュ合意では 森林管理 放牧地管理 植生の管理 を利用することも許容された ( 京都議定書 3 条 4 項 ) このため 既存の森林についても 1990 年以降に適切な管理を行うことで その森林を吸収分として算入できるようになった これは 義務達成を難しいと考え しかも緑被率の比較的高い国である日本 カナダが主張し 採用されたものである 出典 :WIKIPEDIA 第 1 約束期間に対基準年 ( 二酸化炭素については平成 2 年 (1990 年 ) が基準年 ) 比 6% の削減約束の達成のため 森林経営による吸収量として 1,300 万炭素トン ( 基準年総排出量比 3.8%) 程度の確保を目標 地球温暖化対策森林経営 55

56 森林減少に伴う CO 2 排出量の変化 京都議定書では先進国における植林活動が国内温暖化対策として また途上国における植林活動が CDM の構成要素として認められた 問題点 : 森林伐採による CO 2 の放出は短期間で起こるが 植林による CO 2 の固定には長い時間がかかる 56

57 炭素税 石炭 石油 天然ガスなどの化石燃料に含まれる炭素の含有量に対して課税する政策 57

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