国立研究開発法人海洋研究開発機構（理事長 松永 是）地球環境部門 地球表層システム研究センターの宮崎和幸招聘主任研究員と国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学 須藤健悟教授らの研究チームは、衛星観測データの分析と解析により、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）感染防止に対応したロックダウン期間中、窒素酸化物の排出量とその化学生成物であるオゾンの地球全体の総量がどの程度変化したかを明らかにしました。
窒素酸化物（NOx）は主に工場や火力発電所、燃料自動車等から排出される主要な大気汚染物質のひとつです。また、オゾンは成層圏にあるオゾン層で有名ですが、私たちが生活する地表や対流圏にも存在しており人体に有害であることが知られています（※1）。これまでに、ロックダウンなどの感染症対策は人間活動を大きく抑制し、主に大都市において大気汚染物質の排出量を急速に削減させていることについてはいくつか報告がなされていますが、地球全体でどれほど減少したか、さらにはその気候システムへの影響は詳細に見積もられていませんでした。
本研究チームでは、アメリカ航空宇宙局（NASA）および欧州宇宙機関（ESA）などによる地球観測衛星からの大気組成の観測データの分析とジェット推進研究所（JPL）/JAMSTECで開発されたデータ解析システムを使用して、ロックダウンによる影響を定量的に評価しました。
その結果、2020年4月と5月には、人為起源の窒素酸化物（NOx）総排出量は世界で少なくとも15％、欧州や北米などの地域では18-25%減少していることがわかりました。また、対流圏上空のオゾン濃度は最大で5ppb減少したと数値モデルを用いた解析から見積もられ、これは衛星観測による測定値と良く整合しています。 2020年5月から6月にかけて世界の対流圏のオゾンの減少量は6TgO3（単位：テラグラム、※2）と全体の2％にもおよんでいました。オゾンは温室効果ガスの一つでもあり、このオゾン量の減少が地球の放射バランスに顕著な影響を及ぼすことも示しています。
さらに、排出量の減少が地球全体のオゾンにおよぼす影響には地域差と季節変化があることを調査し、このような地球全体のオゾン量および気候システムへの大きな影響は主にアジアと南北アメリカでの排出削減によることが明らかとなりました。この短期間に生じた急激な変動から得られた知見は、これまで検証が難しかった大気汚染物質と気候システムとの相関関係について、定量的に評価できるものであり、今後の大気汚染物質削減と気候変動への適切な対応の両立（コベネフィット）を目指す環境政策に重要な参考情報となることが期待されます。
今後は、本研究チームのメンバーが参加する文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「防災・減災に資する新時代の大アンサンブル気象・大気環境予測」（課題番号:hp210166）において、人間活動が大気汚染および気候システムにおよぼす影響を明らかにする研究をさらに進めていく予定です。
本成果は、「Science Advances」に6月10日付け（日本時間）で掲載されました。
・新型コロナウイルス感染症（COVID-19）に対応した世界規模のロックダウンにより、大気汚染物質である窒素酸化物（NOx）の排出量は地球全体で少なくとも15%、欧州や北米では18-25%減少した。
・排出量の減少により地球全体の対流圏のオゾン総量は2%減少し、大気汚染のみならず地球の放射バランスにも顕著な影響を及ぼした。
・この短期間に生じた急激な変動から得られた知見は、これまで検証が難しかった大気汚染物質と気候システムとの相関関係について、定量的に評価できるものであり、今後の大気汚染物質削減と気候変動への適切な対応の両立（コベネフィット）を目指す環境政策に重要な参考情報となる。
◆詳細（プレスリリース本文）はこちら
※1 オゾン：成層圏のオゾンは太陽紫外線から生命を保護する一方、対流圏のオゾンは生命や植物に有害である。対流圏オゾンは、幼児や喘息のある人を含む脆弱な人々の肺に損傷を与え、世界で年間6,000人の死者を出すと推定されている。また、植物の光合成能力を低下させ、高いオゾン濃度によって、小麦、米、トウモロコシ、大豆の収穫量が年間15％減少していると推定されている。対流圏オゾンは、二酸化炭素、メタンに次いで3番目に影響力のある温室効果ガスとされている。NOxからオゾンが生成される反応には太陽光が必要である。その生成効率は、天候や地域の空気中に存在する他の化学物質など、他の多くの要因に依存する。これらの要因は相互に複雑に変動し、ある条件ではNOx排出量を減らすと実際にオゾンが増加することもある。そのため、排出量データだけからオゾン濃度を理解または予測することは困難であり、詳細な解析と考察が必要である。
※2 テラグラム：質量単位であり、１.0Tg（テラグラム）は1.0×1012g（グラム）。
タイトル：Global tropospheric ozone responses to reduced NOx emissions linked to the COVID-19 world-wide lockdowns
著者：宮崎和幸1,2、Kevin Bowman1、関谷 高志2、滝川 雅之2、Jessica Neu1、須藤 健悟3、Greg Osterman1、Henk Eskes4
