温暖化の好影響を享受し続けてきた北極域の都市

　IPCC（気候変動に関する政府間パネル）の最新の報告書^注1）によると、世界各地で地球温暖化による様々な環境被害が顕在化しているという。中でも、北極域では温暖化の影響が増幅され^注2）、生態系の変化や凍土の融解に伴うインフラの損害などが住民の生活や健康を脅かしているとされている。ところが、都市化昇温（ヒートアイランド）で将来の温暖化を先取りしている北極圏の都市^注2）の状況を見ると、温暖化による好影響や自然発生的な適応も観察されるようだ^注3）。

1．IPCCによる北極域の温暖化影響への見解

　IPCC第6次評価報告書の「極地（Polar Regions）」^注1）の要約には、次のような記述がある。気候変動の影響は世界中の多くの生態系や人間システムで観測されているが、中でも北極域では、加速度的な海氷の減少（特に夏季）や永久凍土の融解の増加、極端な高温などが海洋・淡水・陸上の生態系に影響を及ぼす。また、寒さの緩和により寒冷気候帯が縮小すると生態系の分布のシフトと食物網が変化するとともに、農作物の収穫量や漁業などに影響する多くの種の減少を誘発し、極域で生産される海産物に依存する世界各国の食料生産を脅かす。永久凍土の融解と洪水の増加は、北極域の輸送や供給連鎖のためのインフラを破壊し、経済・観光・文化遺産へのリスクも増大させる。さらには、特に北極域の先住民族の生活や文化、アイデンティティ、健康、安全保障などの多くの側面をますます脅かしているという。

図1　IPCC第6次評価報告書の政策決定者向け要約（SPM）に示された気候変動が及ぼす北極域の生態系や人間システムへの影響。環境省（2022）^注4）による翻訳から抜粋。

　IPCC第6次評価報告書の政策決定者向け要約^注4）には、これらを図化したものが掲載されている（図1）。地球温暖化はほぼ全ての項目に悪影響を及ぼすとされており、好影響はわずかに食糧生産（農業・漁業）と経済（海氷減少に伴う運輸・観光など）で指摘されているのみである。この結果が正しいとすれば、現状は気候変動に対して「不適応（あるいは脆弱）な状態」にあり、今後温暖化が進んだ場合の悪影響を極力減らすための「適応」が緊急に必要ということになる。

2．北極圏の大都市は温暖化が進んだ未来

　図1に示された現状と将来の悪影響は主に気候シミュレーションに基づいている。これとは別の方法として、都市化昇温の影響を受けた北極域の都市周辺の生態系や人間生活などを調べるというアプローチが存在する。
　以前解説したように^注5）、都市化は永久凍土がある北極域でも20世紀以降進行し、ヒートアイランドによって気温を底上げしてきた。Miles and Esau (2017)^注6）は、西シベリア北部の28都市を対象に、衛星観測で得られた各都市の数十km範囲で最も高い地表面温度から都市以外の土地区分に属する地表面温度の平均値を差し引くことで都市昇温量を推計した（図2）。得られた都市昇温量は人口とともに増加する傾向にあり、大都市では3℃に達する。温帯の都市では、都市化昇温は夏季よりも冬季の方が大きい場合が多いが^注7）、北極域の場合は夏季にも冬季と同程度の昇温がみられる（図2a）。日照時間の長い夏季には、都市化昇温の大きさは地表面での太陽放射の反射率（アルベド）の増加や緑地の減少に伴う蒸発量の減少に依存するが、気温が低く日射量が小さい冬季には暖房などの人口排熱に依存する^注6）。

図2（a）2001～2015年の衛星観測から推定された西シベリア北部の28都市における現在の人口（対数値）と夏季と（b）冬季の都市化昇温量の関係^注6）。

　北極域の都市の住民にとっては、この都市化昇温分は今後起こりうる地球温暖化による昇温とみなすことができる（図3）。例えば、Murmansk、Norilsk、Vorkutaなどの人口が特に多い都市は、2019年時点で既に産業革命前から6度以上昇温している。これを2100年までに温室効果ガスを最大限排出した代表濃度経路シナリオ（RCP8.5）^注8）の気温予測値に重ね合わせると、図3に示すように2065年頃の気温偏差に相当する。仮に、人口が少ない都市の住民がこれらの都市を訪れれば、2024年現在から約40年後の気温を体感することになる。

図3　1950–2100年の北極域（北緯60–90º）におけるIPCC第５次評価報告書に示された冬季の平均気温の気候シミュレーションの将来予測結果と2019時点の各都市での観測結果^注5）の再掲。（Esau et al., 2020^注3）を著者が和訳)。偏差の基準：1981–2005年、網掛け部分：36モデルのシミュレーション結果の標準偏差。北極域の気候は、2019年時点ですでに産業革命前から1.5度以上の世界になっている。

　このように、ある特定の地域（この場合、郊外）の将来気候に類似した場所（この場合、都市）の現在気候を探索するというアプローチはClimate Analogues（気候類似性）と呼ばれている^{注9），注10）}。一般市民にとって実感が沸かない気候シミュレーションによる将来予測を、直感的に理解しやすいものに置き換えるという点が注目されている。実際のところは、都市化昇温と地球温暖化の現象は異なるものではあるが^{注11），注7）}、地上気温の上昇をもたらす点では類似しているといえるだろう。

3．凍土融解の主要因は気温上昇ではない？

　図3で示したEsau et al. (2020)^注3）は、Climate Analoguesの考えに基づいて北極域の都市での現地調査や文献レビューから地球温暖化による影響の実態を解析している。まず、地球温暖化が引き起こす悪影響の一つであるインフラ（構造物）への損害の可能性を検討してみよう（図1：赤枠）。
　北極域の都市では、地盤によるインフラの支持力がその下の凍土の融解や劣化により低下すると様々な被害が起こる（図4）。地球温暖化はその原因とされており、地温と活性土壌層の厚さの将来気候シミュレーションによれば、永久凍土地域におけるインフラの70％が表層付近の永久凍土が融解する可能性が高い地域に存在する^注12）。また、21世紀半ばまでの地球温暖化によって、ロシアの永久凍土地域全体で都市基盤の安定性が少なくとも25％低下する可能性があるという^注13）。アラスカの主要パイプラインシステムに依存する産業地帯やロシア北西シベリアのヤマル・ネネツ地域の天然ガス採掘地域では、このリスクが特に大きいとされている^注12）。これらの知見の元となる論文はIPCC第6次評価報告書で引用されている。

図4（a）北極域における永久凍土の昇温により、不適切な構造設計が引き起こした建物の構造変形、（b）凍結・融解などの影響で低温風化した建築物の土台、（c）凍土を温暖化させる基礎杭周辺での漏水、（d）劣化した永久凍土に建てられた小型暖房付きキオスクの下で発生した地盤沈下の例^注14）。

　さて、以上の予測結果の妥当性は、ロシアの永久凍土地帯にある大都市Norilisk（人口約18万人）を対象にした現地調査の結果^注14）と比較することで検証できる。Noriliskでは、1980年代後半に永久凍土の昇温とそれによるインフラ損害が顕在化した。産業革命以前から2019年の間には都市化により気温が6.5℃も昇温したわけだが（図3）、その影響なのだろうか？
　Shiklomanov et al. (2017) ^注14）の調査結果によると、過去の気温上昇（地球温暖化と都市化昇温）によって1960～2000年代の数十年間で永久凍土がインフラを支える能力は10％ほど低下したという。しかし、この要因のみでは実際に起きた凍土の融解速度を説明することはできず、その他の人為的な影響が主要因であると結論付けている。具体的には、排水システムの欠如や排水管の損傷による凍土の加熱、北極域に適さない安全率の低いインフラ建設（図4a–c）、そして社会経済状況の変化に伴う工学的知見・経験の喪失などである。図4dは、1990年代のソ連崩壊後に民営化が進み、永久凍土の知識がない民間業者が建てた小売店（キオスク）が増加して、それらの発生熱で凍土の融解と地盤沈下を引き起こした例である。
　この事例では、過去に気温が上昇した期間に凍土の融解とインフラの損害が起こったのは確かであるが、それらの主要因は気候変動ではなかったといえる。永久凍土の劣化そのものには自治体やロシア連邦も認識しており、対策に乗り出しているようである^注14）。

4．緑地が増えている北極域の都市

　衛星観測から、北極域では年間の植物生産量や生育期間が増加傾向にあり^{注15），注16）}、地球温暖化とともに植物成長が促されることも知られている^注17）。IPCCも地球温暖化によって緑が少なかったツンドラ地域全体で緑化が進むとしており、一見住民にとっては良い影響に思えるが、陸上生態系が変化すること自体をリスクとみなしているようだ（図1：赤枠）。
　前章と同じように、都市化昇温が進んだ北極圏の都市で緑が増えた結果何が起こったのかをみてみよう。北極域での植生の分布状況や活性度の変化は、植生指標の一つであるNDVI（Normalized Difference Vegetation Index）などの人工衛星による観測で検出できる^注18）。図5は、2000～2015年の間に起きた北極圏の様々な都市で観測された夏季のNDVI最大値の変化率を示す。北極域の都市周辺数km範囲には河岸段丘があり、そこに緑の帯（Green belt）が形成されていることが多いが、そこでは6%ほど緑化が進んでいた（上向きの灰色矢印）。この緑化速度は、人間活動の影響が小さい郊外（中心部から40km遠方）のよりも大きく、都市の有無に関係なく地域全体で起こる地球温暖化では説明がつかない。

図5　2000～2015年の北極圏の都市の中心部から郊外に向かう植生指標（NDVI）の最大値とその変化率^{注19），注3）}。都市の周辺数km範囲（Green beltを含む）では、人間活動の影響がない郊外よりも早く緑が増加している（上向き矢印）。

　緑化速度の違いを引き起こした原因の一つとして、2章で述べた都市化昇温が挙げられる。北極域の都市Nefteyugansk（人口約13万人）における地表面温度の衛星観測によると、都市化昇温は都市の中心部からおよそ6kmの範囲まで及ぶという^注20）。この範囲は図5でNDVIが増加した範囲と概ね対応しており、地球温暖化に都市化昇温が上乗せされて緑化が促進した可能性がある。その他の要因として、都市化により失われた緑地の住民による復元（植林や生態系保全）の影響も考えられる^注3）。
　図5を示した著者ら^注3）は、地球温暖化が進行することによって、北極域の都市環境が緑地や樹林を設計の一要素として取り入れた新しいものに変貌できるようになるとしている。歴史的には、北極域の住民にとって都市開発とは孤立やストレスをもたらす寒い冬の生活をどのように快適に制御するかというものであった^注21）。地球温暖化が進行して緑地が増えることで、住民のストレスも大きく緩和されるのではないだろうか。

5．寿命が延びて豊かな生活を送る北極域の人々

　IPCCは、地球温暖化のリスクとして北極域の夏季の暑熱による健康被害を挙げている（図1：赤枠）。しかしながら、実際に都市の調査結果を見ると、冬季の寒さが緩和されることによる恩恵が大きそうだ。ロシア北部の人口10万～35万人の4都市を対象に、1999～2007年の熱波と寒波による死亡率の解析結果^注22）では、65歳以上の年齢層で厳しい寒波による死亡率が最も高いことが判明した。そして、寒波は熱波よりも相対的に危険性が高く、さらに長い寒波は短い寒波よりも危険であるということも明らかになっている。寒波が熱波よりも危険な理由の一つは、寒さに対する生理的反応が暑さに対する反応よりも長く続くためである^{注23），注24）}。この研究の著者らは、北極域では暑さよりも寒さによる健康影響に焦点を絞った研究が必要であると主張している。
　「寒さの緩和により寿命が延びる」という現象は、北極域に限らず世界各国の都市で観測されている。1985～2012年における世界13カ国の死亡率を対象にした研究では注25）、気温に関連する死亡（熱関連死亡）の大部分は寒さによるものであり、極端な寒さによる死亡率は極端な暑さによる死亡率よりも大きいとしている。東京でも過去のヒートアイランドによって冬季の死亡率が減少した可能性が高い^注26）。世界全体でみても、高温による死亡率と低温による死亡率の変化はほぼ相殺され、正味の熱関連死亡率は今世紀を通じて大きく変化しない見込みである^注27）。
　また、IPCCは、非常に多くの文献をレビューすることで、気候変動がすでに北極域の住民の食料と栄養の安全保障、健康や精神衛生に悪影響を及ぼしているとしている（図1：赤枠）。ところが、北極域の都市化昇温の実態を調べた研究^注28）は、ヒートアイランドにより寒冷地の気温が上昇することは経済や環境に多大な恩恵をもたらす可能性が高いとしている。気温が高くなれば、冬季の住民の労働環境は緩和されるし、霜の発生や燃料の使用量も抑えられる。このように温暖化が北極圏の都市に及ぼす社会的影響は便益になる^{注29），注30）}。さらにいえば、暖冬になると屋外でのレクリエーション活動も容易になるはずである^注3）。

6．地球温暖化で北極域の都市は持続可能になっていく？

　最後に、Climate Analoguesの考え方に基づいて北極圏のその他の都市における温暖化による影響を示しておく（図6）。IPCCによる見解（図1）と大きく異なる点は、影響度の指標に「便益」が明示的に示されている点である。温室効果ガスの放出の促進や夏季の気温増加、インフラの安全性などには悪影響が観察されているが、寒さの緩和や生態系の繁栄など多くの好影響がありそうだ。また、インフラの損害もすべての都市で顕在化しているわけではないし、上述したように既に対策が進められている。海氷の後退や北方林の生態系の進化も、持続可能な北極圏の都市環境に繋がると判断された^注3）。

図6　温暖化が進んだ北極圏の各都市で観察された便益と損失のまとめ（Esau et al., 2020^注3）を著者が和訳）。点線矢印：凍土の劣化とインフラ損害の因果関係。

　地球温暖化の悪影響は、好影響と合わせた「正味の影響」として評価すべきである。ヒートアイランドを意識しながら都市の状態を観測・観察する研究は、このような評価を可能にしてくれる。その結果に基づいて気候シミュレーションの予測結果の妥当性が検証されれば、地球温暖化に対して真に取り組むべき課題が自然と見出されるであろう。

注1）

Constable, A.J., et al. (2022) Cross-Chapter Paper 6: Polar regions. In: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the IPCC [Pörtner, H.-O. et al. (eds.)], Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, 2319–2368.

注2）

堅田元喜 (2024) 100年前に起きた20世紀前半の温暖化現象の謎
https://ieei.or.jp/2024/05/katata_20240524/

注3）

Esau, I., et al. (2020) Warmer climate of arctic cities, In: The Arctic: Current Issues and Challenges [Pokrovsky, O., et al. (eds.)], NOVA, New York, NY, USA, 425 pp.
https://www.researchgate.net/publication/343894223_WARMER_CLIMATE_OF_ARCTIC_CITIES

注4）

環境省（2022）IPCC第6次評価報告書（AR6）第２作業部会（WG2）報告書,　 政策決定者向け要約（SPM）翻訳，pp. 39.
https://www.env.go.jp/content/000138044.pdf

注5）

堅田元喜 (2024) ヒートアイランドが北極域の都市をより温暖にしている
https://ieei.or.jp/2024/06/katata_20240603/

注6）

Miles, V., and Esau, I. (2017) Seasonal and spatial characteristics of urban heat islands (UHIs) in Northern West Siberian cities, Remote Sensing, 9, 989.

注7）

堅田元喜 (2022) 地球温暖化とヒートアイランドの見分け方
https://ieei.or.jp/2022/07/expl220722/

注8）

全国地球温暖化防止活動推進センター（JCCCA）(2013) 将来予測における「RCPシナリオ」とは？
https://www.jccca.org/ipcc/ar5/rcp.html

注9）

Fitzpatrick, M.C., and Dunn, R.R. (2019) Contemporary climatic analogs for 540 North American urban areas in the late 21st century, Nature Communications, 10, 614.

注10）

Bastin, J-F., et al. (2019) Understanding climate change from a global analysis of city analogues, PLoS ONE, 14, e0217592.

注11）

気象庁ホームページ、ヒートアイランド現象
https://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/himr_faq/03/qa.html

注12）

Hjort, J., et al. (2018) Degrading permafrost puts Arctic infrastructure at risk by mid-century, Nature Communications, 9, 5147.

注13）

Shiklomanov, N.I., et al. (2016) Climate Change and Stability of Urban Infrastructure in Russian permafrost regions: prognostic assessment based on GCM climate projections, Geographical Review, 107, 125–142.

注14）

Shiklomanov, N.I., et al. (2017) Conquering the permafrost: urban infrastructure development in Norilsk, Russia, Polar Geography, 40, 273–290.

注15）

Post, E., et al. (2009) Ecological dynamics across the Arctic associated with recent climate change, Science, 325, 1355–1358.

注16）

Park, T., et al. (2016) Changes in growing season duration and productivity of northern vegetation inferred from long-term remote sensing data, Environmental Research Letters, 11, 084001.

注17）

Myneni, R.B., et al. (1997) Increased plant growth in the northern high latitudes from 1981 to 1991, Nature, 386, 698–702.

注18）

Esau, I., et al. (2023) The Arctic amplification and its impact: A synthesis through Satellite observations, Remote Sensing, 15, 1354.

注19）

Esau, I., et al. (2016) Trends in normalized difference vegetation index (NDVI) associated with urban development in northern West Siberia, Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 9563–9577.

注20）

Esau, I., et al. (2019) Spatial structure and temporal variability of a surface urban heat island in cold continental climate, Theoretical and Applied Climatology, 137, 2513–2528.

注21）

Pressman, N.E.P. (1996) Sustainable winter cities: Future directions for planning, policy and design, Atmospheric Environment, 30, 521–529.

注22）

Shaposhnikov, D., and Revich, B. (2016) Toward meta-analysis of impacts of heat and cold waves on mortality in Russian North. Urban Climate, 15, 16–24.

注23）

Deschênes, O., and Moretti, E. (2009) Extreme weather events, mortality, and migration, The Review of Economics and Statistics, 91, 659–681.

注24）

Keatinge, W. E. (1984) Increases in platelet and red cell counts, blood viscosity, and arterial pressure during mild surface cooling: factors in mortality from coronary and cerebral thrombosis in winter, British Medical Journal, 289, 1405.

注25）

Gasparrini, A., et al. (2015) Mortality risk attributable to high and low ambient temperature: a multicountry observational study, The Lancet, 386, 369–375.

注26）

堅田元喜 (2021) 東京では冬のヒートアイランドで寿命が延びた
https://ieei.or.jp/2021/01/expl210113/

注27）

堅田元喜 (2023) 人間社会の強靭化と適応は地球温暖化による死亡リスクを軽減してきた
https://ieei.or.jp/2023/12/katata_20231208/

注28）

Konstantinov, P., et al. (2018) A high density urban temperature network deployed in several cities of Eurasian Arctic, Environmental Research Letters, 13, 075007.

注29）

Davies, M., et al. (2008) Strategies for the modification of the urban climate and the consequent impact on building energy use, Energy Policy, 36, 4548–4551.

注30）

Kolokotroni, M., et al. (2009) Heating and cooling degree day prediction within the London urban heat island area, Building Services Engineering Research and Technology, 30, 183–202.