研究結果：成層圏エアロゾル注入（SAI）はモデルによる予測よりも不確実でリスクが高い

成層圏エアロゾル注入はモデル予測よりも予測不能でリスクが高い、研究が警告

概要

なぜSAIが提案されているのか

SAIは、1991年のピナトゥボ山噴火に代表される大規模な火山噴火後の一時的な地球冷却を模倣することを目指しています。この噴火では二酸化硫黄が成層圏に注入され、約2年間にわたり世界の気温を約0.5℃低下させました。先行研究の中には、意図的な注入によって、抑制されない気候変動がもたらす広範な経済的影響と比較して、比較的低い年間コストで温暖化を抑制できると示唆するものもありました。コロンビア大学による今回の研究は、現実的な運用および材料の制約を考慮した場合でも、その見通しが維持されるかどうかを検証しています。

主な知見

• 物質の挙動：硫酸塩の代替案として提案されている微細な鉱物粒子（炭酸カルシウム、二酸化チタン、アルミナなど）は、高濃度のプルーム（噴煙）の中で大きな塊に凝集する傾向があります。これらの凝集体は太陽光を散乱させる効率が大幅に低く、成層圏からより早く落下します。
• 工学的な困難：大規模な環境で凝集を防いだり解体したりするには、既存の航空機の能力をはるかに超える圧縮・分散システムが必要となり、積載量が大幅に減少する一方で、エネルギーとコストの要件は上昇します。
• サプライチェーンへの影響：一部のシナリオでモデル化された規模で数十年にわたるSAIプログラムを実施すると、特定の材料の世界生産量の大部分を消費する可能性があります。この研究の試算では、温暖化率を半減させるよう設計された15年間のプログラムにより、世界のジルコニウム鉱石生産量の最大40%が必要となり、現在の工業用ダイヤモンドの生産量を上回る可能性があります。
• 経済および地政学的リスク：特定の鉱物に対する突然の大量需要は価格を押し上げ、産業部門を圧迫し、鉱物サプライチェーンに新たな戦略的脆弱性を生み出す可能性があります。

運用およびガバナンス上の検討事項

固体エアロゾル対硫酸塩エアロゾルの影響

固体鉱物エアロゾルは、オゾン層破壊の可能性を含む、硫酸塩注入の既知の欠点を回避するために提案されてきました。コロンビア大学の分析によれば、モデル上で固体を魅力的にしている特性（高い反射率と低い吸熱性）そのものが、現実世界での分散や大気化学においては維持されない可能性があることが示されました。もし凝集体が形成されたり、ミクロンスケールで確実に分散させることができなかったりすれば、鉱物候補はモデル上で示された利点を失う可能性があります。

結論と提言

本研究は、SAIが、理想化された気候モデルのシミュレーションでは欠落していることが多い、重大な実務上の制限に直面していると結論付けています。主な提言は以下の通りです。

1. 凝集力学や放射への影響を含め、現実的な成層圏プルーム条件下でのエアロゾル微物理学に焦点を当てた研究。
2. 大きな凝集体を生成することなく、目標とする粒子サイズを供給・維持できる分散技術の開発と試験。
3. 材料サプライチェーンの評価、および特定の鉱物に対する大規模な需要がもたらし得る経済的影響の評価。
4. 分散的な活動は危険を大幅に増大させる可能性があるため、調整、展開基準、およびリスクのトレードオフを管理するための国際的なガバナンスの枠組み。