「温室効果ガス」という言葉を聞くと、ほとんどの人はすぐに二酸化炭素を思い浮かべます。確かに、現在、地球の急速に変化する気候に最も大きな影響を及ぼしている温室効果ガスです。しかし、影響を与えているのは二酸化炭素だけではありません。気候変動を緩和するには、地球温暖化に寄与するさまざまなガスの影響を比較できることが重要です。
しかし、それは簡単ではありません。
温室効果ガスは、発生源や制御に必要な対策だけでなく、太陽熱を閉じ込める強さ、大気中にとどまる期間、他のガスとの反応や最終的に大気から除去される過程も異なります。こうした違いがあるため、研究者や政策立案者が最も望む、ガス間の影響を正確に比較できる単純な換算係数を導き出すことはできません。
最も極端な例として、クロロフルオロカーボン（CFC）を見てみましょう。大気中に放出されると、同じ重量で比較した場合、CFCは二酸化炭素の1万倍を超える温暖化を引き起こす可能性があります。幸い、CFCは1987年、モントリオール議定書と呼ばれる国際協定によって禁止されました。その理由は、劇的な温暖化の可能性ではありません（当時、これは副次的な理由として認識されていました）。地球を危険な発がん性の紫外線から守るオゾン層の破壊が急速に進んでおり、CFCがその主な原因だと判明したためです。
姿を消したCFC
CFCが段階的に廃止されていなければ、今ごろ地球温暖化への寄与において「大きな役割を果たしていただろう」と、MITのリー・アンド・ジェラルディン・マーティン環境学教授、スーザン・ソロモンは述べています。廃止前と同じペースで今も使われていたなら、CFCは地球の温室効果に二酸化炭素のおよそ3分の1に相当する寄与をしていたでしょう。二酸化炭素は、依然として圧倒的に最大の寄与要因だと彼女は言います。
比較のために言えば、世界各地で温室効果ガス排出量を削減する一連の対策を求めた京都議定書（2015年のパリ協定に取って代わられました）による削減量は、「二酸化炭素換算」で年間約20億トンでした。一方、CFCの段階的廃止によってすでにその5倍、二酸化炭素換算で年間推定100億トンのガスが削減されたと、彼女は述べています。
現在、人為的な温室効果への寄与が2番目に大きいのは、天然ガスの主成分であるメタンです。放出直後のメタンは二酸化炭素より約100倍強力ですが、大気中の寿命はずっと短く、数百年にわたって大気中にとどまる二酸化炭素とは異なり、約10年です。20年間で平均すると、メタンの「温室効果ガス換算係数」は二酸化炭素の約72倍ですが、100年間で見ると、わずか25倍に下がります。
メタンには複数の発生源があり、その中には比較的測定が難しいものもあります。たとえば、天然ガスの井戸、貯蔵施設、供給システムからの漏出は、重要な発生源です。しかし、こうした漏出は大きく変動し、井戸の建設方法やインフラの保守体制といった要因に左右されます。場合によっては、これらが独自情報にあたるため、漏出の規模をめぐって大きな議論が続いています。湿地、森林破壊、畜牛に関連する排出など、ほかの発生源も正確な測定が困難です。
変動を考慮した評価
MITデータ・システム・社会研究所のエネルギー研究担当、アトランティック・リッチフィールド・キャリア開発准教授、ジェシカ・トランシックは、メタンと二酸化炭素では大気中での動態が大きく異なるため、よく使われる従来の単一係数による比較に頼ると誤解を招くおそれがあると述べています。そこで彼女と共同研究者たちは、2014年の研究論文で、特定の気候変動緩和目標に基づいて異なるガスの相対的な影響を測る指標を使うべきだと提案し、2016年にその考えをさらに発展させました。たとえば、比較の時間軸を特定の安定化目標に基づいて設定する方法です。
温室効果ガスを比較する通常の方法は、地球温暖化係数と呼ばれる単一の換算係数を使うもので、やや恣意的に選ばれた100年間の時間軸を用います。メタンの場合、この係数は通常25とされます（つまり、メタンは二酸化炭素の25倍の強さを持ちます）。しかし、トランシックは、より有意義なのは「目標に基づく指標」を用いることだと提案しています。これらの指標は、緩和目標に対して排出がいつ起きるかに応じた期間を対象に、各ガスが大気中にとどまる時間の違いを取り入れます。指標には、瞬間的な気候影響（ICI）と累積的な気候影響（CCI）があります。異なる要因にどれだけの重みを置くかは、気候が最終的に落ち着く平衡状態（そこに至るまで数百年かかる可能性があります）と比べて、「短期的な変化の速度をどれだけ重視するか」によると、彼女は述べています。
ソロモンの最近の研究によると、温室効果ガスの影響の一部は、数百年にわたって続くことがあります。変化を最初に引き起こしたガスの排出が完全に止まった後も続きます。具体的には、水温上昇に伴う水の膨張に極地や氷河の氷の融解が加わることで、新たな温室効果ガスの排出をすべて完全に止めたとしても、海面上昇が数百年にわたって続く可能性があります。発生源がなくなった後も、これらのガスが大気中に残り、熱を閉じ込め続けるためです。この事実は、気候変動の緩和をめぐる議論で見落とされることがあります。2050年までに二酸化炭素排出をすべてなくしたとしても、その排出量の半分近くが750年後も大気中に残り、地球を温暖化させ続ける可能性があると、ソロモンと共著者たちは明らかにしました。
「人為的な気候変動への最大の寄与要因が二酸化炭素であることに疑いの余地はありません」とトランシックは述べています。「ですから、緩和策の大きな焦点になります。しかし、ほかにも重要なものがいくつもあります。こうした二酸化炭素以外の排出は、炭素を含む化石燃料の燃焼による二酸化炭素の直接排出とは異なり、供給システムのどこかで漏出して生じることがよくあります。漏出を減らすためにシステムを改善する余地はありますが、必ずしも簡単ではありません。」
また彼女は、「これらすべての温室効果ガスが大気中にとどまる期間や、濃度の変化に伴って放射強制力がどう変化するのかを理解するのは困難です。相互作用によって、すべてのガスの放射効率が変化します」と述べています。
温室効果に寄与するのはガスだけではありません。すすとしても知られるブラックカーボンや、ほかの一部の粒子状物質も影響を及ぼします。ただし、こうした物質が大気中にとどまる期間はさらに短く、通常は数日から数週間です。次の降雨で大気から洗い流される傾向があるためです。
そして、最大の温室効果ガスである水蒸気に行き着きます。水蒸気が、ほかのどの大気成分よりも大きな温室効果による温暖化をもたらしていることは間違いありません。しかし、水蒸気の挙動は気候に左右されます。そのため、水蒸気は気候変動の駆動要因ではなく、気候変動を増幅させるフィードバックです。水循環は大気循環に常に組み込まれているからです。空気が暖まると、より多くの水蒸気を含めるようになります。したがって、気候の温暖化によって大気中の水蒸気が増え、フィードバック効果をもたらし、降雨パターンに劇的な変化を引き起こす可能性があります。しかし、水蒸気が大気中にとどまるのは次の降雨までです。「水蒸気は気候システムに従うものであって、支配するものではありません」とソロモンは述べています。
地球の気候を変化させる要因として、二酸化炭素は間違いなく最大の要因であり、たとえ今すべての排出が止まったとしても、当面はその状態が続くでしょう。過去1世紀に排出された二酸化炭素の多くは、数百年後も大気中に残り、地球を温暖化させ、海面上昇を引き起こし続けます。「私たちが排出した二酸化炭素の一部は、1,000年後も残っているでしょう」とソロモンは述べています。したがって、人間の時間尺度で考えれば、実際上、二酸化炭素を大気中に排出することは「二酸化炭素が引き起こす温暖化の不可逆性」につながると彼女は言います。
