構築体量の世界的増加は、より分岐的で分散の少ない都市拡張パターンを示す

なぜ都市のスカイラインが地球にとって重要なのか

ガラス張りの高層ビルから果てしない郊外まで、都市の成長の仕方は渋滞から気候変動に至るまであらゆるものを形作ります。本研究は、都市の成長を単なる平面地図としてではなく、建物の体積という三次元の景観としてとらえます。世界の1800以上の都市で新しく建てられた建物がどれだけ高く、どれだけ集中的に配置されているかを追跡することで、地域間の驚くべき違いを明らかにし、水平展開から垂直化への移行が環境の持続可能性にとって利点とも欠点ともなりうる理由を示します。

都市を三次元で見る

多くの世界的な都市成長の研究は、都市を紙の上に広がるインクのように扱い、構築済み土地の拡大を二次元で測定します。しかし垂直方向、すなわちどれだけ高く建てるか、そして高層建築がどこに置かれているかも同様に重要になりえます。新たに利用可能になった衛星およびレーダーに基づくデータセットを用いて、研究者たちは2000年から2018年の間の建物のフットプリントと体積の変化を推定しました。彼らは二つの指標を作成しました。新しい開発が市中心部にどれだけ近いかを示す中心性指数（Centrality Index）と、新規建築の平均的な高さを反映する強度指数（Intensity Index）です。これらの指標は、都市がどれだけ遠くに広がるかだけでなく、どのように上へと積み重なるかも捉えます。

垂直成長はスプロールより散在しにくい

研究チームが二次元と三次元の拡張指標を比較したところ、増加した建築体積は増加した土地面積よりも都市中心部の周辺により集中的に集中する傾向があることが分かりました。言い換えれば、都市が階を増やすとき、それは一般に新しい地表面を拡大する場所よりも中心部で行われることが多いのです。二つの視点は関連しています—2Dでスプロールする都市は3Dでも分散しがちですが、完全に一致するわけではありません。ほとんどの都市で、3Dの中心性スコアは2Dのそれより高く、3Dスコアの分布はより広がっています。これは垂直成長が都市間の不平等に新たな層を加えることを意味します：ある都市は新たな体積をコンパクトなコアに集中させる一方で、別の都市は高層をより広い領域にばら撒きます。

都市が高層化する4つの明確なパターン

中心性と強度を組み合わせることで、著者らは3D拡張の4つの世界的パターンを特定します。中心性が高く強度も高い都市は、ダウンタウンや主要なサブセンターの周辺に高層の新しい建物が強く集中し、「コンパクトシティ」の理想に近く、東アジアやヨーロッパの一部で一般的です。中心性は低いが強度が高い都市は、高層タワーが散発的に、しばしば周縁部に出現します。第三のグループは中心性が高いが強度が低く、比較的コンパクトでありながら主に中層の中心を形成しており、北米や西ヨーロッパの多くの都市に典型的です。第四のパターンは中心性も強度も低く、控えめで広く分散した建設が見られ、特にアフリカ、ラテンアメリカ、南アジアの急速に都市化する地域で一般的です。

これらの都市パターンを形作るもの

都市がなぜ異なるカテゴリーに分かれるのかを理解するために、本研究は自然条件、経済力、交通網、既存の都市形態と拡張パターンを関連付ける機械学習モデルを用いています。分析は既存の都市構造の重要性を強調します—より中心化した形で出発した都市はその傾向を維持しやすく、強い経路依存性を示します。最大建物高さ、地形、人口規模、基礎的な密度も重要です。急峻な地形はしばしば外側への拡張よりも上方への成長を促し、密な道路網は自動車移動を容易にすることで中心外での高層化を促進し得ます。気候も影響します：より温暖な都市は中心化が進みにくい成長をしやすく、これは熱の放散に寄与する一方で通勤時間を長くする可能性があります。

将来の成長ホットスポットと気候のトレードオフ

研究は、将来の都市化が主にアフリカと南アジアの都市によって牽引されるだろうことを示唆しています。これらの地域では低中心性パターン—高層で散在するものや低層で散在するもの—がすでに広く見られます。これらの形態は純粋な水平スプロールより土地を効率的に使える場合がある一方で、公共交通や土地利用の混合化が追いつかないと長距離で自動車依存の移動が固定化されるリスクがあります。一方、高密度で高層な都市は土地消費や一部の排出を抑制する可能性がありますが、熱ストレスや建物のエネルギー使用を悪化させる恐れがあります。世界的な都市成長がより垂直的に分岐し、均等に分散しなくなっていることを示すことで、本研究は計画者や政策立案者に3Dで考える必要性を訴えます：新しい建物の高さと配置は、今後数十年の土地利用、移動、炭素フットプリントを導く上で都市の規模と同じくらい重要になるでしょう。

引用: Li, Y., Zhong, X., Derudder, B. et al. Global increases in built-up volume indicate more divergent and less dispersed urban expansion patterns. Nat Commun 17, 2710 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69766-6

キーワード: 3次元の都市成長, 都市の密度, 垂直拡張, 都市スプロール, 構築体量