これまでジオエンジニアリング研究は、モデリングと実験室での研究に限られてきました。こうした範囲を超えた本格的な研究は、生態系や社会に深刻なリスクをもたらす可能性があるため、タブーとされてきました。しかし最近発表された2つの論文が、その沈黙を破り、科学界で野外実験の議論に光を当てています。
気候科学は、地球温暖化を食い止めるために行動を起こす必要があると明確に示しています。温室効果ガス排出量の増加は、たとえば異常気象の増加などを通じて、世界の大半の地域で社会に悪影響を及ぼす気候へと私たちを向かわせています。温室効果ガス削減に関する拘束力のある合意がいまだに存在しないことから、科学界の一部は、気候問題に対する技術的な解決策、すなわちジオエンジニアリングの研究へと向かっています。
ジオエンジニアリングは、地球の放射収支を変えることで、気候変動の「症状」、とりわけ気温上昇に対処することを目指します。提案されている手法は、技術的な特性や起こり得る影響が大きく異なります。このブログ記事では、最もよく知られた太陽光ジオエンジニアリングの手法、「人工火山」または成層圏エアロゾル法に焦点を当てます。科学者たちは、高度15～20 kmの成層圏に、反射性の小さな硫酸塩粒子（エアロゾル）を注入することを提案しています。この小さな粒子が地表に届く太陽放射の量を減らし、下層大気を冷却します。この効果は大規模な火山噴火後に観測されており（そのため「人工火山」と呼ばれます）、直近では1991年のピナトゥボ山噴火後に、噴火翌年の世界平均気温がほぼ0.5°C低下しました。火山とは異なり、ジオエンジニアリングの実施者は、温室効果ガス濃度が安全と判断された水準を下回るまで、エアロゾルを継続的に注入することになります。これまで、太陽光ジオエンジニアリングの研究はすべてコンピューターモデルに限られてきました [1]。
野外実験
大気科学者のグループが最近、太陽光ジオエンジニアリングの手法を検証するため、9つの野外実験を提案しました [2]。彼らは、ジオエンジニアリングの有効性とリスクの理解を目指す案と、ジオエンジニアリングの実施に必要な技術の開発を目指す案に分類しました。さらに科学者たちは、人工的に注入した粒子表面での化学反応のような小規模な大気過程の理解を目指す実験と、世界平均気温の低下など、大規模な気候応答を対象とする実験とを明確に区別しました。大規模実験の影響を小規模実験から単純に推定することはできません。しかし、大規模実験は、環境リスクがごくわずかであることを示す小規模試験を数多く成功させた場合にのみ実施されるでしょう。その時点では、地球温暖化による悪影響の一部を避けるには遅すぎるかもしれません。
小規模な成層圏硫黄（および水）注入野外試験の実験設計案（出典：[3]）
提案された実験のうち、成層圏制御擾乱実験（SCoPEx）と呼ばれる小規模な野外試験が、最も計画の進んだ段階にあります [3]。ハーバード大学の研究グループは、成層圏への硫黄注入の副作用であるオゾン層破壊をより正確に定量化するため、この実験を設計しました。成層圏のオゾン濃度が低下すると皮膚がんのリスクが高まり、地球の温室効果ガスによる温暖化以上に社会を混乱させる可能性があります。SCoPEx中にオゾン濃度が急激に低下すれば、成層圏硫黄によるジオエンジニアリングの構想はおそらく頓挫するでしょう。図に示すように、この実験は、エアロゾル発生装置、観測機器、エンジンを搭載したモジュールを気球で運ぶ構成です。このモジュールがエアロゾルの噴煙を注入すると同時に監視します。実験で放出される硫黄と水の量は、ヨーロッパと米国間の大陸間飛行より少ないと見込まれています。研究者らは、野外実験の総費用を約1,000万米ドルと見積もっています。
野外試験がこれほど議論を呼ぶのはなぜか？
SCoPExや、現在提案されているその他の小規模実験が環境や社会に重大なリスクをもたらす可能性は低いでしょう。大規模な注入を数十年にわたって行うジオエンジニアリングの全面的な実施とは異なり、こうした実験は地球のエネルギー収支を変えません。しかし、提案されている屋外でのジオエンジニアリング研究には、ほかにも次のような問題が残っています。
最初の野外実験が、ジオエンジニアリング研究の迅速な実施や商業化を後押しする可能性があります。大規模な多国籍企業がジオエンジニアリング研究を引き継ぎ、それによって生じる経済的利害を抱える事態を想像できるでしょうか。
ジオエンジニアリング研究の拡大は、温室効果ガスの排出削減努力を妨げるおそれがあります。地球温暖化を部分的に抑えられるプランBがあるのなら、なぜ炭素排出を削減するのでしょうか。
屋外試験の監視を認められるのは誰、あるいはどの機関でしょうか。小規模実験と全面的な実施の境界を定められるのは誰でしょうか。そして最後に、全面的な実施となった場合、地球規模のサーモスタットを誰が制御するのでしょうか。
そもそも、なぜジオエンジニアリングに取り組むのか？
好奇心に駆られたジオエンジニアリング研究は、気候変動への対処において最善の戦略を選ぶために、社会や政策立案者が必要とする情報を提供します [4]。ジオエンジニアリングのモデリング研究は、成層圏への理解を深め、エアロゾル過程と気候との相互作用、たとえば火山が世界の気温、降水量、作物収量などに及ぼす影響を、より正確に表現することに役立ちます。その結果、将来の気候予測のモデルはより堅牢になります。
私たちは、関連する自然過程とリスクのすべてについて十分に理解できるまで、ジオエンジニアリングの試験はコンピューターモデルか実験室に限定すべきだと考えます。過程に基づく小規模実験は有用である可能性があります。しかし一歩立ち止まり、成層圏エアロゾルの微物理学のような自然の大気過程に関する未解決の問いに焦点を当てることを提案します。
詳しい情報
[1]このテーマは、以前のブログ記事（ドイツ語）ですでに詳しく取り上げられています：ジオエンジニアリング――エアロゾルをめぐる危険な賭け？ および ジオエンジニアリングは気候問題を解決できるのか？
[2] Keithほか、2014年：太陽光ジオエンジニアリングの野外実験：代表的な研究ポートフォリオを検討するワークショップ報告書、『Phil. Trans. Roy. Soc.』、doi： 10.1098/rsta.2014.0175
[3] Dykemaほか、2014年：成層圏制御擾乱実験：太陽光ジオエンジニアリングのリスク理解を深めるための小規模実験、『Phil. Trans. Roy. Soc.』、doi：10.1098/rsta.2014.0059
[4] Robock, A.（2012年）も参照：ジオエンジニアリング研究は倫理的か？（PDF）
この記事は、 ETHチューリッヒとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Blaž Gaspariniは、大気・気候科学研究所の博士課程学生です。Ulrike Lohmannは、ETHチューリッヒの実験大気物理学教授です。
画像：ペリト・モレノ氷河の片側から氷片が剥がれ落ちる。ロイター／Andres Forza。
