新型コロナウイルスのパンデミックを受けて実施された世界的な規制により、二酸化炭素排出量は2006年以来の最低水準にまで減少した。
減少幅は4月初旬に最大となり、その時点で世界の排出量の89%を占める地域が何らかの形でロックダウンされていた。
新たな研究によると、人間の活動によって毎日排出されるCO2の量は、最大で17%減少した。新型コロナ危機の最中に当たる4月初旬のことだ。
つまり、1日当たりの排出量は一時的に、最後に観測された2006年の水準まで減少したと研究は述べている。今年の最初の4カ月間に、化石燃料の燃焼とセメント生産による世界の排出量は、2019年の水準と比べてCO2換算で1,048mトン（MtCO2）、率にして8.6%減少したと推計している。
研究では、危機の推移次第で、2020年通年の排出量が最大2,729MtCO2（7.5%）減少すると予測している。査読を経た初の研究であり、おおむね、2月にCarbon Briefが発表した中国の初期推計と、先月に別途発表された世界全体の推計であるCarbon Briefおよび国際エネルギー機関の推計に沿ったものだ。
今回の研究は、世界全体と69カ国それぞれについて、ほぼリアルタイムでCO2排出量を日単位で定量化しようとした初の試みでもある。これまでは、年間CO2排出量のデータは通常、数カ月、あるいは数年後に公表されていた。
世界または各国のCO2排出量を日単位で推計したデータが一般公開されれば、「政策措置や世論の圧力を促すうえで、特に非常に有用だろう」と、別の研究者がCarbon Briefに語った。
新型コロナ危機
続く新型コロナ危機により、世界各地で数十万人が死亡し、多くの国で移動に対する厳しい制限が導入された。
こうしたロックダウンには、「自宅待機」命令や国境封鎖など、エネルギー利用、ひいてはCO2排出量に直接的な影響を及ぼす措置が含まれていた。
危機が進行するなか、そのCO2排出量への影響を定量化しようとする取り組みも進んだ。しかし、リアルタイムのCO2排出量データが存在しないため、こうした試みは困難を伴った。
各国が国連に提出する年間排出量インベントリの作成には何年もかかる。しかも、それらも直接測定した値ではなく推計値だ。
温室効果ガス排出量は推計される際にさまざまな方法が用いられ、多くの場合「活動量データ」に基づいている。たとえば、走行距離や発電量が該当する。また、噴射剤として使われる亜酸化窒素の場合は、クリームの消費量が指標となることさえある。
Nature Climate Changeに掲載された今回の研究は、6つの部門の活動量データと、各国・地域におけるロックダウン措置の時間的推移を示す「行動制限指数」を組み合わせている。
これにより、2019年の平均的な1日に排出された100MtCO2を基準に、2020年1月から4月までの世界の1日当たりCO2排出量の変化を推計できる。
論文によると、各国で行動制限が最も厳しかった時期には、1日当たりCO2排出量が平均26%減少した。ただし、すべての国が同時に最も厳しいロックダウンを実施していたわけではないため、この影響は世界全体で見ると小さくなる。
4月初旬の危機のピーク時には、1日当たりCO2排出量の89%を占める地域で何らかの形のロックダウンが実施されていたと論文は述べている。4月7日には、世界の1日当たりCO2排出量が83MtCO2（17%減、減少幅は11～25%）となり、最後に観測された2006年の水準に相当した。
プレスリリースで筆頭著者のコリン・ル・ケレ教授（イースト・アングリア大学の気候変動科学教授で、同大学のティンダル・センター所属。5月21日にCarbon Briefのウェビナーにパネリストとして参加予定）は、次のように述べている。
「人々の行動制限によって、エネルギー利用とCO2排出量は劇的に変化しました。しかし、こうした極端な減少は一時的なものとなる可能性が高いでしょう。経済、交通、エネルギーの各システムに構造的な変化が起きたことを反映しているわけではないからです。」
日次データ
世界の1日当たりCO2排出量を推計するため、研究者らは部門別の活動量データと国ごとの行動制限指数を組み合わせる新たな手法を用いた。
論文では、下の図に示すように、化石燃料とセメントに由来する世界のCO2排出量に占める割合に基づいて、6つの部門を分析している。内訳は、電力・熱（44%）、産業（22%）、陸上交通（20%）、家庭（6%）、公共建築物・商業（4%）、航空（3%）である。
注目すべき点として、この内訳は、電力と産業に由来するCO2排出量を左右する社会全体の選択とは対照的に、個人の行動だけで世界の排出量を大幅に削減できる可能性が限られていることを示している。
上に示した世界のCO2排出量の内訳を、69カ国、米国50州、中国30省についてさらに細分化している。これらは世界全体の97%を占める。これにより、たとえば2019年の平均的な1日におけるイタリアの産業部門のCO2排出量が分かる。
次に論文では、各部門について時系列を網羅し、それぞれの時点で実施されていた行動制限の水準に応じて分類した669件のデータセットを用いる。たとえば、陸上交通の「活動量」を測るための、移動、交通量、渋滞に関する日次報告などがこれに当たる。
次に、この日次データを調整し、北半球の穏やかな冬や曜日など、新型コロナウイルスとは無関係な影響を取り除く。
論文によると、行動制限が最も厳しい水準にあるとき、陸上交通の「活動量」は平均50%減少した。下の図ではこれを緑色で示している。各点は個々のデータを表し、白抜きの円は平均値、横線はデータセット間のばらつきを示す。この図は、電力、産業、家庭、航空の活動量の変化も示している。
電力については、論文は欧州、米国、インドの1日当たり総需要を分析し、厳格なロックダウン下では需要が平均15%減少したと報告している。産業については、中国の日次石炭使用量をCarbon Briefが報じたデータと、米国の鉄鋼生産に関する週次報告を分析している。
家庭については、英国のスマートメーターの数値を利用する。最も大きな影響を受けた部門である航空については、世界各地の国内線・国際線の出発データを用いる。
上の図が示すように、この分析で産業について利用する情報は比較的限られている一方、交通の活動水準については、より幅広いデータセットを用いている。
排出量の推計
次に研究チームは、部門ごと、行動制限の水準ごとの活動量の平均変化を用いて、世界の1日当たりCO2排出量を推計する。
たとえば、トルコで最も厳しいロックダウンが実施されている日には、電力部門のCO2排出量が2019年の平均と比べて15%減少し、陸上交通の排出量は50%減少すると分析では仮定する。
トルコが最も厳しい規制の「行動制限指数3」からレベル2に移行すると、電力部門の排出量は通常の水準を5%下回り、交通部門は40%減少すると仮定する。各行動制限の水準について、同じ割合の減少がすべての国に当てはまると想定している。
この手法では、各国・州・省が新型コロナウイルス対策のロックダウンを、ある「行動制限水準」から別の水準へいつ変更したかと、2019年の各部門の1日当たり平均CO2排出量が分かればよい。
こうした国々とロックダウンの水準をすべて合わせて分析した結果、世界の1日当たりCO2排出量の減少は4月7日に17%でピークに達したことが分かった（下図）。2020年の最初の4カ月間では、排出量は2019年の水準と比べて1,048MtCO2（8.6%）減少した。
世界全体の中で最も大きな影響が見られたのは中国で、今年の最初の4カ月間に排出量が推計242MtCO2減少した。続いて米国（-207MtCO2）、欧州（-123MtCO2）、インド（-98MtCO2）だった。
グレン・ピーターズ博士は、ノルウェーの気候研究機関Ciceroの研究ディレクターで、研究著者の一人でもある。同博士はCarbon Briefに、今回の手法は現在の危機を念頭に設計されたものの、研究チームは日次CO2排出量の継続的な推計を可能にする「基礎資料」を集めたと語った。同博士は次のように述べている。
「私たちは以前から、より『リアルタイム』に近い推計について議論してきました。そこには多くの利点があります。今回の論文では、その利点の一つを示し、特定の政策介入がもたらす結果をほぼリアルタイムで確認しています。」
ただしピーターズ氏は、研究で使った日次データの一部について、たとえば衛星ナビゲーション機器メーカーTomTomの都市渋滞指数の時系列データは、現在の危機の期間に限って一般公開されており、将来再び非公開となる可能性があると指摘する。また、科学者や政策立案者にとって日次データが本当に必要なのか、あるいは週次や月次の推計で十分なのかも問いかけている。
ハンナ・リッチー博士は、ウェブサイトOur World in Dataの研究責任者で、新たな研究の査読者の一人でもある。同博士はCarbon Briefに次のように語った。
「日次のCO2排出量推計は非常に有用だと思います。特に、政策措置や世論の圧力を促すうえで役立ちます……気候変動には、長期的な問題への関心が薄れやすいという典型的な課題がすでにありますが、各国の状況を示す指標としてCO2排出量の数値が年に1度しか公表されないことで、問題はさらに深刻になっています。」
全ての国の日次CO2排出量推計が一般公開されれば、進捗を継続的に追跡できるようになると同博士は述べ、こう付け加えた。「ニュースにカウンターを表示したり、株式市場の指標のように、スマートフォンにアプリやダッシュボードを置いたりできます。」
別の分析
今回の研究は、新型コロナ危機がCO2排出量に及ぼす影響を分析した初の研究ではない。ただし、査読を完了した初の研究である。
現在査読中の別の論文も、ほぼリアルタイムで世界の1日当たりCO2排出量を推計しようとしている。この研究では、新型コロナ危機によって2020年第1四半期の世界の排出量が2019年の水準を542MtCO2下回ったとしており、今回の論文の530MtCO2減という数値と近い。
2月中旬、Carbon Briefは、規制が最も厳しかった時期の4週間に、中国の排出量が一時的に200MtCO2（25%）減少したことを示す分析を発表した。新たな研究によると、中国の排出量の減少は24%でピークに達した。
今回の研究には、世界各地でロックダウンが続く期間について3つのシナリオを設定した、2020年通年の排出量への影響の推計も含まれている。危機の推移によって、CO2排出量は4～8%減少するという。これは4月にCarbon Brief（6%減）と国際エネルギー機関（8%減）が発表した推計と一致する範囲だ。
