「カーボンニュートラル」達成のため、青海チベット高原の石も頑張っている

「二酸化炭素を吸収する」という言葉を聞いて、何を思い浮かべますか？この瞬間、木々や海のイメージが頭に浮かび、外に出て自然に近づきたくなるかもしれません。

しかし、見落とされがちな答えが 1 つあります。それは岩です。また、大気中のCO2を捕捉して貯蔵する上でも重要な役割を果たします。 「カーボンニュートラル」の目標を達成するために、青海チベット高原の石たちは懸命に働いています。

カーボンニュートラルとは何ですか?

地球温暖化は、科学界や各国政府にとって関心の高い話題となっている。この問題に対処するために、政府は関連する目標と計画を提案しました。 2020年9月、中国の習近平国家主席は第75回国連総会で重要な演説を行い、中国のカーボンニュートラル目標を発表した。ブルームバーグ・ニュー・エナジー・ファイナンスが2020年12月に発表した白書「中国、低炭素化プロセスを加速」によると、中国、欧州連合、英国、日本、韓国など、世界の二酸化炭素排出量の60％を占める国と地域がカーボンニュートラル目標を設定している。

カーボンニュートラルとは、一定期間内に国、企業、製品、活動、個人によって直接的または間接的に生成される CO2 または温室効果ガスの総排出量を指します。化石燃料に代わる低炭素エネルギーの利用、植林、省エネ、排出削減などを通じて、自らが排出するCO2や温室効果ガスの排出量を相殺することで、プラスとマイナスの相殺を実現し、相対的に「排出ゼロ」を実現できます。簡単に言えば、私たちはCO2を排出すると同時に消費しているのです。消費量と生産量が相殺されると、成長はゼロになります。

カーボンニュートラル達成への道のりにおいて、各国は主に省エネや排出削減を通じて気候温暖化を抑制し、CCS（炭素回収・貯留）技術で炭素回収・貯留を増やすほか、岩石の化学的風化など、自然界の特定の物理的・化学的プロセスによって大気中のCO2を回収・貯留することもでき、これを天然CCSと呼びます。

自然界における化学的風化現象の一つ：岩石の化学的風化

まず、岩石の化学的風化とは何かを理解する必要があります。風化とは、地表の岩石や鉱物が大気、水、空気、生物と接触して物理的、化学的変化を起こし、その場で緩い堆積物を形成する自然界のプロセス全体を指します。 **物理的および機械的な作用による岩石の崩壊と断片化のプロセスは物理的風化と呼ばれ、岩石の化学組成を変える可能性のある風化プロセスは化学的風化と呼ばれます。

温度差による風化は、不均一な加熱、不均一な収縮、岩石の割れを引き起こす。

撮影場所：ナムツォ・クガキエ川流域、撮影者：Yu Zhengliang

花崗岩中の黄鉄鉱の酸化（鉄を含む岩石が風化すると、特徴的な赤褐色を呈する、つまり化学的風化）ナムコ・クガチエ川流域で撮影、Yu Zhengliang 撮影

岩石は鉱物組成の分類により、主に珪酸塩岩と炭酸塩岩に分けられます。ケイ酸塩岩は化学的風化の過程で大気中の CO2 を吸収し、その後 CaCO3 の形で封じ込め、地質学的時間スケール（100 万年以上）で炭素吸収源効果を形成します。炭酸塩岩の風化は大気中の CO2 を吸収し、より短い時間スケール（<100,000 年）で HCO3- の形で炭素吸収源を形成することもあります。ケイ酸塩岩の風化の簡略モデル:

炭酸塩岩の風化の簡略モデル:

広範囲にわたる地質学的プロセスとして、陸生岩石の化学的風化と地球規模の炭素循環および気候変動の間には強い相関関係があります。大気中の CO2 濃度の上昇は地球温暖化につながり、気温の上昇は岩石の化学的風化を促進し、その結果、大気から吸収される CO2 の量が増加し、それによって大気中の CO2 の急速な増加が抑制され、地球の寒冷化につながるため、負のフィードバック メカニズムが形成されます。

一方、地球の温度が低い場合、化学的風化の強度も低いレベルにあり、大気中のCO2を吸収するフラックスは非常に限られています。そのため、火山活動や岩石の変成作用によって放出された二酸化炭素が蓄積され、地球が温暖化する方向に発展し、地球の温度が低くなりすぎるのを防ぐことができます。表層岩石の化学的風化（特に珪酸塩岩石の風化）は、大気中のCO2濃度を調節し、地球規模の気候変動を促進する重要な要因であることがわかります。それは地球システムの進化の「安定装置」であり、「地質学的エアコン」として知られています。

青海チベット高原は巨大なエアコンでしょうか？

青海チベット高原は寒く、酸素が乏しく、地形が標高が高く、「地球の第三の極」として知られています。 「アジアの給水塔」と呼ばれる青海チベット高原には、数多くの氷河、湖、川が形成されています。人間活動の中心地からは遠く離れており、人間の活動による影響は少ない。それは、地球システムのさまざまな領域間の相互作用を研究するための「自然の実験室」です。 **科学者たちは、青海チベット高原の河川、湖沼、氷河の流出水などの表層水を採取し、その化学組成を測定して研究対象流域の化学的風化過程を反映し、風化過程における大気中のCO2の消費を理解します。

空間分布の観点から見ると、ヒマラヤ山脈の隆起により南斜面では降水量が多いが、地形の障害により青海・チベット高原の奥地の気候は比較的乾燥している。したがって、ヒマラヤ山脈の隆起により南斜面の化学的風化速度が速まったものの、それが引き起こした内陸の干ばつは青海・チベット高原全体の化学的風化の強度に負のフィードバック効果をもたらした。年間の変化から判断すると、青海・チベット高原の内陸流域における化学的風化速度の季節差は非常に大きく、モンスーン期は非モンスーン期よりもはるかに大きい。

さらに、科学者たちは、内陸の青海・チベット高原の氷河盆地と非氷河盆地の化学的風化のプロセスと速度の違いを比較することで、内陸の青海・チベット高原の氷河作用が岩石の化学的風化を促進したと結論付けた。つまり、内陸の青海・チベット高原では、氷河盆地における化学的風化が、大気中のCO2濃度の上昇に対して負のフィードバック制御の役割を果たしている可能性がある。

**地球規模の気候変動を背景に、青海チベット高原の温暖化率は世界平均の2倍です。 **氷河は気候の産物であり、気候温暖化は必然的に氷河の融解を早めることになります。流域の空間規模での岩石の化学的風化も増加し、それによって流域における炭素循環プロセスが強化される可能性があります。しかし、**上記の理論的推論は、現場の観測データによってまだ検証されていません。 **今後、青海チベット高原の典型的な氷河盆地における化学的風化プロセスとその炭素吸収効果の長期測位観測は、氷河の変化が岩石の化学的風化とその炭素吸収効果にどのような影響を与えるかという謎に答えるために依然として必要です。

青海チベット高原南東部のアザ氷河舌の末端の変化する歴史

岩石の風化を有効活用するには？

では、岩石の化学的風化による重要な炭素吸収機能は、人類によって利用することができるのでしょうか?この質問に対する答えはおそらく肯定的でしょう。

いくつかの研究では、岩石の化学的風化を人工的に促進することで、大気中の CO2 濃度の急激な増加を抑制することが可能であることが示されています。たとえば、Beerling et al.粉砕した玄武岩やその他のケイ酸塩鉱物を土壌に加えると、化学的風化中に植物の成長に必要なKやSiなどの栄養素を提供できるだけでなく、大気中のCO2の吸収も強化できる（毎年5億〜2億トンのCO2を吸収）と考えられています。 **この技術は操作が簡単でコストが低いため、将来的にこの技術を推進することで、「カーボンニュートラル」という壮大な目標をできるだけ早く達成するのに役立ちます。

アメリカ海洋大気庁の観測データによると、世界の大気中のCO2濃度は産業革命前の280ppmから2021年3月には416.74ppmにまで増加した。大気中のCO2濃度を下げ、地球温暖化の勢いを抑えるために、さまざまな対策を講じることが急務となっている。一般の人々が関連する科学研究に直接参加することは困難ですが、ライフスタイルを調整することで省エネと排出量削減に貢献し、「カーボンニュートラル」目標の達成に貢献することができます。

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著者: Yan Ni、Yu Zhengliang、Wu Guangjian、An Baosheng

著者所属：中国科学院チベット高原研究所

この記事はサイエンスパークで最初に公開されたもので、著者の見解のみを表したものであり、サイエンスパークの立場を表すものではありません。

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