地球工学が不可欠かもしれないと考える科学者が増えている

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このストーリーはもともとYale Environment 360に掲載されたもので、Climate Desk コラボレーションの一部です。

かつては不気味なSFの空想と思われていた気候変動の暴走を食い止めるための地球工学は、今やますます緊急性を帯びて検討されている。世界社会はもはや炭素排出量の大幅な削減を遅らせることはできないという、科学界からの悲観的な警告が相次ぎ、さらに近年の大気中の二酸化炭素濃度の急上昇も相まって、物議を醸すこの技術を真剣に検討すべき時が来たと訴える科学者が増えている。

「もはや時間は我々の味方ではない」と、地球工学推進者の一人、元英国政府主席科学者のデイビッド・キング氏は昨秋の会議で述べた。「今後10年間の我々の行動が、今後1万年間の人類の未来を決定づけることになるのだ。」

キング氏は2015年のパリ協定の成立に貢献したが、地球温暖化の原因となる排出量の削減だけではもはや破滅を回避できないと考えている。現在、ケンブリッジ大学に気候修復センターを設立する準備を進めている。同センターは、キング氏が「今後必要になる」と語る課題に特化した世界初の大規模研究センターとなる。

ケンブリッジセンターが注目する技術には、成層圏に硫酸塩粒子のエアロゾルを噴霧する、大型帆船を派遣して海から塩分粒子を極地の雲に送り込み、雲を明るくすることで極地の急速に温暖化している部分を再凍結するなど、太陽放射が下層大気に到達するのを制限するさまざまな取り組みが含まれています。

アメリカの科学者たちもこの件に取り組んでいます。全米科学アカデミーは昨年10月、太陽光反射技術に関する研究を開始しました。その実現可能性、影響とリスク、そしてガバナンス要件などについて調査しました。全米科学アカデミーのマーシャ・マクナット会長は、「壊滅的な気候変動を緩和するための時間は残り少なくなっています。これらの介入策の一部は…将来的に検討する必要があるかもしれません」と述べています。

この研究の執筆予定者たちは4月末、ワシントンD.C.で最初の会合を開催した。講演者には、化学反応を利用して大気から二酸化炭素を直接除去する独自の特許技術を開発したハーバード大学の物理学者、デイビッド・キース氏と、海塩などの物質を雲に散布して太陽光を宇宙に反射させる効果を研究している海洋雲輝彩化プロジェクトのケリー・ワンザー氏が名を連ねた。同プロジェクトは、今後のフィールド試験に向けて準備を進めている。

中国も政府資金による研究プログラムを活発に実施している。現時点では実用化の計画はないと主張しているが、太陽光遮蔽によってヒマラヤの氷河の急速な融解を遅らせる可能性などを検討している。

地球温暖化を食い止めるための気候工学は、温暖化そのものの脅威とほぼ同じくらい長い間議論されてきました。1960年代には、アメリカの研究者たちが、太陽光を反射させるためにゴルフボールなどの白い物体を何十億個も海に浮かべることを提案しました。1977年には、オーストリアに拠点を置く国際応用システム分析研究所のチェーザレ・マルケッティが、ヨーロッパの二酸化炭素排出量をすべて捕捉し、大西洋の沈降流に注入する方法について議論しました。

1982年、ソ連の科学者ミハイル・ブドゥイコは、太陽光を宇宙に反射させるために成層圏を硫酸塩粒子で満たすことを提案しました。海に鉄を施肥して二酸化炭素を吸収する藻類の成長を促進するというアイデアを検証する最初の実験は、1995年にイギリスの研究者によって行われました。その2年後、水素爆弾の発明者であるエドワード・テラーは、巨大な鏡を宇宙に打ち上げることを提案しました。

それでも、多くの気候科学者は最近まで、こうした提案を異端とまでは言わないまでも、少数派とみなし、温室効果ガスの緊急削減の必要性を揺るがすものだと主張していた。昨年4月、ネイチャー誌に寄稿したある科学者グループは、太陽光地理工学を「突飛で不安を掻き立てる…SFを彷彿とさせる」と評した。

しかし、風向きは変わりつつある。気温上昇を2℃（華氏3.6度）を「十分に下回る」水準に抑えるというパリ協定の目標達成を阻む余地は急速に狭まっているという点で、国際的に広く科学的な合意が形成されている。2015年と2016年に希望をもたらしたCO2排出量増加の小休止は終わった。2030年までに排出量を半減させるという目標に向けて前進しているべき時期に、排出量の増加が再開したと、ポツダム気候影響研究所の科学ディレクター、ヨハン・ロックストローム氏は述べている。地球のサーモスタットとも言える大気中のCO2濃度は現在415ppmで、毎年3ppm近く上昇しており、過去300万年間に観測されたことのないレベルに達している。「この曲線を下方に曲げるのに残された時間は2年しかない」とロックストローム氏は語る。

一部の専門家は、1992年の地球サミットで国連気候変動枠組条約に署名した際に国際社会が行った「気候システムへの危険な人為的干渉」を防ぐという約束を、地球工学以外に果たす手段がなくなる時代が近づいていると主張している。オックスフォード大学環境変動研究所のマイルズ・アレン氏は、「排出量削減に努めるつもりもないのに、毎年400億トンもの二酸化炭素が大気中に排出され、それを未来の世代が再び排出する責任を負わされているのです」と述べている。

現在、地球工学の実現可能性とスケジュールが議論されています。ハーバード大学太陽地球工学研究プログラムのエグゼクティブディレクター、ゲルノット・ワグナー氏が昨年秋に発表したこの計画を例に挙げましょう。

15年後、温暖化の影響が深刻化するにつれ、世界中の飛行場から硫酸塩粒子を積んだ航空機が離陸し始める。航空機は既存の航空路をはるかに超える高度65,000フィートまで飛行し、成層圏に向けて粒子を散布する。初年度は4,000回、2年目は8,000回、3年目は12,000回と、さらに15年後には、専用に設計された高高度タンカーの飛行回数は年間60,000回に達する。

粒子の層が厚くなることで、大気中に放出される太陽放射を偏向させる火山噴火の威力を模倣し、気候変動と闘うことができる。1991年にフィリピンのピナツボ山で発生した硫酸塩粒子の噴火は、その後2年間で地球の気温を最大0.6℃低下させたという有名な事例がある。計画されている15年間の人為的な「噴火」は、温暖化を0.3℃抑制し、その期間に予想される気温上昇を半減させる。

ワグナー氏と共著者によると、硫酸塩散布は「驚くほど安価」で、導入後15年間は年間20億ドル強で済むという。排出量を実際に削減するよりもはるかに安価だ。では、ミッションは達成されたと言えるだろうか？必ずしもそうではない。むしろ、全く達成されていないと言えるかもしれない。

第一に、ピナツボ火山の硫酸塩粒子のような粒子のほとんどは、数年以上は空中に留まらないだろう。飛行機は事実上永遠に飛び続け、ますます大量の硫酸塩粒子を散布し続けなければならないだろう。さもなければ、地球は倍増した勢いで温暖化を再開するだろう。

もう一つの理由は、硫酸塩の雲が地球の気温を抑制する一方で、太陽放射の抑制は、主に太陽エネルギーによって駆動される気象システムや降雨パターンに大きな変化をもたらす可能性があるということです。20億人が食糧作物を依存しているアジアモンスーンが停止する可能性があります。大気中の二酸化炭素の蓄積は、海洋の酸性化など、他にも多くの影響を及ぼすでしょう。

「世界トップクラスの大学の研究者が、このような大胆な計画の実施に費用を投じているという事実は、気候変動問題がいかに緊急性を帯びているかを物語っています」と、英国エクセター大学のピーター・コックス氏は述べている。また、このような取り組みを誰が担うのかという懸念も浮き彫りにしている。

オックスフォード大学オックスフォード地球工学プログラムのスティーブ・レイナー氏は、「この技術が紛争を助長する可能性は相当に大きいだろう」と述べている。10年前、彼は「地球工学に関する意思決定への市民参加」と「公共財としての」規制を求めるオックスフォード原則の策定に携わった。しかし、いざという時に、それはどのように機能するのだろうか？私たちはどの世界の指導者に気候問題を託せるだろうか？

批評家たちは、そのような技術の研究自体がモラルハザードを生み出すと指摘する。なぜなら、地球温暖化の安易な解決策を示唆することで、化石燃料への依存からの脱却を遅らせることになるからだ。成層圏硫酸塩計画は「排出量削減に向けた行動を弱める可能性が大いにある」と、インペリアル・カレッジ・ロンドンの大気物理学者ジョアンナ・ヘイ氏は述べている。

オックスフォード・ジオエンジニアリング・プログラムでは、ジオエンジニアリングは「気候変動に対抗するために地球の自然システムへの意図的な大規模介入」と定義されています。ジオエンジニアリングには主に2つの種類があります。1つは地球を太陽放射から遮蔽することであり、成層圏の硫酸塩層は、その最も迅速で効果的かつ低コストな方法として注目されています。もう1つは、自然が現在達成しているよりも多くの二酸化炭素やその他の温室効果ガスを大気から除去すること、いわゆるネガティブ・エミッションです。

現在、海洋は大量の二酸化炭素を吸収しています。海洋の吸収量を増やす方法の一つが、ケンブリッジ大学の研究チームの課題となっている可能性があります。それは、海に鉄を散布して海藻の成長を促進するというものです。理論上、その結果生じる藻類の大発生は海水中の二酸化炭素を吸収し、大気中の二酸化炭素吸収量を増加させると考えられています。懸念事項は、藻類の大発生が海洋食物網に及ぼす影響から、このような局所的な吸収が実際に海洋全体の炭素吸収量を増加させるかどうかの不確実性まで多岐にわたります。

2つ目の、より測定可能なアイデアは、大気から炭素を除去することです。大気から二酸化炭素を抽出する装置を大規模に導入する（直接空気回収）か、より自然な方法のいずれかです。その一つとして、広大な土地を炭素を吸収する作物（おそらく樹木）に転換することが挙げられます。収穫されたバイオマスは発電所の燃料として利用し、燃焼による排出物は新たな作物に再吸収されます。こうすることで、実質的な排出量はゼロになる可能性があります。

バイオマス燃焼と、発電所から排出される二酸化炭素を回収・地中化する技術（BECCS）を組み合わせれば、排出量はマイナスになる可能性があります。理論上は、燃焼量が増えれば増えるほど、大気から吸収する二酸化炭素量も増えます。

国連の気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、2014年に発表された第5次評価報告書でBECCSを積極的に採用した。同報告書によると、気温上昇を2度未満に抑えるシナリオのほとんどでは、「今世紀後半におけるBECCSの利用可能性と広範な展開、そして植林」が必要になるという。

それは起こり得る。バイオマス燃焼は発電所でますます普及している。また、二酸化炭素回収・貯留（CCS）は実績のある技術だが、まだ大規模導入には至っていない。しかし、今月発表された欧州の港湾都市ロッテルダム、アントワープ、ゲントの産業排出事業者が協力し、隣接する沖合ガス田に年間1,000万トンのCO2を注入する計画を受け、状況はすぐに変わるかもしれない。

しかし、批評家たちはBECCSの問題点を多岐に渡ると主張している。必要な土地は膨大になる。そして、燃料供給のために造成される森林は、ユーカリやアカシアといった成長の早い樹種の単一栽培となる。もし農家から土地を奪ったら、一体誰が世界の食料供給を担うのだろうか？そして、もし既存の自然林から土地を奪ったら、BECCSの炭素吸収効果はほぼ失われてしまうと、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジのサイモン・ルイス氏は指摘する。なぜなら、植林地は通常、成熟した自然林のわずか5%しか炭素を蓄えていないからだ。

もっとシンプルな解決策があるかもしれない。もしかしたら、最も有望な答えは自然回帰、つまり自然林の再生にあるのかもしれない。ザ・ネイチャー・コンサーバンシー（TNC）のような企業主導の環境保護主義を支持する団体から、英国の反資本主義コラムニスト、ジョージ・モンビオットまで、幅広い環境保護主義者の連合が最近、この「自然な」気候変動対策を支持している。

彼らの試金石は、TNCのブロンソン・グリスコム氏と他24名による2017年の論文です。この論文は、現在から2030年までに世界の気候安定化軌道を維持するために必要な対策の3分の1は、自然生態系の強化によって費用対効果の高い方法で達成できると結論付けています。これにより、毎年110億トンもの二酸化炭素を大気から吸収することが可能になります。これは主に森林再生によって実現可能ですが、土壌管理の改善、泥炭地などの炭素を豊富に含む湿地の保護、農地での樹木植栽の増加なども挙げられます。

支持者たちは、これを排出量削減の代替手段ではなく、「ゼロエミッション経済への生物学的な架け橋」と捉えている。この計画はオックスフォード大学による地球工学の定義に合致しているものの、彼らは「地球工学」という言葉の使用を避けている。

このルートの科学的根拠は説得力に富んでいます。そのほとんどは、既存の損傷・劣化した森林で実現可能です。世界資源研究所は、伐採や移動耕作によって劣化した森林のうち、再生可能な森林は世界全体で770万平方マイル（約1億2千万平方キロメートル）あると推定しています。これはカナダの国土の2倍の面積に相当します。

コネチカット大学の生態学者で、『第二成長』という影響力のある著書の著者でもあるロビン・チャズドン氏は、特に痩せた土壌に窒素固定種を植えることで、森林再生を早める可能性があると述べている。しかし、ほとんどの場合、機会さえあれば森林は自然に再生する。

実際、自然再生は通常、植林よりも優れています。「自然再生中にどの種が優勢になるかを自然に任せることで、地域への適応と機能的多様性の向上が可能になる」と彼女は述べています。チャズドン氏を含む87人の研究者が3月に発表した研究では、「二次林は驚くほど速く回復する」と結論付けられ、通常20年で種の80%が、50年で100%が回復するとされています。

これは双方にとってメリットのあることのように思えます。地球工学と同等の気候効果をもたらしながら、マイナス面は一切ありません。地球工学研究の推進者であるエクセター大学のティム・レントン氏は、これが理想的な解決策になり得ると述べています。「成層圏への硫酸エアロゾル注入のような新たな強制力の導入には反対です」と彼は言います。「しかし、荒廃した森林の再生など、自然のフィードバックループやサイクルを模倣し、強化することには賛成です。」

レントン氏によれば、これは英国の科学者ジェームズ・ラブロックが「ガイア」と名付けた、生物圏の自然な自己調節力を強化することになるという。レントン氏は、必要なことを新たな言葉で表現している。それは「ジオエンジニアリング」ではなく、「ガイアエンジニアリング」だ。

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