持続可能な発展に向けた対策は生物多様性の損失を抑え生態系サービスを向上させる 

（ドキュメント）

本成果は、日本時間2024年4月26日に国際学術誌『Science 』にオンライン掲載されました。 

・ 1900年から2050年までの生物多様性と生態系サービス（生態系から提供される人間の 利益になる機能や資源）の変化を複数のシミュレーションモデルと指標を用いて多面 的に明らかにした。

・ 20 世紀中、世界の生物多様性は 2～11％減、生態系による受粉や栄養保持などの調整 サービスは減少した一方、生態系からの食料や木材などの供給サービスは数倍に増加 した。 

・ 今後、持続可能な発展に向けた対策を進めると、生物多様性と生態系の調整サービスの 減少を抑えられるが、対策をせずに今の速度で土地開発と気候変動が進むと過去と同 じ速度で減少することが示された。

・ この結果は地球規模での持続可能な発展に向けた取り組みの重要性を示唆する 。

立命館大学、国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所、京都大学、国立研究 開発法人国立環境研究所が参画する国際研究グループは、複数のシミュレーションモデルと生 物多様性指標を用いたモデル比較研究により、1900年から2050年までの150年間の生物多様性 と生態系サービス(＊１)の傾向を多面的に明らかにしました。結果として、20世紀中に世界全体で 生物多様性は2～11％減少していました。生態系サービスについては、同期間中に、受粉や栄養 保持などの調整サービスは減少した一方、生態系からの食料や木材などの供給サービスは数倍 に増加していたことがわかりました。将来については、健康的な食事への移行、土地の作物生産 性の向上、追加的な環境保護政策の実施などの持続可能な発展に向けた対策は、生物多様性 の損失を抑え、生態系サービスを向上させることが示されました。一方で、対策を実施せず今の速 度で土地開発と気候変動が進んだ場合、生物多様性と生態系サービスへの悪影響は今後も過 去と同じ速度で継続することがわかりました。この結果は、生物多様性条約の目標達成に向けた 追加的な対策の必要性を示唆しています。  

Pereira, H.M., Martins, I.S., Rosa, I.M.D., Kim, H., Leadley, P., Popp, A., van Vuuren, D.P., Hurtt, G., Quoss, L., Arneth, A., Baisero, D., Bakkenes, M., Chaplin-Kramer, R., Chini, L., Di Marco, M., Ferrier, S., Fujimori, S., Guerra, C.A., Harfoot, M., Harwood, T.D., Hasegawa, T., Haverd, V., Havlík, P., Hellweg, S., Hilbers, J.P., Hill, S.L.L., Hirata, A., Hoskins, A.J., Humpenöder, F., Janse, J.H., Jetz, W., Johnson, J.A., Krause, A., Leclère, D., Matsui, T., Meijer, J.R., Merow, C., Obersteiner, M., Ohashi, H., De Palma, A., Poulter, B., Purvis, A., Quesada, B., Rondinini, C., Schipper, A.M., Settele, J., Sharp, R., Stehfest, E., Strassburg, B.B.N., Takahashi, K., Talluto, M.V., Thuiller, W., Titeux, N., Visconti, P., Ware, C., Wolf, F., Alkemade, R., (2024) Global trends and scenarios for terrestrial biodiversity and ecosystem services from 1900 to 2050. Science 384(6694), 458-465.

https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adn3441 

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低排出シナリオにおいて水素混焼が火力発電の延命に及ぼす影響は限定的

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本成果は、日本時間2024年3月4日に国際学術誌『Nature Communications 』にオンライン掲載されました。 

石炭・ガス等の火力発電の早期退出、およびそこからの二酸化炭素排出抑制は脱炭素化に向けた主要策の一つとされています。再生可能エネルギー等から製造された水素・アンモニアを発電に活用することは、石炭・ガスとの混焼も含め、火力発電からの排出削減に寄与する可能性がありますが、世界全体の脱炭素化にどの程度貢献し得るかは明らかにされていませんでした。

都市環境工学専攻の大城賢 助教、藤森真一郎 同教授は、世界全域を対象としたエネルギーシミュレーションモデルを用い、脱炭素化に向けた水素・アンモニア発電の役割について分析しました。その結果、水素・アンモニア発電が世界の発電電力量に占める割合は、最大でも1％程度に留まることが示されました。水素・アンモニアの費用が大きく低下すれば、火力発電設備の約半数が水素混焼付きとなる可能性があります。しかし、年間を通じた稼働時間は太陽光・風力発電の出力が低下するごく限られた時間に留まることが分かりました。また、発電部門での水素・アンモニアの活用は限定的であった一方、航空・船舶用燃料への活用は比較的進みやすいことが分かりました。 

Ken Oshiro, Shinichiro Fujimori, 2024. Limited impact of hydrogen co-firing on prolonging fossil-based power generation under low emissions scenarios. Nature Communications 15, 1778.

https://doi.org/10.1038/s41467-024-46101-5

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世界CO2ゼロ排出を達成する新たなシナリオ

―直接空気回収・水素を用いた合成燃料（e-fuel）の活用―

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本成果は、日本時間2023年7月14日真夜0時にCell Pressが発行する国際学術誌『One Earth』にオンライン掲載されました。 

気温上昇を1.5℃に抑制するため、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の最新報告書では、2050年頃に世界全体でのCO2排出量をゼロとする複数の代表的なシナリオが示されました。それらは、バイオマス・CO2回収貯留（CCS）による負の排出、民生や運輸等のエネルギー需要部門における急速な需要低減、電化技術への転換を必要としていますが、これらのシナリオの実現には多くの課題が指摘されてきました。本研究ではこれらに依存しない新たなゼロ排出シナリオとして、炭素回収利用（CCU）を活用するシナリオを提示しました。これは、大気中のCO2を直接回収する技術（DAC）と、再生可能エネルギー電力起源の水素を用いた合成燃料、いわゆるe-fuelを利用するものです。本研究の結果、このシナリオでは、合成燃料が世界のエネルギー需要の約3割に達し、電化等の急速な需要転換を回避しつつCO2ゼロ排出を達成し得ることが分かりました。他方、直接空気回収や太陽光・風力発電の急拡大を伴うため、必要となる追加費用は電化を用いたシナリオの約2倍となることも明らかになりました。このように、CCUシナリオは、需要転換等が遅れた場合の代替となり得る一方で課題も多いことから、電化等の対策も含めた包括的な戦略の重要性が示唆されました。 

Ken Oshiro, Shinichiro Fujimori, Tomoko Hasegawa, Shinichiro Asayama, Hiroto Shiraki, Kiyoshi Takahashi, Alternative, but expensive, energy transition scenario featuring

carbon capture and utilization can preserve existing energy demand technologies, One Earth, 2023

https://doi.org/10.1016/j.oneear.2023.06.005

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気候変動対策が引き起こす新たな問題：貧困増加の可能性

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本研究は7月7日に、国際研究雑誌『Sustainability Science』で発表されました。 

パリ協定やグラスゴー気候合意下の長期気候目標、いわゆる「1.5℃目標」については既に社会でもよく知られています。今回、新たな視点からこの問題を見つめ直す重要な研究結果が発表されました。それは「気候変動緩和策が貧困を悪化させる可能性がある」というものです。京都大学藤森教授の率いる、京都大学、立命館大学、国立環境研究所の研究チームは、パリ協定に基づく将来の気候変動緩和シナリオを分析し、それらが貧困にどのように影響するかを調査しました。その結果、2030年と2050年で、気候緩和策をとらないベースラインケースと比べて気候変動緩和策を行ったケースではそれぞれ6,500万人、1,800万人の貧困人口を増加させる可能性があることが明らかになりました。この増加の原因は主に2つあります。一つは、『所得効果』で、これは気候変動対策によるマクロ経済的な損失が所得を減少させる効果を指します。もう一つは『価格効果』で、炭素税導入などによる食料価格上昇が家計に影響を及ぼす効果を指しますこれらの影響は地域により異なりますが、特にアジアとアフリカで大きな影響が見られました。

それでは、貧困を増加させる可能性がある気候変動緩和策を、どのように進めていくべきなのでしょうか。本論文では、社会全体でのエネルギー需要の抑制、カーボンプライシングに依存しない削減策、炭素税収の再分配の工夫等を提案しています。また、一部の開発途上国について排出削減を減免することも一つの選択肢として挙げています。これらの研究結果から、1.5℃目標を達成するような排出削減策が必ずしも全ての人々にとって良い結果をもたらさない可能性があることが明らかになりました。気候変動対策を進めると同時に、その副作用をどう軽減するかも重要な課題となるということです。引き続き議論と研究が求められています。また、今回の研究では気候変動影響による貧困の増減は扱いませんでしたが、それらを考慮した研究も今後必要になると思われます。 

Shinichiro Fujimori, Tomoko Hasegawa, Ken Oshiro, Shiya Zhao, Katsuya Sasaki, Junya Takakura, Kiyoshi Takahashi, Potential side effects of climate change mitigation on poverty

 and countermeasures, Sustainability Science, 2023

https://doi.org/10.1007/s11625-023-01369-2

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社会経済・技術の変革による脱炭素化費用の低減 

（ドキュメント）

本研究成果は、2023年5月4日に、ネイチャー･パブリッシング・グループの 国際学術誌「Climate Action 」に発表されました。 

社会の脱炭素化には一定程度の費用がかかるとされています。例えば、カーボンニュートラル目標を達成するためには世界全体でおよそGDP 比3%程度の費用がかかるとされています。この経済的な負担は軽減できるのか、またそれはどのように実現できるのかという問いは、社会にとって非常に重要な課題です。 

都市環境工学専攻の藤森真一郎 准教授、大城賢 助教は、立命館大学の長谷川知子 准教授、国立環境研究所の高倉潤也 主任研究員、北海道大学の上田佳代 教授らとの共同研究により、社会変革や技術革新などによってこの経済的負担をどのくらい軽減できるか、また、その社会的な負担をゼロにできるとするとどのような条件が必要なのかを明らかにしました。①エネルギー需要の低下（エネルギー需要変革）、②エネルギー供給側の技術進歩（エネルギー供給変革）、③環境に配慮した食料システムへの移行（食の変革）、④脱炭素化投資の喚起による資本投資の増加（投資の好循環）といった社会的な施策を同時に導入した時のみ、経済的な負担がほぼゼロになるという結果となりました。この結果は、社会経済・技術的な施策が効果的な政策や人々の嗜好の変化、不確実な技術進歩などに依存するため、社会全体が総力をあげて取り組んでいくことの重要性を示唆しています。一方、世界全体の総和としては経済負担がゼロ以下になっても、地域によっては負担が大きなところがあり、格差や途上国の開発を考慮した包括的な視点も必要であることがわかりました。 

Shinichiro Fujimori, Ken Oshiro, Tomoko Hasegawa, Junya Takakura, Kayo Ueda, Climate change mitigation costs reduction caused by socioeconomic-technological transitions. npj Climate Action 2, 9, 2023

https://doi.org/10.1038/s44168-023-00041-w

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世界の脱炭素社会実現に向けた水素エネルギーの役割 ―電化・バイオマスも組み合わせた包括的なエネルギー政策が重要―

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本研究成果は、2022年3月2日に、国際学術誌「Applied Energy 」のオンライン版に掲載されました。 

都市環境工学専攻の大城賢 助教、藤森真一郎 准教授らの研究グループは、世界全域を対象に、今世紀半ばの脱炭素化目標に向けた水素エネルギーの役割を評価するため、シミュレーションモデルを用いた分析を行いました。その結果、2050年までに水素エネルギーは最大で世界のエネルギー需要の15％まで増加し、特に運輸・産業部門の脱炭素化に寄与し得ることが明らかとなりました。  

2015年に採択されたパリ協定では今世紀後半に温室効果ガス排出を正味ゼロとする目標が合意されました。その対策として、再生可能エネルギーでの発電等のエネルギー供給側の脱炭素化に加えて、エネルギー需要側も化石燃料から電気に切り替える「電化」が主要な対策とされています。しかし、電化が困難な分野（船舶・航空などの長距離輸送、高熱需要の工業炉等）での排出削減が課題とされています。その解決策の一つとして、水素、アンモニア、合成燃料（水素と回収したCO2から合成した炭化水素）を含む水素エネルギーの増加が期待されていますが、世界全体を対象とした脱炭素社会の実現においてどの程度貢献し得るかは明らかにされていませんでした。

　本研究では、多くのシナリオでは、水素エネルギーの普及は主に費用面の障壁から2050年に5％程度の増加に留まり、電化やバイオマス利用がより効果的なオプションであることを示しました。一方で、ゼロ排出といった厳しい排出制約を伴うシナリオなど、特定の条件下においては、水素エネルギーは2050年までに最大で世界の最終エネルギー消費量の約15％まで増加し得ることが示されました。これらは、水素エネルギー、電力、バイオマスなど多様な脱炭素オプションについて、エネルギーシステム全体の費用・負担や社会受容性、インフラ整備の行程などを考慮した包括的な議論・政策の検討が必要なことを示唆しています。

Ken Oshiro, Shinichiro Fujimori, Role of hydrogen-based energy carriers as an alternative option to reduce residual emissions associated with mid-century decarbonization goals. Applied Energy 313, 118803, 2022  

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.118803

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 世界全域の2050年脱炭素シナリオの飢餓リスクの要因分解―森林が貯蔵する炭素に対する価格付けが食料安全保障のリスクになりうる―

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本研究成果は、2022年2月25日に、国際学術誌「Nature Food」のオンライン版に掲載されました。 

藤森真一郎 准教授、Wenchao Wu 国際農林水産業研究センター研究員、長谷川知子 立命館大学准教授、高橋潔 国立環境研究所副領域長らの国際共同研究チームは農業・土地利用分野で実施されうる気候変動対策による、国際農業市場及び食料安全保障への影響を分析し、この度Nature FoodのArticleとして掲載されることになりました。  

現在、脱炭素化は社会のあらゆる部門で求められるようになりました。将来の気候変動は極端な気象現象の頻度、強度、および空間的広がりを増大させると予想され、食料生産や農業分野にとって大きな懸念事項となっていますが、温室効果ガス削減も様々なリスクがあると考えられています。既往研究では、農業・土地利用分野の脱炭素戦略により食料価格が高騰し、食料安全保障に及ぼす潜在的な悪影響が指摘されてきましたが、主要な三つ（①メタン・亜酸化窒素削減費用の増加、②バイオエネルギー作物の生産拡大、③大規模植林）のうちどれが大きな影響力を持っているか明らかにされてきませんでした。今回、6つの世界農業経済モデルを使用して、これらの3つの要因が、脱炭素シナリオの下で農業市場および食料安全保障の状況をどの程度変化させるかを示しました。結果は、温室効果ガス削減対策を取らず気候変動対策を考慮していないことを想定した場合（ベースラインという）と比較して3つの要因全てを取り入れた場合では、2050年では国際食料価格は27%増加し、飢餓リスクに直面する人口もベースラインでの約4億1000万人からさらに1億1000万人増える可能性が示されました。そして、3つの要因のうち、大規模植林が大きな影響を与える可能性があることがわかりました。内訳をみると、追加的な飢餓リスク人口1億1000万人の発生要因は、約50%が大規模植林、33%がメタン・亜酸化窒素削減、14%がバイオエネルギー作物の生産拡大によるものと推計されました。これは、農業・土地利用部門で適切な脱炭素に向けた政策が必要であることを示唆しています。 

Shinichiro Fujimori, Wenchao Wu, Jonathan Doelman, Stefan Frank, Jordan Hristov, Page Kyle, Ronald Sands, Willem-Jan van Zeist, Petr Havlik, Ignacio Pérez Domínguez, Amarendra Sahoo, Elke Stehfest, Andrzej Tabeau, Hugo Valin, Hans van Meijl, Tomoko Hasegawa, Kiyoshi Takahashi, Land-based climate change mitigation measures can affect agricultural markets and food security. Nature Food 3, 110-121, 2022

https://doi.org/10.1038/s43016-022-00464-4 

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 大規模な二酸化炭素除去技術に依存しない温室効果ガス排出削減とそれが土地利用と食料システムへ与える影響

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本研究成果は、2021年10月8日に、国際学術誌「Nature Sustainability」のオンライン版に掲載されました。 

藤森真一郎 工学研究科准教授、大城賢 同助教、長谷川知子 立命館大学准教授らの研究グループは大規模な二酸化炭素（CO2）除去に依存せずに、パリ協定の1.5℃、2℃目標に相当する温室効果ガス排出削減を実施することによる土地利用・食料システムへの影響を明らかにしました。 

IPCCの1.5℃特別報告書で用いられたシナリオは、今世紀末の全球平均気温上昇のみをターゲットとし、現在から世紀末までの排出経路と気温変化の経路は規定されていませんでした。そのため、今世紀前半では排出をあまり削減せず、後半で急激に削減するようなシナリオも含まれていました。そのシナリオには、目標とする気温を一時的に超過するシナリオ（いわゆるオーバーシュート）、CO2回収貯留付きバイオエネルギー（BECCS）や植林等による今世紀末での大規模なCO2除去を必要とするシナリオを含んでおり、これらを推奨するリスクを残していました。そこで今回、CO2除去技術に依存しない排出シナリオを準備し、国際的によく用いられている7つの統合評価モデルを用いてモデル比較分析を実施しました。そして、今世紀後半の負の排出に依存せず、早期に排出を削減することによる、土地利用と食料システムへの影響を明らかにしました。その結果、早期の排出削減を行い、負の排出をしないシナリオ（ネットゼロ排出を長期間維持）では、今世紀後半のCO2除去を回避し、（温室効果ガス排出削減によって引き起こされる）劇的な土地利用変化を回避できることが示されました。さらに、劇的な土地利用変化を回避することで、今世紀末頃には食料価格の低下、飢餓のリスクの低減、灌漑用水の需要の低下などの便益が示されました。しかし同時に、今世紀半ばには大幅な排出削減が必要になり、エネルギー作物に必要な土地面積が増加し、食料安全保障のさらなるリスクをもたらす副次的な影響の可能性も明らかになりました。これは、CO2除去に依存せず気候目標を達成するには、必然的に早期かつ迅速な排出削減対策が求められますが、これも中期的には課題をもたらすことを意味しており、これらの問題に対処する方策を検討する必要性を示唆しています。 

Tomoko Hasegawa, Shinichiro Fujimori, Stefan Frank, Florian Humpenöder, Christoph Bertram, Jacques Després, Laurent Drouet, Johannes Emmerling, Mykola Gusti, Mathijs Harmsen, Kimon Keramidas, Yuki Ochi, Ken Oshiro, Pedro Rochedo, Bas van Ruijven, Anique-Marie Cabardos, Andre Deppermann, Florian Fosse, Petr Havlik, Volker Krey, Alexander Popp, Roberto Schaeffer, Detlef van Vuuren, Keywan Riahi, Land-based implications of early climate actions without global net-negative emissions, Nature Sustainability, 2021

https://doi.org/10.1038/s41893-021-00772-w

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以下のwebで紹介していただきました。

• • https://news.mynavi.jp/article/20211011-2100579/

 将来の不確実性を考慮に入れた飢餓リスクとその対応策の算定

（ドキュメント）

本研究成果は、2021年8月10日に、国際学術誌「Nature Food」のオンライン版に掲載されました。 

藤森真一郎 工学研究科准教授、長谷川知子 立命館大学准教授、櫻井玄 農研機構上級研究員、高橋潔 国立環境研究所副領域長、肱岡靖明 同副センター長、増井利彦 同室長の研究グループは気候変動によって極端な気象現象が増加し、世界全体の将来飢餓リスクがどの程度増えるのか、またそれに備えるには食料備蓄がどの程度追加で必要になるかを明らかにしました。

　気候変動は、極端な気象現象の頻度、強度、および空間的広がりを増大させると予想され、将来の食料生産にとって重要な懸念事項となっています。しかし、これまでの研究では食料安全保障は確率的に表現した極端現象を対象とはせずに、平均的な気候変動下の想定で分析されてきました。今回本研究グループは作物モデルと将来の気候の不確実性を考慮に入れて、極端な気象現象が将来の食料安全保障に与える影響を推定しました。

　その結果100年に1回程度しか起こらない稀な不作について解析すると、世界全体の飢餓リスクは、2050年において平均的な気候状態と比べて温暖化対策なしケース、温暖化対策を最大限行い全球平均気温を2℃以下に抑えたケースそれぞれで20-36％、11-33%程度増加する可能性があることがわかりました。南アジアなどの所得が低く、気候変化に脆弱な地域では、上記のような影響に備えるために必要な食料備蓄量は、現在の食料備蓄の3倍にも上ります。本研究は今後の温室効果ガス削減の重要性を再確認するとともに、温暖化してしまった時に備える適応策の重要性も示しています。

 Tomoko Hasegawa, Gen Sakurai, Shinichiro Fujimori, Kiyoshi Takahashi, Yasuaki Hijioka, Toshihiko Masui, Extreme climate events increase risk of global food insecurity and

 adaptation needs, Nature Food, 2021

https://doi.org/10.1038/s43016-021-00335-4 

京都大学リンク

以下のwebで紹介していただきました。

• • https://www.jacom.or.jp/ryutsu/news/2021/08/210817-53268.php

  • https://www.zaikei.co.jp/article/20210811/633874.html

  • https://tenbou.nies.go.jp/news/jnews/detail.php?i=32281