新たな推計によると、化石燃料とセメント由来の世界のCO2排出量は、2020年に新型コロナウイルス感染症の影響で5.4%減少した後、今年は4.9%増加した。
世界のCO2排出量の改定は、ほぼ全面的に土地利用由来の排出量の見直しによるものだ。
化石燃料由来の世界のCO2排出量の増加は、主に中国の電力部門と産業部門で石炭利用が増えたことによる。
グローバル・カーボン・プロジェクト（GCP）は、2021年の化石燃料由来排出量がCO2換算で364億トン（GtCO2）に達すると予測している。これは、パンデミック前のピークである2019年の367億GtCO2をわずか0.8%下回る水準だ。
研究者らは、新型コロナウイルス感染症から世界経済が回復するにつれて「2021年には何らかの反発があると予想していた」が、それは「予想を上回る規模だった」と述べている。
化石燃料由来の排出量は過去最高に近い水準に戻ると予想される一方、この研究は土地利用変化による過去の排出量も再評価し、世界全体のCO2排出量は過去10年間、実質的に横ばいだった可能性を示している。
2021年版GCPは、過去2年間の土地利用変化による純排出量の推計をほぼ半減させ、過去10年間では平均25%引き下げた。
こうした変更は、基礎となる土地利用データセットの更新によるもので、特に熱帯地域で農地拡大の推計値が引き下げられた。新しいGCPデータセットでは、過去10年間に土地利用変化による排出量が年約4%減少している。旧版では年1.8%の増加だった。
ただし、GCPの著者らは、土地利用変化による排出量には依然として大きな不確実性があり、「この傾向は今後確認される必要がある」と注意を促している。
まだ査読を受けていないGCPの研究は、第16回の年次「世界炭素収支」である。同収支は、さらに次の点を明らかにしている。
中国とインドはともに、2021年に2019年の排出量ピークを超えた。2019年から2021年にかけて、中国の排出量は5.5%、インドは4.4%増加した。
中国の石炭利用は、世界的な排出量の反発を特に大きく押し上げた要因であり、主な寄与部門は中国の電力部門と産業部門だった。
パンデミック中、石炭、石油、ガスはいずれも減少したが、石炭とガスの排出量はすでにパンデミック前の水準を上回っている。2019年から2021年にかけて、ガス排出量は2%、石炭排出量は1%増加した。
石油由来の排出量は2019年の水準を約6%下回ったままであり、この持続的な減少が、2021年の排出量が過去最高を更新しなかった主な理由の一つとなっている。
GCPによる世界のCO2排出量の新たな改定は、過去10年間の世界の排出量の推移に関する科学者の理解を大きく見直すものだ。新たなデータは、世界のCO2排出量が過去10年間、横ばい、あるいはわずかに減少していたことを示している。
しかし、土地利用由来の排出量の減少が化石燃料由来のCO2排出量の増加を相殺してきたのであり、こうした傾向が今後も続く保証はない。
土地利用由来排出量の改定による大幅な変更
GCPはこれまで、化石燃料由来のCO2と土地利用変化（LUC）の両方による排出量を報告してきた。化石燃料由来のCO2排出量は現在の世界全体の排出量の90%以上を占めるため、注目が集まりやすい。しかしGCPの研究者らは、その総量に占める割合は比較的小さいにもかかわらず、CO2排出量を理解するうえで最大の不確実性はLUCにあると長年指摘している。
下図は、化石燃料由来とLUC由来の世界のCO2排出量を示している。水色の破線は従来のGCPによる世界のCO2排出量の推計値、濃青色の実線は新たな推計値を示す。網掛け部分は、新たなGCP推計における土地利用由来と化石燃料由来のCO2排出量を合わせた不確実性を表す。
従来のGCPデータでは、新型コロナウイルス感染症に伴う排出量減少が起きる前の2011年から2019年にかけて、世界のCO2排出量は年平均1.4GtCO2増加していた。改定後の新しいデータセットでは、世界のCO2排出量は実質的に横ばいで、2011年から2019年にかけて年0.1GtCO2しか増えていない。2020年と2021年を含めると、新しいGCPデータは、実際には過去10年間の世界の排出量がわずかに減少したことを示している。ただし、新型コロナウイルス感染症に伴う減少は一時的なものなので、慎重に解釈すべきだ。
新しいGCPデータセットによると、歴史上の累積排出量（1750～2020年）は、従来の2020年版より約19GtCO2少なく、現在の世界の排出量のおよそ半年分に相当する。
これは、2021年初頭時点で約460GtCO2（現在の排出量の11.5年分）とされる、1.5℃の温暖化抑制を50%の確率で達成するための残余カーボンバジェットをわずかに（約4%、現在の排出量の半年分）増やすことに相当する。
新しいGCPデータでは、世界の化石燃料由来の過去の排出量は従来の値からほとんど変わっていない。過去10年間の大半の年で化石燃料由来のCO2排出量が約0.3GtCO2小幅に上方修正され、2020年はやや大きく0.7GtCO2上方修正された。
世界のCO2排出量の改定は、ほぼ全面的に土地利用由来の排出量の見直しによるものだ。下図は、従来の2020年版GCPデータ（水色の破線）と新しい2021年版データ（濃青色の実線）における土地利用由来の排出量、および報告された不確実性を示している。
1959年から2000年にかけてLUC排出量の推計には小幅な変更があった一方、過去20年間にははるかに大きな変更が見られる。以前の報告書では、LUC排出量は2000年から2020年にかけて顕著に増加し、約3分の1増えていた。
新しいデータセットはこの傾向をほぼ完全に逆転させ、LUC排出量が実際には2000年以降約3分の1減少したことを示唆している。過去10年間のLUC排出量は、GCPデータの最新版で、年1.8%の増加から年4%の減少へと変わった。
GCPは、観測に基づく3種類の土地利用変化データセット、すなわち「H&N」、「BLUE」および「OSCAR」の平均値を用いている。前年のGCP報告書では、この3つの手法は過去10年間について顕著な不一致を示し、H&Nは排出量の減少を示した一方、BLUEとOSCARは増加を示していた。しかし、過去1年間にBLUEとOSCARのデータセットが改定され、最近のH&Nの傾向により近い結果となった。
現在、3つすべてのデータセットが過去10年間の排出量の顕著な減少を示している。ただし、下図のとおり、推計値の大きさについてはH&Nと他の2つのデータセットとの間に依然として差がある。
3つの異なるデータセットすべてが排出量の減少で一致したことは注目に値する。GCPの論文は、「LUCの推計間で明確な傾向がないとされた以前の推計とは対照的に、過去10年間に土地利用変化によるCO2純排出量が減少している」としている。
これらの改定は主に、次のデータベースにおける基礎的な土地利用データの変更によるものだ。世界環境史データベース（HYDE）は、農地面積の推計値と衛星による土地被覆地図を更新した。これにより、特に熱帯地域で農地拡大の推計値が引き下げられた。また、更新データは森林被覆の見せかけの年々変動を取り除いた。この変動は、分解が速い（例えば火災による伐採）一方、再生が遅いという想定から、排出量の増加につながっていた。
ただし著者らは、新しい推計が過去数年間のブラジルにおける森林破壊の増加を十分に捉えていない可能性があると注意を促している。また、森林劣化、すなわち森林面積の減少を伴わない森林生態系の悪化も含まれておらず、これがLUC排出量をさらに増加させている可能性がある。
次のように、ジュリア・ポングラッツ教授（ミュンヘン・ルートヴィヒ・マクシミリアン大学地理学部長でGCPチームのメンバー）がCarbon Briefに説明している。
「確かな傾向を導き出すには時期尚早です。より地域に即した分析と、土地利用の動態を正確かつ高解像度で監視することが必要です。それによって初めて、土地利用由来の排出量とその傾向、排出削減目標への寄与をめぐる不確実性を減らすことができます。」
中国とインドが化石燃料由来のCO2排出量の急増を主導
新型コロナウイルス感染症のパンデミックがピークに達した2020年、世界の化石燃料由来CO2排出量は急速に減少した。排出量の抑制に役立つ「期待」が「グリーンリカバリー」に寄せられていたものの、世界経済の回復に伴い、2021年には化石燃料由来CO2排出量が急速に反発した。世界の排出量の反発を主導したのは中国とインドで、両国はすでに2019年の過去最高記録を上回っている。
メディア向け記者説明会で、グレン・ピーターズ博士（国際気候研究センター（CICERO）の研究部長）は、研究者らは「2021年には何らかの反発があると予想していた」が、「予想を上回る規模だった」と述べた。さらに、次のように付け加えた。
「景気回復策の結果、排出量は期待していたよりも増えたと言えるでしょう。回復策は少し炭素集約的すぎ、低炭素分野への支出が十分ではありませんでした。」
コリン・ル・ケレ教授（イースト・アングリア大学の気候変動科学分野の王立協会研究教授）は、2020年の排出量減少は「構造的な減少」ではなかったと指摘し、次のように説明した。
「それは、車を1年間駐車しておくことと、電気自動車に乗り換えることの違いです。［排出量の減少は］気候変動対策として実施された措置によるものでは［なかったので］、長続きするはずがありませんでした。」
下図は、化石燃料由来の世界のCO2排出量を示し、中国（赤色）、インド（黄色）、米国（明るい青色）、EU（濃青色）、その他の地域（灰色）に分けている。
2001年から2010年にかけて世界の化石燃料由来CO2排出量が年約3%のペースで急増した後、2011年から2019年の増加率は年約1%にとどまった。新型コロナウイルス感染症の流行開始と、世界経済が長期にわたり減速する可能性があるとの初期予測を受け、世界の排出量は2019年にすでにピークを迎えていた可能性について議論が起きた。
しかし、2021年の世界の排出量の回復は、前年の予測より明らかに速く、排出量も多かった。例えば、IEAの2020年版世界エネルギー展望（WEO）は、世界の排出量が2019年の水準を上回るのは2030年近くになると予測していた。一方、直近の2021年版WEOは、2022年または2023年までに世界の排出量が2019年の水準を上回ると予測している。
2021年の世界全体および大半の国の排出量は2019年の水準を下回る見込みだが、中国とインドは主要排出国の中でも際立っており、パンデミック下にもかかわらず排出量が大幅に増えた。下図は、2019年から2020年（青色の棒）、2020年から2021年（黄色の棒）、2019年から2021年（赤色の棒）にかけての世界全体および主要排出国・地域の排出量の変化を示している。
中国は、2020年に排出量を増やした唯一の主要排出国であり、これは同国経済への新型コロナウイルス感染症の影響が比較的小さかったことを反映している。中国の排出量は2019年から2020年にかけて1.4%、2019年から2021年にかけて5.5%増加し、世界の排出量の反発に最も大きく寄与した。
GCPが指摘するように、「化石燃料由来の世界のCO2排出量の増加は、主に中国の電力部門と産業部門で石炭利用が増えたことによる」。
インドの排出量は2020年に7%減少したが、2021年には13%増加し、2019年から2021年にかけて全体で4.4%増となった。2019年から2021年までのインドの排出量の増加率は、中国と同程度だが、この割合だけでは、中国の実際の排出量増加が約5倍大きかったことが見えにくい。
これに対して、2019年から2020年にかけて排出量は米国で約11%、EUで11%、その他の地域で7%減少した。2021年も、米国は2019年の水準を3.7%、EUは4.2%、その他の地域も4.2%下回っている。
下図は、2018年から2021年までの各年の総排出量と、排出量の変化をもたらした国々を示している。2018年、2019年、2020年の年間排出量と2021年の推計値は黒色の棒で示す。色付きの棒は、各年の組み合わせ間における排出量の変化を国別に示す。負の値は排出量の減少、正の値は増加を表す。
全体として、2021年の化石燃料由来CO2排出量は約4.9%増加すると予想され、多くの国・地域が2020年の低水準からの排出量回復に寄与している。世界の排出量はほぼ完全に反発し、2019年の過去最高水準を約0.8%下回るにとどまる見込みで、2022年には化石燃料由来CO2排出量が過去最高を更新する可能性が高い。
化石燃料由来のCO2排出量が増加し続ける一方、世界平均の化石燃料由来排出量は1人当たりで見ると過去10年間横ばいだ。1人当たりの世界全体の総排出量はさらに長期にわたり、少なくとも1959年以降横ばいだが、この数値では国ごとの大きな差が見えない。下図は、1959年から2021年までの各年について、化石燃料由来CO2（オレンジ色）と総CO2排出量（青色）の世界平均を1人当たりで示している。
石炭利用の大幅な反発とガス利用の継続的な増加
世界の化石燃料由来排出量は、主に石炭、石油、天然ガスの燃焼によるものだ。化石燃料の中で石炭が最も多くの排出をもたらし、世界の化石燃料由来CO2排出量の約41%を占める。次いで石油が32%、ガスが21%を占める。
この割合は、世界で消費される各化石燃料の量だけでなく、CO2排出原単位の違いも反映している。石炭は、熱またはエネルギーの生産単位当たりのCO2排出量が最も多く、次いで石油、天然ガスが続く。
昨年は3種類すべての燃料で排出量が減少し、特に大きく落ち込んだのは石油由来の排出量で、パンデミックのピーク時に輸送用途が大幅に抑えられたため、ほぼ10%減少した。石炭利用も2020年に大きく減り、4%減となった一方、ガス利用の減少は比較的小さく、2%だった。2021年には3種類すべての燃料で反発し、2020年の水準と比べて石炭由来排出量は5%超、ガスと石油由来排出量はいずれも4%増加した。
パンデミック前の2019年と比べると、GCPは2021年のガス由来排出量が2%、石炭由来排出量が1%増加すると予測している。輸送用途の変化が続いていることを反映し、石油由来排出量は2019年の水準をほぼ6%下回る見込みだ。
下図は、2018年から2021年までの各年の総排出量と、排出量の変化をもたらした燃料を示している。
GCPの著者らは、現在の急速な増加を踏まえると、世界の石炭利用が伸び続け、今後数年で2014年のピークを超える現実的なリスクがあると警告している。新たな石炭火力発電所への融資を制限する取り組みが最近進んでいるにもかかわらず、今後数年間の石炭発電容量の増加の大半は、インドと中国の国内発電所によるものと予想される。
下図は、燃料別の世界のCO2排出量の推移を示している。2000年代半ばに石炭由来排出量が急増した後、2013年以降は横ばいとなっている。対照的に、ガスと石油由来の排出量はパンデミック前まで着実に増えていた。
2021年の排出量がパンデミック前の2019年のピークをわずかに下回っているのは、主にパンデミック後も石油利用の減少が続いているためだ。ただしGCPの著者らは、「道路輸送と航空部門の活動および排出量がパンデミック前の水準に戻り、石炭利用が横ばいであれば、2022年に排出量がさらに増加する可能性は排除できない」と警告している。
CO2の排出源と吸収源の変化
GCPは毎年、世界の炭素収支を推計している。これは、人間活動によるCO2の放出量と、海洋および陸地による吸収量の推計に基づいており、残りは大気中のCO2濃度を高める。
（これは、一般に使われる「カーボンバジェット」という用語、すなわち温暖化を世界的な上限である1.5℃または2℃未満に抑えながら排出できるCO2の量とは異なる。）
2021年の推計値を含む最新の収支を下図に示す。ゼロを上回る値は化石燃料、セメント、土地利用によるCO2排出源を表し、ゼロを下回る値は大気からCO2を取り除く「炭素吸収源」を表す。CO2排出量は大気中に蓄積するか、海洋または陸上の植生に吸収される。
大気中のCO2濃度は2020年に2.4ppm上昇し、2021年には約2ppm上昇すると予測されており、同年の平均濃度は415ppmとなる。過去10年間、CO2総排出量の約47%が毎年大気中に残り、残りは海洋と陸地の吸収源に取り込まれてきた。
GCPの推計によると、2020年のパンデミックに伴う排出削減により、大気中CO2濃度の上昇はパンデミックがなかった場合に比べて約0.18ppm抑えられた。2021年に大気中のCO2蓄積が減少しているのは、陸地の炭素吸収源を強化するラニーニャ現象が要因となっている。
