国際海事機関（IMO）は、公衆衛生上の理由から、船舶に低硫黄燃料の使用を義務づける新規制を2020年に導入しました。
これにより、船舶からの二酸化硫黄（SO2）排出量が歓迎すべき形で減少しましたが、意図せず海洋表面温度をわずかに押し上げた可能性があります。
この変化が長期的な傾向を変える可能性は低く、現在の記録的な高温の海洋には、ほかにも複数の要因が寄与していると考えられます。
国際海事機関（IMO）の規則は、公衆衛生の改善に一定の成果を上げてきました。その結果、健康に害を及ぼす大気汚染物質である二酸化硫黄（SO2）の世界排出量は約10%減少しました。
しかし、船舶燃料を低硫黄化したことには、もう一つの影響がありました。
船舶の排気ガスに含まれる硫黄粒子は、温室効果ガスによる温暖化の一部を抑えてきました。しかし、船舶燃料の硫黄含有量を減らしたことで、この覆い隠す効果が弱まり、実質的に温暖化を押し上げました。
一部の研究者は提唱しています。IMOの大気浄化規制によるSO2の減少が、最近の世界の海面水温の急上昇の背景にある可能性があるというのです。
Carbon Briefの分析によると、船舶からの大気汚染を減らすための2020年規制の副次的影響として、2050年までに世界の気温が約0.05C上昇する可能性があります。これは、排出量にして約2年分に相当します。
これは温暖化に寄与し、今後数十年で1.5Cを超えないようにすることをさらに難しくしますが、海洋熱波にはほかにも複数の要因が寄与していると考えられます。
その要因には、大規模噴火を起こした南太平洋の海底火山、サハラ砂塵が異例に少ないこと、そしてエルニーニョの進行が含まれます。
段階的な削減
現在のSO2排出量のほぼすべては、化石燃料の燃焼による副産物です。
世界のSO2排出量は、1970年代には年間約600万トン（MtSO2）でしたが、2000年代と2010年代には年間1,000万MtSO2を超えるまで増加しました。
化石燃料由来のSO2排出は、PM2.5として知られる粒子状物質を生成し、長年にわたり深刻な健康被害をもたらしてきました。
研究では推定されています。陸上で許容される水準を大幅に上回る船舶燃料の高い硫黄含有量が、沿岸地域で毎年19,000～91,000人の早期死亡の一因となっていると。
科学者たちは以前から、世界が化石燃料から移行するにつれてSO2排出量が段階的に減ることを気候モデルに織り込んできました。
近年の気候変動に関する政府間パネル（IPCC）第6次評価報告書（で評価された排出量シナリオのほぼすべてが、AR6将来SO2排出量が減少すると見込んでいます。化石燃料の段階的廃止が速いシナリオほど、SO2の減少も速くなります。
2020年、規制がIMOによって導入され、船舶燃料の硫黄含有量に厳しい上限が設けられました。新規則は、世界中で運航するすべての船舶について、硫黄の最大割合を3.5%から0.5%に引き下げました。
これに先立ち、2010年から2015年には、北米沿岸と北海周辺を航行する船舶だけを対象とした、より限定的な規制が実施されていました。
船舶燃料の硫黄分を急速に削減したことで、世界のSO2排出量は年間約8.5MtSO2減り、年間約2.5 MtSO2になったと考えられます。これは、2020年以降に世界のSO2排出量が約10%急減したことを意味します。
この分析でCarbon Briefは、全球エアロゾルデータセット（予測される影響が2019年までしか更新されていないため、低硫黄燃料規制のCEDSに基づいて、2020年以降のSO2排出量を推計しています。
規制の順守が徹底されておらず、低硫黄燃料の普及がこの分析の想定より遅い可能性もあります。
とはいえ、削減後に実施された研究では、SO2が雲の形成に及ぼす影響によって生じる、観測可能な船舶航跡雲の大幅な
減少が示されています。これは、船舶航跡雲の減少であり、著者らは2020年以降の船舶排出規制の強化によるものとしています。
考えられる原因
SO2は、入射する太陽光を直接反射することと、雲凝結核として働くことの両方を通じて、気候に強い冷却効果をもたらします。これにより、太陽光を反射する雲の形成が増えます。
SO2には強い冷却効果があるため、SO2排出量が10%減ると、地球温暖化がさらに進むことになります。
ここ数週間、世界の記録的な海面水温に大きな注目が集まり、一部では、船舶燃料の硫黄分削減が温暖化の主な要因かもしれないと指摘されています。
下の図は、米国海洋大気庁（NOAAの最適補間海面水温（OISST）データセットから、1981年以降の各年の世界の海面水温を示しています。現年の2023年は黒の実線で示されています。
現在の海面水温は、この時期の前年の記録（2022年に記録）を約0.2C上回っています。
SO2排出量が10%減少した場合に、追加的な温暖化がどれほど生じるかを正確に答えるのは難しい問題です。
その理由は、SO2（およびほかのエアロゾル）による放射強制力の推計と、強制力の変化に気候がどれほど敏感に反応するかについて、モデル間に大きな違いがあるためです。
放射強制力とは、温室効果ガス、エアロゾル、その他の気候に影響を与えうる要因が、さらなる熱を閉じ込める複合的な効果を示す指標です。
気候への影響
一般に、SO2排出量が少ない地域では、排出による気候への影響がより大きくなります。硫黄粒子が雲の形成に及ぼす効果は、ある時点で飽和するため、それ以降の排出による影響は小さくなるからです。
下の図は、2020年のIMO規制前の船舶燃料由来SO2排出の場所（左）と、主に藻類が放出する天然の硫化ジメチル（DMS）排出の分布（右）を示しています。
船舶燃料由来のSO2排出が多く、DMS排出が少ない地域で、最大の温暖化影響が予想されます。船舶航跡雲が集中する北大西洋と北太平洋のどちらも、DMS濃度が高い地域です。
船舶燃料の硫黄含有量を制限する規制が気候に及ぼす影響を推定するため、Carbon Briefは、同じ気候シナリオの下でSO2排出削減がない場合と比べ、世界のSO2排出量を年間8.5MtSO2減らす効果を算出しています。
下の図は、2015年までの過去のSO2排出量と、2050年までのSO2排出量の予測を示しています。SSP2-4.5は中間的なシナリオで、おおむね一致する今日の政策の下で世界がたどっている排出経路（薄い灰色）とです。
SO2排出量を減らした同じシナリオも併せて示しています（黄色）。黒い四角は、Forsterほか（2023年）による2019年と2022年のSO2排出量の観測データ2点を表します。
なお、上の図の黒い四角で示したSO2の観測推計値は、IMO規制の影響を明示的にモデル化していませんが、規制の影響と重なる可能性のある観測値を含んでいます。これは、2022年の観測推計値と、上の硫黄調整済みSSP2-4.5シナリオとの差に表れている可能性があります。
より長期の時間軸では、SO2削減を二重に数えるリスクもあります。2020年規制がなくても、海運業界、そしてより広く世界全体の脱炭素化に伴って、船舶由来のSO2がある程度減ると予想されるためです。
この場合、上の図の2つのシナリオは、時間の経過とともに上側の（灰色の）シナリオに近づいていきます。
強制力の変化
単純な気候モデルである有限振幅インパルス応答（FaIR）モデルを使い、この分析では、2020年以降にSO2排出量を年間8.5MtSO2削減する場合と削減しない場合のSSP2-4.5シナリオを比較し、放射強制力の変化を調べています。
比較の結果、低硫黄船舶燃料を義務づける2020年規制によるSO2排出量の減少は、地球表面全体で放射強制力を1平方メートル当たり0.079ワット増加させることが示されました。
この推計値は、船舶用低硫黄燃料が気候に及ぼす可能性のある影響を評価したほかの複数の公表研究とおおむね一致しています。ただし、その範囲の下限に近い値です。
下の図は、Carbon Briefの推計値を左側に示し、過去20年間に発表された8つの研究と比較しています。
海洋上ではエアロゾル濃度が低いため、排出量単位当たりの硫黄が雲の形成に及ぼす影響が大きくなり、放射強制力の増加はFaIRの予測を上回る可能性があります。しかし前述のとおり、海洋では陸域よりも、天然の硫化ジメチル排出による硫黄のバックグラウンド濃度が高くなっています。
温暖化の押し上げ
船舶燃料の低硫黄化規制が気候に及ぼす影響を明らかにする次の段階は、放射強制力の変化を温暖化に換算することです。
この分析では、結合モデル相互比較プロジェクト（CMIP6）の最新世代モデル66個のアンサンブルを再現するよう設計されたFaIRのバージョンを使用しています。
下の図は、その結果としての温暖化を示しており、平均値（青い線）と5～95パーセンタイル（青い網掛け）が含まれます。中心推計値では、30年後に約0.045Cの温暖化が生じます。
分析2009年のある分析では、海運によるSO2排出量が90%減少すると、約0.05℃の追加的な温暖化が生じ、最初の15年間に急速な気候応答が起こると推定されました。これは、30年後に約0.045℃の温暖化が生じるというCarbon Briefの中心推定値に近いものです。
SO2排出量の減少が気候に及ぼす影響は、瞬時に現れるわけではありません。強制力の変化に地球システムが応答するまでには、ある程度の時間がかかるためです。強制力の変化に対する応答の約半分は最初の4年間に現れ、残りはよりゆっくりと現れます。
海洋上のSO2排出量の場合、陸上の気温が海洋上より速く平衡に達するため、応答はFaIRモデルのシミュレーションよりさらに遅くなる可能性があります。
下の図は、海洋燃料の硫黄分に関するIMO規制がある場合（青）と規制がない場合（オレンジ）について、2050年までの全体的な温暖化に関するCarbon Briefの推定値を示しています。
SSP2-4.5シナリオは、現行の政策の下で予想される状況に相当し、将来のSO2排出量がわずかに減少すると想定しています（大幅に深い削減を想定する深い緩和シナリオと比べて）。
Carbon Briefの分析によると、海洋燃料に関するIMO規制による追加的な温暖化は、人間活動による世界の温室効果ガス排出量が現在のペースで推移した場合の約2年分に相当します。これによって、2050年までの温暖化に関する世界の進路が根本的に変わるわけではありませんが、今後数十年にわたり温暖化を1.5℃に抑えることはさらに難しくなります。
ただし、SO2排出量の減少による放射強制力の変化には、特に海洋上で大きな不確実性が残っています。下の図は、文献に見られるさまざまな強制力の推定値に基づく、2030年と2050年の温暖化予測を示しています。
放射強制力の推定範囲の上限を採用すると、追加的な温暖化は2030年までに最大0.18℃、2050年までに最大0.25℃に達する可能性があります。ただし、ほとんどの研究ではこれより低い強制力が推定されています。
寄与要因
低硫黄の海洋燃料への移行に対する気候の応答には遅れが生じるため、2020年の規制による温暖化の半分未満しか2023年までに顕在化していないと考えるのが妥当です。世界全体では、おそらくわずか0.01℃単位にとどまります。
この程度では、ここ数週間に見られる世界の海面水温の急上昇を説明するには不十分でしょう。海面水温は、この時期の過去の記録を約0.2℃上回っています。
むしろ、現在の記録的な海洋高温には、ほかにも複数の要因が寄与していると考えられます。その中には、年初の中程度のラニーニャ現象の終息と、発達しつつあるエルニーニョ現象があります。エルニーニョへの移行は、世界の気温を上昇させる傾向があります。
成層圏の水蒸気は、フンガ・トンガ＝フンガ・ハアパイ火山の2022年の噴火に由来します。また、熱帯北大西洋上でサハラ砂漠からの砂塵が異例に少なかったことも、海洋熱波を強めている可能性があります。
まとめると、気候変動の主な要因は、依然として化石燃料からのCO2排出です。大気汚染対策の規制を受けた低硫黄海洋燃料への移行は、近い将来に私たちが経験する温暖化を強める可能性がありますが、長期的な進路である今世紀末までに約2.6℃の温暖化を変えるものではありません。
