地球温暖化

1940年–1980年の平均値に対する1999年から2008年の地表面の平均気温の変化

1990年–2010 年9月22日年の平均値に対する2070年から2100年の地表面の平均気温変化量の予測

地球温暖化（ちきゅうおんだんか、英語: Global warming）とは、気候変動の一部で、地球表面の大気や海洋の平均温度が長期的に上昇する現象である。最近のものは、温室効果ガスなどの人為的要因や、太陽エネルギーの変化などの環境的要因によるものであるといわれている。単に「温暖化」とも言われている。

概要

地球の歴史上、気候の温暖化や寒冷化は幾度も繰り返されてきたと考えられている。地球全体の気候が温暖になる自然現象を単に「温暖化」と呼ぶこともあるが、近年観測されており、将来的にも百年単位で続くと予想される「20世紀後半からの温暖化」の意味で用いられることが多い。この記事では20世紀後半からの温暖化について説明する。

現状の科学的理解

ファイル:GlobalMeanTemperatureChangeSince1891-JP.png

世界の年平均気温の偏差の経年変化（1891～2010年）^[1]

地球表面の大気や海洋の平均温度は「地球の平均気温」または「地上平均気温」と呼ばれ、地球全体の気候の変化を表す指標として用いられており、19世紀から始まった科学的な気温の観測をもとに統計が取られている。地球の平均気温は1906年から2005年の100年間で0.74℃（誤差は±0.18°C）上昇しており、長期的に上昇傾向にある事は「疑う余地が無い」と評価されている^[2]^[3]。上昇のペースは20世紀後半以降、加速する傾向が観測されている^[2]。これに起因すると見られる、海水面（海面水位）の上昇や気象の変化が観測され、生態系や人類の活動への悪影響が懸念されている^[2]。

この地球温暖化は自然由来の要因と人為的な要因に分けられる^[4]。20世紀後半の温暖化に関しては、人間の産業活動等に伴って排出された人為的な温室効果ガスが主因とみられ、2007年2月に国連の気候変動に関する政府間パネル(IPCC)が発行した第4次評価報告書 (AR4) によって膨大な量の学術的（科学的）知見が集約された結果、人為的な温室効果ガスが温暖化の原因である確率は9割を超えると評価されている^[5]。このAR4の主要な結論は変わっておらず、より多くのデータを加えた第5次評価報告書の作成が進められている^[6]。

AR4によれば、2100年には平均気温が最良推定値で1.8–4°C（最大推計6.4°C）上昇すると予測される^[7]。地球温暖化の影響要因としては、「人為的な温室効果ガスの放出、なかでも二酸化炭素やメタンの影響が大きい」とされる^[8]。その一方で太陽放射等の自然要因による変化の寄与量は人為的な要因の数%程度でしかなく、自然要因だけでは現在の気温の上昇は説明できないことが指摘されている^[8]。一度環境中に増えた二酸化炭素などの長寿命な温室効果ガスは、能動的に固定しない限り、約100年間（5年–200年^[9]）にわたって地球全体の気候や海水に影響を及ぼし続けるため、今後20–30年以内の対策が温暖化による悪影響の大小を大きく左右することになる^[10]。理解度が比較的低い要因や専門家の間でも意見が分かれる部分もあり、こうした不確実性を批判する意見も一部に存在する。ただし、AR4においてはそのような不確実性も考慮した上で結論を出しており、信頼性に関する情報として意見の一致度等も記載されている^[11]。

地球温暖化は、気温や水温を変化させ、海面上昇、降水量（あるいは降雪量）の変化やそのパターン変化を引き起こすと考えられている^[12]。洪水や旱魃、酷暑やハリケーンなどの激しい異常気象を増加・増強させる可能性や、生物種の大規模な絶滅を引き起こす可能性も指摘されている^[12]。大局的には地球全体の気候や生態系に大きく影響すると予測されている^[12]。ただし、個々の特定の現象を温暖化と直接結びつけるのは現在のところ非常に難しい。こうした自然環境の変化は人間の社会にも大きな影響を及ぼすと考えられている。真水資源の枯渇、農業・漁業などへの影響、生物相の変化による影響などが懸念されている^[12]。2–3°Cを超える平均気温の上昇が起きると、全ての地域で利益が減少またはコストが増大する可能性がかなり高いと予測されている^[13]。温暖化を放置した場合、今世紀末に5–6°Cの温暖化が発生し、「世界がGDPの約20%に相当する損失を被るリスクがある」とされる（スターン報告）。既に温暖化の影響と見られる変化が、世界各地で観測され始めている^[14]。

このように地球温暖化のリスクが巨大であることが示される一方、その抑制（緩和）に必要な技術や費用の予測も行われている。スターン報告やAR4 WG III、IEA等^[15]の報告によれば、人類は有効な緩和策を有しており、温室効果ガスの排出量を現状よりも大幅に削減することは経済的に可能であり、経済学的にみても強固な緩和策を実施することが妥当であるとされる。同時に、今後10–30年間程度の間の緩和努力が決定的に大きな影響力を持つと予測されており^[16]^[15]、緊急かつ現状よりも大規模な対策の必要性が指摘されている^[15]。

このような予測に基づき、地球温暖化の対策として様々な対策（緩和策）が進められているが、現在のところ、その効果は温暖化を抑制するには全く足りず、現在も温室効果ガスの排出量は増え続けている^[15]。これらの対策に要するコスト等から、このような緩和策に後ろ向きの国や勢力も少なくない。しかし対策に投資しなければ後にその数倍の出費を強いられると見られることなどからこれ以上対策を遅らせるのは経済的にも誤りであると指摘されている。

対策としては京都議定書が現時点で最も大規模な削減義務を伴った枠組みとなっている。現行の議定書は、議定書目標達成に成功した国々もある一方、離脱・失敗した国々もあるなど、削減義務達成の状況は国により大きく異なり、議定書の内容に関する議論も多い。しかし温暖化が危険であり、対策が必要であることは、既におおむね国際的な合意（コンセンサス）となっている^[17]。対策費用増加を含めた今後の被害を抑制するため、現状よりもさらに強固な緩和策が必要であると指摘されている^[15]。

歴史的経過

参照: 地球温暖化に関する動きの歴史

地球の気候に関しては、1970年代には「地球寒冷化」の可能性が取りざたされたこともあった。しかしこの寒冷化説は根拠に乏しく^[18]、科学的に調べていく過程で、実は地球が温暖化していることが明らかとなっていった。一般の間でも寒冷化説が広まっていたが、1988年にアメリカ上院の公聴会におけるJ.ハンセンの「最近の異常気象、とりわけ暑い気象が地球温暖化と関係していることは99%の確率で正しい」という発言が、「地球温暖化による猛暑説」と報道され、これを契機として地球温暖化説が一般にも広まり始めた。国際政治の場においても、1992年6月の環境と開発に関する国際連合会議（地球サミット）にて気候変動枠組条約が採択され、定期的な会合（気候変動枠組条約締約国会議、COP）の開催が規定された。研究が進むにつれ、地球は温暖化しつつあり、人類の排出した温室効果ガスがそれに重要な役割を果たしているということは、議論や研究が進む中で科学的な合意（コンセンサス）となっていった。このコンセンサスは2001年のIPCC第3次評価報告書(TAR)、2006年のスターン報告、2007年のIPCC第4次評価報告書(AR4)などによって集約された。問題提起から約20年を経て、その対策の必要性は国際的かつ学術的に広く認められるに至っている。

温暖化の主因と見られる^[19]人為的な温室効果ガスの排出量を削減するため、京都議定書が1997年に議決され2005年に発効し、議定書の目標達成を目処に削減が行われてきた。欧州では順調に削減が進み、目標達成の目処が立っている。しかし主要排出国の米国が参加しておらず、また先進国のカナダが目標達成をあきらめたり、日本が削減義務達成に失敗しそうな情勢になっている。途上国の排出量を抑制する道程も定まっていない。その一方で、温暖化の被害を最小にするには、京都議定書より一桁多い温室効果ガスの排出量削減率が必要とされる。2007年のハイリゲンダムサミットにおいては「温室効果ガスを2050年までに半減する」という目標が掲げられたが、具体的な削減方法や負担割合については調整がつかず、2007年12月の温暖化防止バリ会議(COP13)においても数値目標を定めるには至っていない。しかし、国際政治の舞台では温暖化問題あるいは温暖化対策が主要な議題とされることが多くなってきているのは明白である。

近年の気温の変化

ファイル:2000 Year Temperature Comparison.png

様々な手法で得られた過去2000年間の気温の復元。右が現在

参照: 過去の気温変化

現在、地球表面の大気や海洋の平均温度は、1896年から1900年の頃（5年平均値）に比べ、0.75°C（±0.18°C）暖かくなっており、1979年以降の観測では下部対流圏温度で10年につき0.12から0.22°Cの割合で上昇し続けている。1850年以前、過去1000年から2000年前の間、地表の気温は中世の温暖期や小氷期のような変動を繰り返しながら比較的安定した状態が続いていた。しかしボーリングに得られた過去の各種堆積物や、樹木の年輪、氷床、貝殻などの自然界のプロキシを用いて復元された過去1300年間の気温変化より、近年の温暖化が過去1300年間に例のない上昇を示していることが明らかとなった（AR4）（過去の気温変化の項も参照）。

気温の測定手段としては、過去の気温については上記のように自然界のプロキシを用いて復元される一方、計測機器を使用した地球規模での気温の直接観測が1860年頃から始まっている。特に最近の過去50年は最も詳細なデータが得られており、1979年からは対流圏温度の衛星による観測が始まっている。AR4の「世界平均気温」については、都市のヒートアイランド現象の影響が最小限となるよう観測地点を選び、地表平均気温の値を算出している。測定精度に関してはなお一部で議論もある^[20]が、そのような誤差要因を考慮しても近年の温暖化は異常であり、気候システムの温度上昇は疑いようがないと評価されている^[21]。

原因

参照: 地球温暖化の原因

地球温暖化は、人間の産業活動に伴って排出された温室効果ガスが主因となって引き起こされているとする説が主流である。『気候変動に関する政府間パネル』（IPCC）によって発行されたIPCC第4次評価報告書によって、人為的な温室効果ガスが温暖化の原因である確率は「90%を超える」とされる。IPCC第4次評価報告書(AR4)は現在世界で最も多くの学術的知見を集約しかつ世界的に認められた報告書であり、原因に関する議論が行われる場合も、これが主軸となっている。

原因の解析には地球規模で長大な時間軸に及ぶシミュレーションが必要であり、膨大な計算量が必要である。計算に当たっては、直接観測の結果に加え、過去数万年の気候の推定結果なども考慮して、様々な気候モデルを用いて解析が行われる。解析の結果、地球温暖化の影響要因としては、環境中での寿命が長い二酸化炭素・メタンなどの温室効果ガスの影響量が最も重要であるとされる。この他、エアロゾル、土地利用の変化など様々な要因が影響するとされる。こうした解析においては、科学的理解度が低い部分や不確実性が残る部分もあり、それが批判や懐疑論の対象になる場合もある^[22]。実際のところ、数億年前まで遡って考えると、二酸化炭素濃度は現在より圧倒的に高い。しかしこのような不確実性を考慮しても、温暖化のリスクが大きいことが指摘されている。

IPCCによる評価結果

ファイル:Radiative-forcings.svg

各要因別の放射強制力の評価結果。正の値が大きいほど、地球温暖化を促進する効果が高いことを示す。最右端の人為的要因の合計に比べ、太陽放射の変化によるものは10分の1以下である。

参照: IPCC第4次評価報告書

IPCC 第一作業部会（WG I)による報告書"The Physical Science Basis"（自然科学的根拠, AR4 WG I）が発行された。この報告書は気候システムおよび気候変化について評価を行っている。多くの観測事実とシミュレーション結果に基づき、人間による化石燃料の使用が地球温暖化の主因と考えられ、自然要因だけでは説明がつかないことを指摘している。

二酸化炭素の増加は、主に人間による化石燃料の使用が原因である。
二酸化炭素は、人為起源の温室効果ガスの中で、最も影響が大きい。この他、メタン、一酸化二窒素、ハロカーボン類なども影響したと考えられる。
1750年以降の人間による活動が、地球温暖化の効果（正の放射強制力）をもたらしている。
20世紀半ばから見られている平均気温の上昇は、人為的な温室効果ガスの増加によるものである可能性がかなり高い。

それぞれの原因が気候に与える影響に関しては、科学的な理解水準が異なる。温室効果ガスに対する科学的理解度は比較的高いが、雲や太陽放射変化などの気候因子は理解水準がまだ比較的低い。専門家の間で意見が分かれる事柄もあり、報告書にも「意見の一致度」として評価結果が記載されている。

影響要因としくみ

ファイル:Carbon Dioxide 400kyr.png

二酸化炭素濃度の過去40万年の変化と産業革命以降の急激な上昇。

参照: 地球温暖化の原因#影響要因としくみ

気候システムは、自然の内部的プロセスと外部からの強制力への応答との両方によって変化する。外部強制力には人為的要因と非人為的（自然）要因がある。その外部強制力には、下記のようなものがある。

温室効果ガス：主に二酸化炭素、メタン、ハロカーボンなど。
オゾン（対流圏および成層圏）
アルベドの変化（土地利用の変化など）
エアロゾル
太陽放射の変化

要因ごとに地球温暖化への影響力は異なり、放射強制力で表される。放射強制力が増加すると、地球に入る太陽放射エネルギーと地球から出る地球放射エネルギーとのバランスが崩れ、バランスが取れるようになるまで気温が上昇し、地球温暖化が進むと考えられている。二酸化炭素やメタンは環境中での寿命が長く影響力も大きいとされる一方、水蒸気のように相反する効果を併せ持つものもある。オゾンは対流圏と成層圏で働きが異なると考えられている。

複数の温室効果ガスを合算して取り扱う際は二酸化炭素または炭素の量に換算する場合が多い。

影響

参照: 地球温暖化の影響

地球温暖化の影響に関しては、多くの事柄がまだ評価途上である。しかしその中でもAR4、およびイギリスで発行されたスターン報告^[23]が大きな影響力を持つ報告書となっている。

地球温暖化による影響は広範囲に及び、「地球上のあらゆる場所において発展を妨げる」(AR4)と予想されている。その影響の一部は既に表れ始めており、IPCCなどによるこれまでの予測を上回るペースでの氷雪の減少などが観測されている。 AR4 WG IIによれば、地球温暖化は、気温や水温を変化させ、海水面上昇、降水量の変化やそのパターン変化を引き起こすとされる。洪水や旱魃、猛暑やハリケーンなどの激しい異常気象を増加・増強させ、生物種の大規模な絶滅を引き起こす可能性などが指摘されている。大局的には地球温暖化は地球全体の気候や生態系に大きく影響すると予測されている。個々の特定の現象を温暖化と直接結びつけるのは現在のところ非常に難しいが、統計的には既に熱波や大雨等の極端な気象現象の増加が観測されており、今後さらに増えると見られている^[24]^[25]。

こうした自然環境の変化は人間の社会にも大きな影響を及ぼす。真水資源の枯渇、農業・漁業などへの影響を通じた食料問題の深刻化、生物相の変化による影響などが懸念されており、その影響量の見積もりが進められている。AR4では「2–3°Cを超える平均気温の上昇により、全ての地域で利益が減少またはコストが増大する可能性がかなり高い」と報告されている。スターン報告では、5–6°Cの温暖化が発生した場合、「世界がGDPの約20%に相当する損失を被るリスクがある」と予測し、温室効果ガスの排出量を抑えるコストの方が遙かに小さくなることを指摘している。

日本では国立環境研究所などによる影響予測^[26]が進められており、豪雨の増加、農業用水の不足、植生の変化、干潟や砂浜の消滅、地下水位の上昇などによる被害の増大の予測が報告されている。特に、農業では米がとれなくなり、漁獲量ではアワビやサザエ、ベニザケが減少するなどの甚大な被害が予想される。寒害の減少、北日本における米の生産向上など一部では利益も予想されるが、被害が大幅に上回ると見られる。地球温暖化の影響#日本における予測内容を参照。例えば日本南部ではデング熱が流行する危険性が増し、北海道や東北地方ではゴキブリなどの害虫が見られるようになる。

気温への影響

ファイル:Global Warming Predictions.png

気候モデルによる今後の気温の上昇予測(8モデル、2000年比)

ファイル:Glacier Mass Balance.png

2005年から過去50年間の、世界の山岳氷河の平均の厚さの推移

参照: 地球温暖化の影響#気温への影響

人為的な温室効果ガスの排出傾向に応じて、さらに気温が上昇し、下記のような現象が進行することが懸念されている。

1990年から2100年までの間に平均気温が1.1–6.4°C上昇。これは過去1万年の気温の再現結果に照らしても異常。
北極域の平均気温は過去100年間で世界平均の上昇率のほとんど2倍の速さで上昇した。北極の年平均海氷面積は、10年当たり2.1%–3.3%（平均2.7%）縮小している。
陸域における最高・最低気温の上昇、気温の日較差の縮小。
温暖化が環境中からの二酸化炭素やメタンなどの放出を促進し、さらに温暖化が加速する（正のフィードバック効果）。
サンゴ礁の白化（サンゴ礁の劣化）による、砂礫の供給能力の低下。サンゴ礁によってできている島の水没。

気象現象への影響

ファイル:North Atlantic Hurricane History.png

北大西洋における熱帯性低気圧の観測数。青：熱帯性低気圧、緑：ハリケーン、赤：大型のハリケーン。

参照: 地球温暖化の影響#気象現象への影響

気象現象への影響は一括して「異常気象の増加」、気候への影響は「気候の極端化」と表現されることがある。温暖化に伴って気圧配置が変わり、これまでとは異なる気象現象が発生したり、気象現象の現れ方が変わったりすると予想されている。たとえば下記のような変化が懸念されている。

偏西風の蛇行、異常気象の増加。日本周辺の気候にも大きな影響を与える可能性。
アメリカ南東部・東部の海水温上昇により、竜巻の発生域が南東部や東部に広がる。
暑い日・暑い夜が増加し、全体的に昇温傾向となる。高温や熱波・大雨の頻度の増加、干ばつ地域の増加、勢力の強い熱帯低気圧の増加、高潮の増加。

降水量に関しては異論もあるものの、たとえば下記のような影響が懸念されている。

大気中の水蒸気量の増加により、平均降水量は増加。
平均降水量の変動幅の増大、豪雨や旱魃の増加。
熱帯雨林の乾燥化や崩壊。

海水面の上昇

ファイル:Recent Sea Level Rise.png

過去約120年間の海水面の推移（地質が安定している世界23地点の平均）

参照: 地球温暖化の影響#海水面の上昇

気温の上昇により氷床・氷河の融解が加速されたり海水が膨張すると、海面上昇が発生する。これに関しては下記のような予測や見積もりが為されている。

ここ1993-2003年の間に観測された海面上昇は、熱膨張による寄与がもっとも大きい（1.6±0.5mm/年）。ついで氷河と氷帽（0.77±0.22mm/年）、グリーンランド氷床（0.21±0.07mm/年）、南極氷床（0.21±0.35mm/年）とつづく。
日本沿岸では（3.3mm/年）の上昇率が観測されている^[27]
第4次報告書(2007)では、最低18 - 59cmの上昇としているが、これは氷河の流出速度が加速する可能性が考慮されていない値である^[28]。AR4以降の氷床等の融解速度の変化を考慮した報告では、今世紀中の海面上昇量が1〜2mを超える可能性が指摘されている^[29]（海面上昇も参照）。

これにより、下記のような影響が出ることが懸念されている。

浸水被害の増加、低い土地の水没。オセアニアの島国ツバル、ヴェネツィアの歴史的建造物の水没、等々。
汽水域を必要とするノリ、カキ、アサリなどの沿岸漁業への深刻なダメージ。
防潮扉、堤防、排水ポンプなどの対策設備に対する出費の増加。
地下水位の上昇に伴う地下構造物の破壊の危険性、対策費用の増加。
地下水への塩分混入にともなう工業・農業・生活用水への影響。

海水温・海洋循環への影響

参照: 地球温暖化の影響#海水温・海洋循環への影響

地球規模の気温上昇に伴い、海水温も上昇する。これにより、下記のような影響が懸念されている。

生態系の変化。
水温の変動幅拡大に伴う異常水温現象の増加。太平洋熱帯域でのエルニーニョ現象の増強。
海流の大規模な変化、深層循環の停止。およびこれらに伴う気候の大幅な変化。

生態系・自然環境への影響

参照: 地球温暖化の影響#生態系・自然環境への影響

温暖化の影響は生態系にも大きな影響を与えることが懸念されている。

二酸化炭素の増加による生物の光合成の活発化。
生物の生息域の変化。
生物種の数割にわたって絶滅の危機。
サンゴの白化や北上（北半球）・南下（南半球）。
寒冷地に生息する動物（ホッキョクグマ、アザラシなど）の減少。
日本においては、ブナ林分布域の大幅減少や農業への深刻な影響。

社会への影響

参照: 地球温暖化の影響#社会への影響

人間の社会へも下記のように大きな影響が出ることが懸念されている。

気象災害の増加（熱帯低気圧、嵐や集中豪雨）に伴う物的・人的・経済的被害の増加
気候の変化による健康への影響や生活の変化
低緯度の感染症（マラリアなど）の拡大
雪解け水に依存する水資源の枯渇
農業、漁業などを通じた食料事情の悪化
永久凍土の融解による建造物の破壊
日本では、60%の食糧を輸入しているため、国外での不作や不漁、価格変動の影響を受けやすく、食糧供給に問題が生じることが予想されている。

対策

参照: 地球温暖化への対策

地球温暖化への対策は、その方向性により、温暖化を抑制する「緩和」(mitigation)と、温暖化への「適応」の2つに大別できる。

地球温暖化の緩和策として様々な自主的な努力、および政策による対策が進められ、幾つかはその有効性が認められている。現在のところ、その効果は温暖化を抑制するには全く足りず、現在も温室効果ガスの排出量は増え続けている。しかし現在人類が持つ緩和策を組み合わせれば、「今後数十年間の間にGHG排出量の増加を抑制したり、現状以下の排出量にすることは経済的に可能である」とされる。同時に、「今後20–30年間の緩和努力が大きな影響力を持つ」「気候変動に対する早期かつ強力な対策の利益は、そのコストを凌駕する」とも予測されており、現状よりも大規模かつ早急な緩和策の必要性が指摘されている（AR4 WG III、スターン報告）。