コロナパンデミックによる排出量削減が大気に予想外の影響を与えた

コロナパンデミックによる排出量削減が大気に予想外の影響を与えた 地球

画像:コロナのパンデミック時には、世界的な規制により、旅行やその他の経済活動が大幅に削減され、その結果、排出量も減少しました。この写真は、パンデミック時にコロンビアの高速道路がほとんど使われていなかったことを示している。

気候変動と大気汚染がいかに密接に関係しているかを示しています。

コロナによるパンデミックと、それに伴う世界各国の旅行などの経済活動の制限により、わずか数週間で大気汚染と温室効果ガスの排出量が激減しました。

この急激な変化により、科学者たちは規制には何年もかかるであろう結果を、これまでにない形で見ることができました。

今回、NASAをはじめとする国際宇宙機関の衛星データを用いて、パンデミックが大気に与えた影響を包括的に調査したところ、予想外の発見がありました。

また、この調査は、気候温暖化と大気汚染という2つの脅威に対処するためのヒントにもなります。

カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の博士研究員で、今回の研究の主執筆者であるJoshua Laughner氏は、「私たちは、これらを2つの独立した問題として考える時期を過ぎています。何が大気の変化を引き起こしているのかを理解するためには、大気の質と気候がどのように影響し合っているのかを考慮する必要があります。」と語ります。

この論文は、カリフォルニア工科大学のW.M.ケック宇宙研究所が主催したワークショップで発表されたもので、同研究所とカリフォルニア工科大学が運営する南カリフォルニアのジェット推進研究所(JPL)の科学者が中心となっています。

米国内外の約20の大学、連邦・州政府機関、研究所からの参加者は、最も重要な2つの温室効果ガスである二酸化炭素とメタン、そして2つの大気汚染物質である窒素酸化物と微細な硝酸塩粒子という、4つの大気成分を詳細に調査する必要があると考えました。

二酸化炭素

最も驚くべき結果は、2020年に二酸化炭素(CO2)の排出量が5.4%減少したにもかかわらず、大気中のCO2量は過去数年間とほぼ同じ割合で増加し続けていることだと著者は指摘します。

ジェット推進研究所の炭素グループ長で本研究の共著者であるDavid Schimel氏は、「1973年の石油不足のような過去の社会経済的混乱の際には、CO2の成長率の変化をすぐに確認することができました。今回もそうだと思っていました。」と語っています。

研究者たちは、2014年に打ち上げられたNASAの衛星「Orbiting Carbon Observatory-2」のデータと、NASAゴダード地球観測システムの大気モデルを用いて、この結果の理由をいくつか明らかにしました。

まず、排出量が5.4%減少したことは大きいが、大気中の濃度の伸びは、自然のプロセスによる年々の変動という通常の範囲内でした。

また、海が大気中のCO2を近年ほど吸収しなかったのは、海面で空気中のCO2の圧力が低下したことに予想外に早く反応したためと考えられます。

大気汚染物質とメタン

窒素酸化物(NOx)は、太陽光の下で他の大気化合物と反応してオゾンを生成し、人間や動植物の健康を害します。

しかし、NOxの反応はそれだけではありません。

「NOxの化学反応は非常に複雑で、1つの部分を引っ張ると他の5つの部分が変化します。」とLaughner氏は言います。

コロナによってNOxが減少すると、世界的にオゾンが減少することは先に説明したとおりです。

しかし、今回の研究では、衛星によるさまざまな汚染物質の測定結果をもとに、NOxを制限することによるあまり良くない効果を明らかにしました。

NOxは、反応してヒドロキシルラジカルという短命の分子を形成し、大気中のメタンガスを分解するのに重要な役割を果たします。

NOxの排出量を削減することは、大気汚染の浄化に有益ですが、パンデミックによって、もう1つの重要な温室効果ガスであるメタンを大気から浄化する能力が制限されました。

メタンは、分子単位で見ると、大気中の熱を閉じ込める効果がCO2よりもはるかに高いのです。

メタンの排出量がパンデミックの間にどのくらい減少したかについては、油田のインフラの整備不良など、人為的な原因が十分に解明されていないため、推定値は不確かですが、ある研究では10%減少したと計算されています。

しかし、CO2と同様に、排出量が減少しても大気中のメタンの濃度は低下しませんでした。

それどころか、この1年間でメタンは0.3%増加し、過去10年間のどの時期よりも速いペースで増加しました。

NOxが減少したことで、メタンを除去する役割を持つヒドロキシルラジカルが減少し、メタンが大気中に長く留まるようになったのです。

パンデミックの教訓

今回の研究では、パンデミックから一歩引いて、低排出ガスの未来の姿と、そこに至るまでの世界のあり方について、何を学ぶことができるかを考えました。

注目すべきは、経済の多くの部門で活動が低下したにもかかわらず、2020年後半には排出量がパンデミック前の水準に戻ったことです。

著者らは、現在の世界的なエネルギーインフラを利用して、企業や個人が限られた経済生産性を維持するためには、このような排出量の回復が必要であったと考えています。

「このことは、これらの産業・家庭部門の活動を削減することは、排出量削減の手段として短期的には現実的ではないことを示唆しています。これらのセクターの排出量を恒久的に削減するには、低炭素排出技術への移行が必要です。」と述べています。

Published by Jet Propulsion Laboratory. Joshua L. Laughner et al, Societal shifts due to COVID-19 reveal large-scale complexities and feedbacks between atmospheric chemistry and climate change, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2109481118