中央大学・研究開発機構 気候変動ユニット

GOSAT検証・モンゴル

PROJECT OVERVIEW

モンゴルを対象とした衛星による温室効果ガス排出量推計技術の高度化

はじめに

環境省は、気候変動に関する科学の発展及び各国の気候変動政策への貢献を継続的に果たすため、宇宙基本計画に基づき、主要な温室効果ガスである二酸化炭素やメタンの濃度を宇宙から測定する温室効果ガス観測技術衛星GOSAT、GOSAT-2及びこれらの後継機となるGOSAT-GWの各プロジェクトを国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構(JAXA)、国立研究開発法人国立環境研究所(NIES)と共同で進めています。

国際動向

国連気候変動に関する政府間パネル(IPCC)の第49回総会では、温室効果ガス(GHG)の排出量をより正確に算定するための指針「IPCC温室効果ガス排出・吸収量算定ガイドライン(2006)」が改定され、人工衛星データを活用することが初めて盛り込まれるとともに、GOSAT及びGOSAT-2による世界各国の排出量報告精度向上への期待が示されました。
各国はパリ協定に基づき、温室効果ガスの排出量・吸収量の報告を義務づけられていますが、この報告をより透明性の高いものとするため、日本は、GOSAT、GOSAT-2及び2023年度の打上げを目指し現在開発中の後継機GOSAT-GW(これらの衛星を以下「GOSATシリーズ」という)が観測したデータを用いて、各国が自ら報告を比較評価することを推進しています。

これまで

環境省はモンゴル政府の協力の下、GOSATの客観的精度検証の一環として、平成30年12月から令和3年3月までの約28ヶ月にわたり、ウランバートルを中心とする都市域と広大な草原域を有するモンゴル国全土を対象に温室効果ガスインベントリに計上された二酸化炭素(CO2)の排出量と、GOSATの観測データ等より推計した排出量とを比較評価し、GOSATの有効性と信頼性を裏付ける初期の結果を得ています。
モンゴル国は非附属書I国であり、附属書I国のように国家温室効果ガスインベントリ報告書(NIR)と共通報告様式(CRF)を提出する義務はなく、各国が数年おきに作成・提出する国別報告書(national communications)及び、隔年更新報告書(Biennial Update Report[BUR])の一部としてGHGインベントリを公表する計画です。
モンゴル政府は2014年を対象とした第一次GHGインベントリを2017年に報告しており、第二次GHGインベントリを2021年に報告することが予定されています。
グローバルストックテイクでのGOSATシリーズの観測データ活用に向け、モンゴル国を対象としたGHGの排出量推計精度評価について第二次GHGインベントリとの比較評価対象を実施しておくことが重要です。

プロジェクトの目的

昨年度に引き続き、これまで実施してきたGOSATによる二酸化炭素の排出量の評価結果を踏まえ、さらにGOSAT-2も含めて精度向上を目指すとともに、メタン(CH4)についてもインベントリ排出量とGOSAT及びGOSAT-2の観測データを用いて推計した排出量を比較評価することにより実用性を高めることを目的とします。

ウランバートル市及びその周辺域におけるCO2及びCH4の排出量の推計精度の評価

令和3年度に整備したモンゴル国全土におけるCO2及びCH4インベントリを活用した大気輸送モデルを構築し、モンゴル国全土のCO2及びCH4吸排出量と濃度の事前推定値を算出しました。

モンゴル国全土およびウランバートル市全土において、グローバル温室効果ガス排出量データベースであるThe Emissions Database for Global Atmospheric Research version 6.0 (EDGARv6.0)をa prioriの排出量、JENA_s04oc (Max-Planck Institute提供)をCO2量およびCommunity Earth System Model 2(CESM2)をCH4量の境界条件として、領域化学輸送モデル(WRF-Chem)を用いたCO2およびCH4の順解析を実施しました。

CH4の順解析の結果、XCH4-LT(地表4km程度のCH4カラム平均)濃度はGOSAT(いぶき)衛星観測データとWRF-Chemによるシミュレーションの差分が50ppb以下程度の差分でした。また、対象領域のうちモンゴル領土内では基本的にGOSATのCH4濃度の方が低い傾向にありました。

GOSAT-1の全量炭素カラム観測ネットワーク(TCCON)に対するCH4の標準偏差が11.24ppbであることから、CH4排出量の逆解析を実施する際に、このレベルの差分を十分に検知できることが想定されます。

モンゴル全土におけるCO2及びCH4の排出量の推計精度の評価

令和3年度に整備したモンゴル国全土におけるCO2及びCH4インベントリを活用した大気輸送モデルを構築し、モンゴル国全土のCO2及びCH4吸排出量と濃度の事前推定値を算出しました。

モンゴル国全土およびウランバートル市全土において、グローバル温室効果ガス排出量データベースであるThe Emissions Database for Global Atmospheric Research version 6.0 (EDGARv6.0)をa prioriの排出量、JENA_s04oc (Max-Planck Institute提供)をCO2量およびCommunity Earth System Model 2(CESM2)をCH4量の境界条件として、領域化学輸送モデル(WRF-Chem)を用いたCO2およびCH4の順解析を実施しました。

CH4の順解析の結果、XCH4-LT(地表4km程度のCH4カラム平均)濃度はGOSAT(いぶき)衛星観測データとWRF-Chemによるシミュレーションの差分が50ppb以下程度の差分でした。また、対象領域のうちモンゴル領土内では基本的にGOSATのCH4濃度の方が低い傾向にありました。
GOSAT-1の全量炭素カラム観測ネットワーク(TCCON)に対するCH4の標準偏差が11.24ppbであることから、CH4排出量の逆解析を実施する際に、このレベルの差分を十分に検知できることが想定されます。

CO2及びCH4の排出量推計精度評価のための地上観測

令和3年度に実施した都市域及び草原域におけるGHG地上観測を継続し、測定機器の保守や校正に必要な消耗品等については、適切に調達・管理を実施しました。

GHG地上観測において、モンゴル気象水文研究所(IRIMHE)の協力のもと、ウランバートル市および郊外を対象にCO2濃度およびCH4濃度の計測を実施し、メタン濃度は年々上昇傾向であり、季節的には冬季のメタン濃度、また空間分布的では廃棄物処分場が顕著に高いことを見出しました。
更に、草原域においてはLTがUT(地表4km程度以上)よりもXCH4濃度が高い傾向にあるため、LTを用いた逆解析を実施することが有効であると想定されます。

情報公開の支援等

環境省担当官と意見調整および情報共有のもと、環境行政に関する国内外への情報公開や広報活動の支援を実施しました。
具体的には、18th International Workshop on Greenhouse Gas Measurements from Space (IWGGMS-18)および19th Workshop on Greenhouse Gas Inventories in Asia (WGIA19)にオンライン参加し、ポスターおよび登壇発表を実施しました。
また、モンゴルが今年度気候変動枠組条約(UNFCCC)へ提出する予定の第二回隔年更新報告書(2nd Biennial Update Report, [BUR2])にて、世界で初めて衛星観測データを用いた二酸化炭素(CO2)排出量の計上結果を第3章のBest Practiceとして掲載することが予定されています。
本結果はモンゴル気象水文研究所(Information and Research Institute of Meteorology, Hydrology and Environment [IRIMHE])と中央大学の協働の成果のもと中央大学が当該章の記述案を作成してモンゴル環境省のClimate Change Research and Cooperation Center(CCRCC)が取りまとめを実施しています。
中央大学からCCRCCのDr.Zamba Batjargalに対して具体的な当該章の記述案を提案し、双方の合意が得られました。
なお、Best PracticeはBTRにも踏襲される内容であるため、モンゴル側としては、今後さらに引き続き衛星データによる排出量推計を進めていきたい意向があることを確認しました。

主な成果

  1. モンゴル国全土およびウランバートル市全土において、EDGARv6.0をa prioriの排出量、JENA_s04oc(Max-Planck Institute)をCO2量およびCESM2をCH4量の境界条件として、WRF-Chemを用いたCO2およびCH4の順解析を実施しました。CH4の順解析の結果、XCH4-LT(地表4km程度のCH4カラム平均濃度)はGOSATとWRF-Chemによるシミュレーションの差分が50ppb以下程度の差分でした。また、対象領域のうちモンゴル領土内では基本的にGOSATの濃度の方が低い傾向にありました。GOSAT-1のTCCONに対するメタンの標準偏差が11.24ppbであることから、メタン逆解析を実施する際に、このレベルの差分を十分に検知できることが想定されます。
  2. モンゴル気象水文研究所(IRIMHE)の協力のもと、ウランバートル市および郊外を対象にCO2濃度およびCH4濃度の計測を実施し、メタン濃度は年々上昇傾向であり、季節的には冬季のメタン濃度、また空間分布的では廃棄物処分場が顕著に高いことを見出しました。更に草原域においてはLTがUTよりもXCH4濃度が高い傾向にあるため、LTを用いた逆解析を実施することが有効であると想定されます。
  3. 2019年までのインベントリデータを含む2nd BURが2023年に提出予定です。GOSATを用いたCO2排出量推定とボトムアップによるインベントリとの比較は、チャプターとして含められる予定であり、BURに衛星データによるCO2排出量推計が含められるのは、モンゴルが初ケースとなる予定です。Best PracticeはBTRにも踏襲される内容であるため、モンゴル側としては、引き続き衛星データによる排出量推計を進めていきたい意向があります。