「スリーノース」防風林計画は無駄だったのか？いいえ、砂嵐は「不正行為」だからです

基本的に毎年春になると、北部に住む人々は数回の砂嵐を経験します。

しかし、砂嵐が襲うたびに、「『三北』防風林はないのか？なぜまだ砂嵐が起きるのか？」と尋ねる人もいるだろう。

過去数十年間、わが国で最も代表的かつ効果的な防風・防砂プロジェクトは、「三北」防風林プロジェクトの建設です。このプロジェクトは、国内の砂源地域の砂を固め、砂嵐による被害を軽減する上で非常に重要な役割を果たしました。統計結果によると、わが国における砂嵐気象現象の年間平均発生回数は、1961年から1989年の27回から2011年から2020年の4回に大幅に減少しました。

「三つの北」防風林

「三北」防風林とは、わが国の北西部、華北、東北部に建設された大規模な人工林生態プロジェクトを指します。このプロジェクトは、1978年から2050年にかけて、3つのフェーズと8つの段階に分けて建設される予定です。主に砂漠化防止、農地の森林化、牧草地の草原化を通じて森林被覆率を増加させます。 3,508万3,000ヘクタールの森林を造成し、北方三地域の森林被覆率を5.05％から15.95％に増加させることが期待されている。「三つの北」プロジェクトは、地元の生態環境を改善し、干ばつ、砂嵐、土壌浸食によって引き起こされる生態災害を軽減し、さらに砂嵐に対する人工の障壁を構築することを目的としている。

スリーノースシェルターベルトエリアとその土地利用および被覆の概略図（出典：Huang et al. 2020）

2019年にネイチャー・サステナビリティ誌に掲載された論文によると、衛星観測により、過去20年近くで世界の植生面積のわずか6.6％を占める中国が、世界の葉面積指数（LAI、簡単に言えば一定地域の葉面積の合計）の増加の25％に貢献し、その主な貢献は森林被覆率の増加であったことが示されたという。葉面積指数の増加は主に「Three Norths」プロジェクトによるものです。

2000年から2017年までの平均葉面積指数（LAI）の推移

（出典：Chen et al. 2019）

しかし、なぜこれほど大規模な植林事業が、砂嵐などの厳しい壊滅的な気象の襲来に完全に抵抗できないのでしょうか。

この質問に答える前に、砂嵐がどのように形成されるかを理解する必要があります。

パート1

砂嵐はどのように発生するのでしょうか?

砂嵐の発生には、砂の発生源、不安定な大気の成層、強風条件という 3 つの条件が必要です。

1. 砂源

私の国の北西部は海から遠く離れており、降水量が少なく、蒸発量が非常に多いため、タクラマカン砂漠に代表されるゴビ砂漠の広大な地域が形成されています。同時に、我が国はモンゴル高原の広大な乾燥地帯と半乾燥地帯に支えられており、これらの地域は我が国北部の砂嵐の重要な発生源となっています。北京と天津を例にとると、砂嵐の気象の伝播は北ルート、西ルート、北西ルートの3つのタイプにまとめることができます。

北京と天津を襲った砂嵐の伝播経路

（出典：中国気象ネットワーク）

2. 大気の不安定な成層

大気の成層とは何ですか?つまり、大気の温度や湿度などの物理量の垂直分布のことです。これらの要因が共同して大気の垂直安定性を決定します。

毎年春になると、北半球の陸地は暖かくなり始めます。砂源地域の降水量は一般的に少なく、植生被覆率は非常に低く、土壌条件は緩いです。土壌の比熱容量は比較的小さいため、表面温度の上昇が比較的早く、鉛直方向では上層の空気密度が高く、下層の空気密度が低い空間分布が形成されやすい。これにより、大気の成層が非常に不安定になり、上向きと下向きの対流が容易に発生し、砂やほこりが自然に地表から空気中に持ち上げられます。

3. 強風の状況

では、これらの塵粒子はいったいどうやって何千マイルも離れたところから私たちのところまで運ばれてくるのでしょうか?ここで、モンゴルのサイクロンについてお話しします。これは、私の国で春に発生する主な気象現象の 1 つであり、砂嵐の原動力でもあります。

冬から春にかけて寒気が移動すると、もともと安定していた中緯度の偏西風帯に明らかな変動が生じ、北風が寒気を南に運ぶことになります。同時に、北風帯の東部では反時計回りに回転する温帯低気圧が発生します（モンゴル高原で発生し、活動するためモンゴル低気圧と名付けられ、水平範囲は2000～3000kmに達することがあります）。寒冷前線が強くなるほど北風も強くなり、サイクロンも通常より強くなります。モンゴルのサイクロンは、強い北風を伴って、砂や塵を砂源から高度2km以上まで南まで運ぶことがあります。

2021年の激しい砂嵐の衛星雲画像。右側の反時計回りに回転する雲システムはモンゴルのサイクロンです。雲に含まれる砂や塵がはっきりと見える（画像提供：中国気象局）

このことから、砂嵐の気象源が防風林があるエリア（つまり外部からの入力）でない場合、たとえ防風林があったとしても、高さ 2km の砂嵐の伝播に対してその役割はほんのわずかであることがわかります。

パート2

近年、なぜ砂嵐が頻繁に発生するようになったのでしょうか?

21 世紀の 30 年目に入り、わが国では砂嵐の発生頻度が再び増加しているようです。

例えば、2021年と2023年に、私の国ではそれぞれ13回と11回の砂嵐の気象現象が発生しましたが、どちらも2011年から2020年までの平均的な状態を大幅に上回り、その強度も増加しました。

雲南大学の陳文教授のチームは、ハイブリッド単一粒子ラグランジュ積分軌道モデル（HYSPLIT）を使用して、2023年に北京を襲った11回の砂嵐の砂の発生源を追跡し、砂嵐のほとんどは外部からの入力であり、モンゴル高原が砂の主な発生源であることを発見した。

2023 年北京の高度 1 km における 11 日間の砂嵐の逆軌跡の模式図 (参照: Piao et al. 2023)

砂嵐の気象プロセスの増加と激化は、実際には以下の要因に起因すると考えられます。

1. 自然要因

北部地域では砂塵活動が頻繁に発生しており、これは東アジアの冬季モンスーンの強さの変化と関係がある可能性がある。 2021年以降の砂嵐の再発は、東アジアの冬季モンスーンが再び強い周期段階に入ったことに関係している可能性があります。東アジアの冬季モンスーンが強くなると、寒気活動が活発になり、北風が強くなりやすくなります。

もう一つの理由は、モンゴル高原の驚くべき温暖化速度です。 2019年の第74回国連総会の一般討論で、モンゴルのツォグトバートル外務大臣は「内陸開発途上国であるモンゴルは、地球温暖化にほとんど貢献していないにもかかわらず、気候変動の壊滅的な影響に苦しんでいる。過去80年間で、モンゴルの年間平均気温は2.26℃上昇した。過去40年間で、モンゴルの永久凍土の面積は2倍以上縮小し、800以上の湖が干上がった」と指摘した。この温暖化率は世界平均の2倍以上です。

近年、ネイチャーやサイエンスなどの一流国際誌に掲載されたいくつかの研究では、モンゴル高原の温暖化と乾燥化の度合いが臨界点（地域の気候が一つの平衡状態から別の平衡状態へと変化する閾値）に到達、あるいはそれを上回っている可能性があることが示されている。転換点を超えると、地域の気候変動は突然かつ不可逆的に変化することが多い。

モンゴル高原（MP）上の地表気温の変化は、複数の再解析データに基づいて計算されました。 (a) 1986年から2004年までのMP州の夏季気温傾向の空間分布（単位：10年あたり°C）。 (b) 灰色のボックス内の地域平均夏季気温異常の9年間移動平均系列（1981～2010年の平均を基準）。 (c) 1861年から2020年までの20年ごとのMP州の平均夏季気温異常の頻度分布。(出典: Cai et al. 2024)

より暖かく乾燥した地域の気候では、一般的に降水量が少なくなります。モンゴル高原の春の降水量は減少し、気温は上昇します。土壌水分の不足は、地表付近の温度に蒸発冷却効果をもたらします。大気と土壌の間の「陸気フィードバック」により地表温度が上昇し、大気の成層の不安定性が高まり、緩い土壌にとって良好な浮揚条件が生まれます。

2. ヒューマンファクター

気候変動などの自然的要因に加え、人為的要因による土地の砂漠化も無視できない要因です。モンゴルは降水量が少ないため、基本的に乾燥気候と半乾燥気候が支配的で、植生は主に温帯草原とゴビ砂漠です。そのため、畜産は国の基幹産業の一つであり、農村人口の80％以上の生活は基本的に自然条件に完全に依存しています。

大規模な畜産も地域の生態環境に極めて深刻な影響を及ぼしています。統計によると、1990年から2020年にかけて、モンゴルの家畜の数は2,000万頭以上から7,000万頭近くに増加しており、その数は生態系の収容力をはるかに超えています。その結果、国土の77パーセントがさまざまな程度の砂漠化と土地劣化に悩まされている。

モンゴルの家畜総頭数の推移

（画像出典：国際通貨基金）

3. 国内の砂輸送の役割も注目に値する

モンゴルの砂漠化が我が国の砂嵐の主な砂の発生源ではあるが、客観的に見れば、トルファン盆地などの国内の砂源の寄与も無視できない。蘭州大学の黄建平院士率いる研究チームは、濃度加重軌道解析法を用いて、2023年に中国北部で発生する10件の砂嵐に対するさまざまな砂源の寄与を定量化した。その結果、モンゴル高原は中国北部の砂嵐に平均約42％寄与しているが、タクラマカン砂漠は平均26％寄与していることが明らかになった。

一般的に、「三北」プロジェクトは、地元の砂源を固定し、砂嵐の頻度と強度をある程度軽減する上で良い役割を果たすことができます。しかし、砂嵐は自然現象です。現在の人間の能力では、このような災害的な天候を完全に排除することはできず、軽減したり適応したりすることしかできません。

さらに、ゴビ砂漠は自然に存在する生態系の一種であるため、盲目的に管理すると、地域の適合性や水と土壌資源の収容力を無視することになり、持続不可能な現象につながることをより深く理解する必要があります。

パート3

砂嵐と戦うには共同の努力が必要

前回の砂嵐が北京まで長距離を移動したちょうどその頃、世界トップクラスの学術誌「ネイチャー」は4月15日、中国の学者が人工知能（AI）を使って砂嵐の気象プロセスを予測しているというニュース記事を掲載した。報告書では、蘭州大学の黄建平院士率いるチームが、大量の既存の砂嵐気象データとAIの助けを借りて、砂嵐の時空間的進展予測システムを開発したと紹介されている。 2023年の試験運用では、このシステムは非AIモデルよりも13%低いエラー率を達成しました。人類は今や、砂嵐に対処するための技術的手段をいくつか手に入れた。

しかし、我が国だけでなく、多くのアジア諸国が毎年砂嵐の脅威に直面していることも認識すべきです。砂塵天候は人々の生活に不便をもたらすだけでなく、私たちの身体の健康にも影響を及ぼします。そのため、砂嵐の予防と制御は常に国際的な研究のホットスポットとなっているだけでなく、地球規模の問題でもあります。

中国科学院大気物理研究所の研究員である王子発氏はインタビューで、砂漠化は主に遠隔地や経済的に未開発の地域で発生すると語った。砂嵐を緩和するために科学的手段を使用するには、人的資源と物的資源の強固な基盤と、政府およびあらゆる階層の人々からの広範な注意と支援が必要です。

地球温暖化を背景に、砂嵐の管理には国際協力の推進も必要です。 2022年11月、中国の習近平国家主席はモンゴルのフレルスフ大統領と会談した際、中国の砂防技術と経験をモンゴルに提供し、砂地の生態保護と経済発展のバランスをとるため、「中国・モンゴル砂漠化防止協力センター」の設立をモンゴル側と共同で検討したいと提案した。

積極的かつ効果的な国際協力と、前述の砂塵予測技術の開発を組み合わせることで、将来、人々が極端な気候変動をより適切に緩和し、適応し、私たちの故郷である地球を守ることができるようになることを期待しています。

参考文献:

[1]https://www.nature.com/articles/d41586-024-01076-7 毎年春にアジアを覆う致命的な砂嵐 — AIが砂嵐の予測に役立つようになりました

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[4] http://www.forestry.gov.cn/c/sbj/gcjj/501731.jhtml 三北防風林システム建設プロジェクトの概要。

[5]Chen,C. et al.中国とインドは土地利用管理を通じて世界の緑化をリードしています。ナットサステイン2、122–129（2019）。

[6]Piao,J. et al. 2023年に中国北部で砂嵐の頻度が増加：モンゴル高原における気候変動の反映。イノベーション4（2023年）。

[7]http://www.news.cn/talking/2023-04/14/c_1212086349.htm 今年はなぜ砂嵐が頻発するのか？

[]8https://news.un.org/zh/story/2019/09/1042632 [国連総会一般討論] モンゴルのツォグトバータル外相

[9]張P.他転換点を超えると、東アジア内陸部では気候がより暑く乾燥する方向に急激に変化する。サイエンス370、1095–1099（2020）。

[10]Cai, Q. et al.モンゴル高原における最近の顕著な温暖化は、内部の気候変動によって促進されている。ナット。地理科学。 1～8（2024年）