2000年代初頭、洪水、熱波、干ばつ、暴風雨などの極端な気象に対する人間の影響を探る、気候科学の新たな研究分野が生まれました。
「極端現象の寄与評価（extreme event attribution）」として知られるこの分野は、科学界だけでなく、メディアや一般の人々の認識においても勢いを増しています。気候変動という一見抽象的な概念を、私たちが実際に体験する天候と結びつける力を持っているからです。
科学者らは、世界各地の気象現象を対象とした査読付き研究を230本以上発表しており、その範囲はハリケーン・カトリーナからロシアの2010年の熱波にまで及びます。その結果、人間の活動が、特に熱に関連するものを中心に、一部の種類の極端な気象のリスクを高めているという証拠が積み重なっています。
Carbon Briefの分析によると、これまでに調査されたすべての極端な気象現象のうち68%が、人為的な気候変動によって発生の可能性または深刻度が高まったものでした。このような事例のうち、熱波が43%を占め、干ばつが17%、大雨または洪水が16%を占めています。
この急速に進展する分野で証拠がどのように積み重なっているかを追跡するため、Carbon Briefは、私たちの知る限り、査読付き学術誌に掲載されたすべての極端現象の寄与評価研究を地図化しました。
本記事は2017年7月に初版が公開され、新たな研究を反映するため、今後毎年更新される予定の第2版です。目的は、進化を続ける「極端現象の寄与評価」分野の追跡ツールとして機能することです。
マップの使い方
以下のマップには、科学者が寄与評価研究を行った、世界中の260件の極端な気象現象が示されています。記号は気象現象の種類を表しています（例：熱波、洪水、干ばつ）。色は、寄与評価研究で人為的な気候変動との関連が見られたか（赤）、関連が見られなかったか（青）、結論が出なかったか（灰色）を示しています。
左上の＋ボタンと－ボタン、または任意の場所のダブルクリックで、世界の任意の地域を拡大表示できます。気象現象をクリックすると詳細情報が表示されます。これには、研究結果を要約する元論文からの引用文と、オンライン版へのリンクが含まれます。
左側のフィルターでは、特定の種類の気象現象を選択して表示したり、例えば気候変動の影響が認められたものだけを表示したりできます。
地図の作成に使用されている「ソフトウェア」は現在、ウェブ・メルカトル図法（主要なオンライン地図サービスのほぼすべてで使用されているもの）にのみ対応しています。この点は、すべての地図投影法と同様に、世界の見え方をいくらか歪めて示すものであることに留意する価値があります。
科学者がこれまでに研究してきた気象現象は、無作為に選ばれたものではない点に注意が必要です。例えば、ハリケーン・ハーヴェイのような注目度の高い事例もあれば、単に科学研究センターの近くで発生した事例もあります。（この点については後述します。）
気象の種類
マップに掲載されている260件の気象現象は、234本の個別の科学論文でカバーされています。1つの研究が複数の現象や異なる地点を対象としている場合は、それぞれ分けて扱っています。
過去20年間の証拠を総合すると、研究文献は極端な暑熱（31%）、降雨または洪水（20%）、干ばつ（18%）に大きく偏っています。これらを合わせると、公表された全研究の3分の2以上（68%）を占めます。完全なリストは、こちらのGoogleスプレッドシートでご覧いただけます。
下のグラフが示すように、研究された現象の件数は年々急速に増加しており、2012年の8件から2018年には59件に増えました。なお、査読付き論文の執筆と査読のプロセスには数か月を要することがあるため、研究は通常、現象発生から1年ほど遅れて行われる点に注意してください。
ここに含まれる研究の大半は、アメリカ気象学会の会報（Bulletin of the American Meteorological Society、「BAMS」）が毎年刊行する「極端現象の説明（Explaining extreme events）」特集号に掲載されたものです（BAMS）。各特集号には通常、前年の現象を対象とした査読付き研究が20〜30本程度含まれています。その他の研究は、Climate Signalsデータベースや、学術誌のオンライン検索を通じて見つかったものです。
下のグラフで上部のカテゴリ名をクリックすると、特定の種類の現象を表示できます。
上：極端な気象現象の種類および年ごとの寄与評価研究の件数。
注：2017年の現象総数が減少したのは、同年のアメリカ気象学会会報の特別報告書が、2017年後半ではなく2018年初頭に刊行されたためです。
極端な気象のほとんどのカテゴリは説明不要ですが、「暴風（storms）」と「海洋（oceans）」は若干の説明が必要です。
表示上の都合により、「暴風」カテゴリには、熱帯低気圧（ハリケーンや台風を指します）と温帯低気圧の両方が含まれています。「海洋」カテゴリには、海面水温や高潮を対象とした研究が含まれます。例えば、フィリピンの台風ハイエン（Haiyan）や、米国東海岸沿いのハリケーン・サンディ（pdf、17ページ）によって引き起こされた高潮などです。
今回の更新では、寄与評価科学の継続的な発展を反映して、「サンゴの白化」や「生態系サービス」など、新しい種類の現象カテゴリも追加されています。
例えば、2016年に焦点を当てた2件の研究では、エルニーニョと人為的な気候変動が重なって、干ばつとアフリカ南部の不作（pdf、91ページ）をもたらしたこと、また、海面水温の温暖化がリスクを高めた（pdf、144ページ）のグレートバリアリーフでのサンゴの白化。
こうした研究は、寄与評価研究が、単なる気象現象そのものだけでなく、極端現象がもたらす影響をますます考慮するようになっていることを示しています。こうした「影響の寄与評価」研究の最初期のものの一つ、研究は2016年に発表されました。同研究は、2003年の欧州熱波の際にパリで発生した735人の死者のうち506人は、気候変動によって暑さがより厳しくなっていたことが原因だったと推定しました。同研究によると、ロンドンの315人の死者のうち64人も同様でした。
影響の評価へのこの転換は「非常に重要」だと、Peter Stott教授は述べています。同教授は、英国気象庁ハドレー・センターで気候監視・寄与評価チームを率いており、2012年の発足以来BAMS報告書の共同編集者を務めてきました。同教授はCarbon Briefに次のように語っています：
影響の評価は難しいものです。気象学的な要因と問題となっている影響との間に、有意な関連性を立証しなければならないからです。編集者として、私たちはこの種の研究を促進しようとしてきました。なぜなら、これらの研究を動機づけるのは、気象そのものではなく影響だからです。気象現象についての寄与評価しか得られない場合、関連する影響との関係は間接的なものにとどまってしまいます。
最後に、一部の寄与評価研究も、世界平均気温や海面上昇といった気候変動の全般的な指標の変化に対する人間の影響を調べています。本マップは極端現象に焦点を当てているため、これらの研究はマップには含めていません。
人為的な影響
これまでに公表された寄与評価研究の結果を見ると、科学者らは、調査された事例の78%において、人為的な気候変動が極端な気象現象の発生の可能性または深刻度を変化させたことを確認しています（68%は深刻度または発生の可能性が高まったもの、10%は低下したもの）。
Carbon Briefの2017年の初版分析では、現象の68%に人為的な影響が認められました（63%は深刻度または発生の可能性が高まり、6%は低下していました）。
なお、ここでは、気候変動がその現象の少なくとも1つの側面に影響を与えたと判明した場合、その現象は人為的な影響があるものとして分類している点に注意してください。例えば、ある研究では、2011年の東アフリカ干ばつについて、気候変動が2011年初頭の「長雨」の不足に寄与したものの、2010年末の「短雨」の不足は気候現象のラニーニャによるものだったことが判明しました。したがって、この現象は人為的な影響があるものとして分類されています。
気候変動の影響を受けた現象の大半では、そのバランスは同じ方向に傾いています。すなわち、気温の上昇によって、当該現象がより深刻になったか、発生しやすくなったということです。これらの現象は、下のグラフの赤色で示されています。赤い「スライス」をクリックすると、そうした事例のうち熱波が43%、干ばつが17%、降雨または洪水が16%を占めることがわかります。元のグラフに戻り、他のスライスについても同様に操作すると、各カテゴリにおける気象の種類の割合を確認できます。
調査された極端な気象現象の11%では、科学者は人間活動による認識可能な影響を見出せませんでした。これらは、マップと上のグラフで青色で示されています。さらに10%の現象については、研究で用いられた観測データまたはモデリング手法が、信頼できる結論を導くには不十分でした（マップと円グラフでは灰色で示されています）。
調査された気象現象の11%では、科学者は、気候変動によって現象の発生の可能性または深刻度が低下したことを確認しました（上のグラフでは薄いオレンジ色）。
当然ながら、このカテゴリには吹雪と極端な寒波が含まれます。ただし、気候変動が大雨の可能性を低下させたことを示唆する研究も少数含まれ、また別の1件は明らかにしたのは、気温の上昇によってカリフォルニアの農業干ばつが起こりにくくなったことです。
干ばつは複雑です（この点については後述します）。簡単に言えば、ほかに5件の研究が、2011〜17年のカリフォルニア干ばつのさまざまな側面を調べていました。これらの研究は、気候変動が役割を果たしたことを示しています。2件は明確な関連性は見られず（pdf、7〜15ページ）、1件は結論が出ず（pdf、3ページ）。
カリフォルニアの干ばつの事例が示すように、全体像を理解するには、多くの場合さらに掘り下げる必要があります。本記事の残りでは、最も研究の多い3種類の極端な気象、すなわち熱波、大雨と洪水、干ばつについての証拠と、現象の寄与評価における主要な課題、そして分野全体の今後の方向性について見ていきます。
熱波
世界各地の極端な暑熱を調べた寄与評価研究80件のうち、76件（95%）が、気候変動によってそのような現象の発生の可能性または深刻度が高まったことを確認しました。気候変動によって熱波の深刻度が低下したと示した研究はありませんでした。一方、1件（1%）は影響を認めず、さらに3件（4%）は結論が出ませんでした。
ある研究では、例えば2013年夏の韓国の熱波は、気候変動によって10倍発生しやすくなっていたと示唆されています（pdf、48ページ）。極端な暑熱において気候変動の役割を認めなかった研究は、2010年のロシアの熱波に関する分析でした。
文献上、熱波に関して最も研究されている地域はオーストラリアで、暑熱関連の寄与評価研究全体の約18%がオーストラリアを対象としています。オーストラリアの熱波を扱った14件の研究のうち、1件を除くすべてで、気候変動が役割を果たしたことが確認されています。ただし、この研究は、オーストラリア南東部のメルボルン市については結論が出なかったものの、著者らは、すぐ沿岸のアデレードでは極端な暑熱に対する人間の影響を検出した点に留意する価値があります（pdf、145ページ）。
ここから、いくつかの重要な点が浮かび上がります。第一に、気候変動が現象に寄与したと判明することは、その現象を「引き起こした」と言うことと同じではありません。寄与評価とは、ある特定の現象が現在発生する可能性や規模が、温暖化していない世界での場合と比べて異なるかどうかを明らかにすることです。
有用な例えとして、2012年の最初のBAMS報告書で説明されているように、ステロイドを使い始めた野球選手の例があります。選手がそれまでより20%多くホームランを打つようになった場合、特定のホームランがステロイドによるものか、選手の自然発生的な技術によるものかを確実に言うことはできません。しかし、選手の現在の成績と過去の成績を比較することで、ステロイドが選手がホームランを打つ可能性をどの程度変えたかを言うことは可能です。報告書は次のように述べています：
ステロイドにより、選手のバットのどのスイングもホームランになる可能性が20%増加したことを踏まえると、他の条件がすべて同じであれば、ステロイドの使用によって、その特定の事象が起こる確率が20%高まったと寄与評価の表明を行うことができるでしょう。
もう一つの重要な点は、寄与評価科学によって、気候変動が特定の種類の極端な気象の発生可能性を高めていると判明した場合でも、そのような気象を経験する可能性が毎年段階的に高まることが必ずしも意味されるわけではないことです。自然変動により、極端現象の強度や頻度には依然として増減があります。
最後に、寄与評価の結果には通常、確信度が付随しています。したがって、2つの研究がともに特定の気象現象に対する人間の影響を認めていても、一方のほうが他方より信号が強い場合があります。本分析では、寄与評価マップは高確信度と低確信度の結果を区別していませんが、利用者は各研究をクリックして詳細を確認できます。
大雨と洪水
降雨または洪水を調べた51件の研究のうち、29件（57%）は、人間活動によって現象の発生の可能性または深刻度が高まったことを確認しました。これは熱関連の研究に比べてはるかに低い割合です。3件（6%）は、気候変動によって現象全体の発生の可能性が低下したことを確認しました。残りの大雨に関する研究のうち、13件（25%）は気候変動との関連性を認めず、6件（12%）は結論が出ませんでした。
極端な降雨に関する結果が、熱波の場合よりも割れていることは、いくつかのことを示唆しています。場合によっては、限られたデータのために、特定の地域で通常とみなされる気象の「ノイズ」を超えて、気候変動の明確な「信号」を検出することが難しいことがあります。また、降雨または洪水の現象は、本質的に熱波よりも複雑であり、自然変動が関与する要因が多くあるため、結論が出ないことがある場合もあります。土地利用や排水などの人的要因も、大雨が洪水につながるかどうかに関与しています。
例えば英国を見てみましょう。一方、ある研究では、2000年秋のイングランドとウェールズの洪水のリスクが、気候変動によって少なくとも20%（最大90%まで）高まったことが判明しました。別の研究では、2012年夏の降雨への影響はわずかだったとされています（pdf、36ページ）。
これは、もう一つの重要な点を示しています。寄与評価研究の結果を解釈する際には、何を問うかが重要になります。例えば、2013年の研究は、近年の北西ヨーロッパの湿潤な夏が、北極海の海氷の後退に起因するものかどうかを問いました（pdf、32ページ）。研究の答えは「いいえ」でした。しかし、その年のBAMS報告書の序文が説明しているように、
この地域における降水に対して気候変動がもたらしうる多くの影響を考慮すると、北極海の海氷の役割について「いいえ」という結果は、気候変動がまったく役割を果たしていないことを意味するものと解釈すべきではありません。
これは、Kevin Trenberth博士、同センターの特別上級科学者で、米国大気研究センター（National Center for Atmospheric Research）、同僚らとともにNature Climate Change誌に2015年に寄稿した「パースペクティブ」記事で示した主張と似ています。
同論文は、カオス的な気象システムでは、大気の複雑な力学により、嵐や大雨の規模と経路には大きな偶然性が含まれると指摘しています。このため、気候変動がどこに関与しているかを特定することが難しくなり、その影響を過小評価する可能性があります。
そのため、著者らは、ある地域に嵐をもたらす気象パターンを分析するのではなく、「熱力学的」効果として知られる、気温変化によってその嵐の影響がどの程度増幅されたかを科学者が検討すべきだと主張しています。気温が高くなると、海水温が上がり、海面が上昇し、大気中に蒸発する水蒸気が増えます。著者らによれば、これらは科学者がより確信を持てる変化であり、そのため、大気の循環パターンの変化を見るのではなく、寄与評価研究の焦点とすべきだとしています。
例えば、この論文は、2013年9月にコロラド州北東部を襲った5日間の大雨イベントの発生確率を気候変動が低下させたと示唆していた、以前の研究（PDF、15ページ）を再検討している。Trenberthらは、気候変動が雨をもたらした特定の気象システムをより起こりやすくしたわけではないかもしれないが、大気中の水蒸気量そのものの増大には寄与したはずだと主張している。
熱波の寄与度評価研究は、熱力学的影響に焦点を当てるため、一般に暴風雨の研究よりも単純であるが、それらが問う問いの種類は依然として重要である。その好例が2010年のロシアの熱波である。ある研究は、その出来事の深刻度を検討したが、気候変動の役割は見いだせなかった。しかし、別の研究は、影響を見いだしたが、その研究は出来事の発生確率を検討したものである。
この一見した矛盾は、第3の研究によって取り上げられており、この研究は他の2つを調和させるものである。「同一の出来事は、規模の点では主に内部で（すなわち自然変動によって）生じ、発生確率の点では主に外部要因によって（すなわち人為的な気候変動によって）駆動されうる」と説明している。
以下のように、Friederike Otto博士、副所長（環境変化研究所、オックスフォード大学）であり、第3の研究の筆頭著者として、Carbon Brief に次のように語っている：
これらの研究は、一見矛盾しているように見えるだけで、実際には相補的なものである。
また、気候変動との関連が見いだされないことは、関連がないという証拠と同じではないことを強調しておくことも重要である。言い換えれば、人為的な影響がなかったことを必ずしも意味するものではなく、特定の分析がそれを見いだせなかったにすぎない。だからこそ、単一の研究を、気候変動が特定の種類の極端な気象にどのように影響するかについての最終的な結論とみなすべきではないのである。
干ばつ
公表された研究で検討された46件の干ばつ事例のうち、65％は、対象となった出来事の深刻度または発生の可能性を気候変動が高めたことを明らかにした。さらに20％の研究では、人間の活動との明確な関連は見いだされず、13％は結論が出ていないとされた。
このように結果がまちまちであることは、干ばつ固有の複雑さを反映している。また、ここでも具体的な問いが重要である。例えば、特定の干ばつにおける気候変動の役割に関する結論は、研究が気温、降水量、土壌水分のいずれを対象とするかによって左右され得る。
2015年のBAMS報告書は次のように説明している。
干ばつは、結果に大きな文脈の理解が必要な出来事の種類であり続けており、干ばつを引き起こす多くの気象学的、水文学的、社会的要因が組み合わさっているため、単純な答えは依然として得にくいことが多い。
地理的範囲
極端現象の寄与度評価の分野では短期間で多くの成果が上げられてきたが、科学者は、その成果を利用する可能性のある人々に合わせて研究を調整する方法を絶えず模索している。
この分野の初期以来の大きな目標の一つは、極端現象の寄与度評価を、より多くの、より多様な地理的地域を対象とするように広げることであった。科学者が、どの地域でどのような種類の現象について寄与度評価研究を行えるかは、常に気象データの記録の質によって制約される。しかし現時点では、モデリンググループの身近にある気象現象や、特定の科学的関心が高い気象現象に大きく偏っている。Ottoは次のように説明している。
例えば、科学者は、出来事が身近で起きたという理由で寄与度評価研究を行うことが多い。英国、カリフォルニア、そして（コロラド州の）ボルダーは、世界の他の地域よりもはるかに多く研究されているが、それが必ずしも気候変動の影響を特に受けている場所であるとは限らない。
つまり、これまでに実施された研究は、世界の極端な気象において気候変動が果たしている役割を示すものではあるが、あらゆる場所のあらゆる種類の極端な気象を代表するものと見なすべきではない、とOttoは述べている。彼女はCarbon Brief に次のように語っている。
［これまでの研究は］全体像の一部ではあるが、欠けているパズルのピースに何があるのかはわからない。そして何より重要なのは、いくつのピースが欠けているのかもわからないということだ。
リアルタイム
さまざまな種類の気象や世界のより多くの地域を対象とするよう科学の範囲を広げるだけでなく、科学者は極端現象の寄与度評価研究を進める速度も上げている。時には数値の計算をわずか数日後に行うこともある。科学界では、極端な気象の迅速で科学的に厳密な評価を「リアルタイム」の寄与度評価サービスに活用できるのではないかという期待がある。ルイジアナ州の洪水に関する研究は、次のように述べている：
迅速な寄与度分析の分野はまだ初期段階にあり、将来的には、こうした評価が極端な出来事への通常の対応となり、リアルタイムの議論や、長期的な災害対応および復興に科学的根拠を提供する可能性がある。
今日行われているリアルタイムの出来事の寄与度評価の多くは、世界気象寄与度評価（WWA）プロジェクトの一環として実施されている。これは、オックスフォード大学環境変化研究所、オランダ王立気象研究所（KNMI）、赤十字赤新月気候センター（「気候センター」）の連携である。EUが資金提供する別のプロジェクトEUCLEIAは、欧州における気候変動と極端な気象に特化している。Carbon Brief の過去の記事では、寄与度評価に関する様々な手法異なるグループが用いる手法について詳しく説明している。
「リアルタイム」研究の具体的な結果は、公表時点では査読を受けていないが、その結果を支える手法は査読を受けている。2014年のBAMS報告書は次のように説明している：
季節予報などの定例的な分析と同様に、これらの手法を用いて熱波について示された見解は、信頼性があるとみなされるために、必ずしも査読付き文献を経る必要はない。
とはいえ、多くのリアルタイム分析は、数か月後に科学文献に掲載されている。このため、Carbon Brief の寄与度評価マップには公表済みの研究のみが含まれており、そのため最新の「リアルタイム」研究は一時的に含まれない場合がある。
昨年はまた、「事前予測された」最初の寄与度分析も行われた。これは、2018年9月にノースカロライナ州に上陸する前のハリケーン・フローレンスの規模、降雨量、強度に対する気候変動の影響を定量化したものである。
この分析では、ハリケーンについて2通りの短期予測を行った。1つは現在の気候のもの、もう1つは人為的な気候変動がない模擬的な世界のものである。研究者らは次のように結論づけた。
嵐の最も降水量の多い部分では、降雨量が50％以上大幅に増加すると見込まれる。この増加は、熱力学的な考慮だけから予想されるものよりもかなり大きい。さらに、嵐は、人為的な気候システムへの干渉により、より長い期間にわたってサッフィル・シンプソン・スケールで高いカテゴリーを維持し、上陸時には直径がおよそ80km大きくなると見込まれる。
事前に寄与度分析を行うことは「非常に面白いアイデア」であるとPeter Stottは述べ、さらに「このようなものはもっと見られると思うし、気象予報だけでなく、季節予報に基づく確率的研究も行える可能性がある」と付け加えている。ただし、こうした研究は、そのような現象を確実に予測できるかどうかに左右されると、彼は指摘している。
フローレンスの寄与度分析では、予測の質に疑問があったとKevin Trenberth博士は述べている。博士は、米国国立大気研究センターの上級特別研究員であり、この状況を「ちょっとした災難」と表現している。彼はCarbon Brief に次のように語っている：
予測された結果は良くなかった。私の記憶では、上陸時に予測された嵐の強度はカテゴリー2ではなく、カテゴリー4または5であった。そのため、示された見解はかなり誤った前提、すなわち良好な予測があったという前提に基づいていた。
信頼できる寄与度研究の重要な要件は、モデルが極端な出来事を正確に再現することであるとTrenberthは述べているが、「もちろん、事前にこれを行った場合、予測の良否を評価することはできない」とも言う。
進化する科学
極端現象の寄与度評価の科学が成熟し、より精緻になるにつれて、極端な気象と気候変動について私たちが語る方法も変化してきた。
全ての極端な気象は温暖化する世界の影響を受けているはずだと主張する人もいるが、これには一定の慎重さが必要である。2012年の最初のBAMS報告書は次のように指摘している：
人新世では、発生するすべての極端な気象または気候現象が人間の気候への影響によって変化していると主張されてきたが、人新世…これは、気候変動がすべての極端な気象または気候現象の原因であるとされうることを意味するものではない。結局のところ、極端な気象は常に存在してきたのである。
しかし、いかなる単一の研究も最終的な結論とみなすことは時期尚早であるものの、多くの場合、科学はそれ以上のことができることは明らかである。同様に、科学的思考は、個々の気象現象を気候変動に帰属させることは不可能であるという不十分な見解からは明らかに脱却している。
実際、最近の研究の中には、ある出来事、または出来事の一側面が、気候変動がなければ「ほぼ不可能」であった、あるいは「これほど深刻になり得なかった」と結論づけたものもある。気候変動がなければ、北極海氷に関する一つの研究（2016年）は次のように述べている：
2012年の北極海氷最小面積は、個々の極端な出来事は人為的影響に帰属できないというしばしば引用される考えに対する反例を提供している。
結局のところ、寄与度評価には一律の規則はない。科学者は、個々の気象現象の状況をそれぞれ検討する必要がある。世界中のあらゆる証拠を組み合わせることによってのみ、より広範な結論を導き始めることができる。
現在の科学文献から得られる証拠は、科学者がこれまでに研究した極端な気象現象のうち、気候変動がその60％を超える現象をより起こりやすく、またはより被害を大きくしたことを示唆している。これらの現象の大半は熱波であるが、気候変動の影響は干ばつ、大雨、山火事、さらには熱帯低気圧にも見られる。
Carbon Brief は、公表された新たな極端現象の寄与度評価研究を、定期的にマップおよび関連分析に追加することを目指しています。ぜひご連絡ください（含めることができる寄与度評価研究の提案がある場合）。
