永久凍土と山火事による炭素排出は、パリ協定の気温目標を維持するためにさらなる措置が必要であることを示す

なぜ凍った地面が私たちの未来に重要なのか

人間の居住地から遠く離れた北方には、永久凍土に閉じ込められた古い植物有機物の巨大な蓄えが存在します。北極圏は地球の他の地域よりもはるかに速く温暖化しており、その凍った金庫は開き始め、温室効果ガスを放出して大気の温度をさらに高めています。本研究は実世界の影響を伴う差し迫った問いを投げかけます。パリ協定の1.5°Cおよび2°C目標を維持しながら人類がこれ以上排出できる炭素量を見積もる際に、永久凍土の融解や北部で激化する山火事を適切に含めるとどうなるか。著者らが見出した答えは厳粛です──残された炭素予算は、多くの現在の推定よりもかなり小さいということです。

北極の地下に隠れた炭素

北方の永久凍土域の土壌には、大気中に既に存在する炭素とほぼ同量の炭素が蓄えられており、その多くは凍った地面の上部数メートルに保存されています。北極が温暖化すると――一部の地域では現在10年あたり約1°Cもの上昇が観測される――この凍結有機物が融解し始めます。微生物が活動を再開してそれを分解し、二酸化炭素やメタンを放出します。これまでの全球気候モデルは主に季節的に融解する層の上から下への徐々の深まり、著者らが「漸進的融解」と呼ぶプロセスとしてこれを表現してきました。これらのモデルは本世紀中に永久凍土からのかなりの温室効果ガス排出を予測していますが、地面が破壊される最も劇的な方法のいくつかを見落としています。

突然の崩壊と拡がる火災

全球評価から主に欠けていた強力なプロセスが二つあります。第一は「急激な融解（abrupt thaw）」で、氷を多く含む地盤が不均一に崩落してスランプや陥没穴、新しい湖や湿地を形成し、これまで凍っていた大量の炭素を急速に露出させて分解させるものです。水没した条件はメタン生成を促します。第二は山火事です。近年、北方の針葉樹林やツンドラでは、長期化する火災期、増える雷、より高温で乾燥した条件により、より頻繁で深く燃える火災が増えています。これらの火は単に樹木を焼くだけでなく、北方では有機土壌や根の厚い層を消費し、地下の炭素を直接放出するとともに、より速く深い融解を促して新たな熱突起（thermokarst）を形成しやすくします。

より完全な気候計算機の構築

これら見落とされがちなプロセスが世界の気候予算に何を意味するかを理解するために、研究者らはOSCARとして知られるコンパクトな地球システムモデルを拡張しました。元のモデルはすでに四つの詳細な陸面モデルに基づく漸進的融解を再現していました。研究チームは三つの新しい要素を加えました：温度上昇に伴って熱突起が拡大する過去の研究に基づく急激な融解のモジュール、北方火災の焼失面積と土壌炭素損失のデータを用いた地下燃焼のモジュール、そして火災後に燃焼が季節的に融解する層を深くし、一時的あるいは長期的な追加融解を引き起こすことを捉える火災後融解のモジュールです。彼らはこれらを強化したモデルにさまざまな将来の社会経済および排出シナリオを与えて、21世紀を通じた永久凍土と火災による排出の進化を検討しました。

どれだけの追加的な温暖化燃料が放出されるのか

モデルが漸進的融解のみを含む場合、2025年から2100年までの永久凍土排出量は、世界がどれだけ積極的に排出を削減するかに応じて約1,080億～2,350億トンの二酸化炭素換算となります。急激な融解と火災関連プロセスを加えると、総排出量は約3,870億～6,240億トンに増加し、漸進的融解のみの場合と比べて166～258パーセントの増加となりました。短期的な時間軸、すなわち世紀半ばまででも、これら従来過小評価されていたプロセスは依然として排出の大部分を占めていました。急激な融解は特にメタンに重要であり、一方で急激な融解と火災はいずれも長期的な炭素放出への寄与は同程度でした。気候フィードバックの観点では、永久凍土と山火事の結合プロセスは、漸進的融解のみの場合と比べて、地球温暖化1度あたりの放出炭素量を概ね3倍にしました。

これは気候目標に何を意味するか

政策上最も関連する結果は、残された炭素予算――人類が化石燃料と土地利用から排出できる二酸化炭素の総量で、所定の温度目標を下回る現実的な確率を保てる量――に関するものです。すべての融解と火災プロセスを含めると、2025年時点からの残存予算は1.5°C目標で約124±62ギガトンのCO₂、2°C目標で約258±96ギガトンのCO₂縮小しました。これは永久凍土をまったく考慮しないモデルと比べて、それぞれ約4分の1と6分の1の削減に相当します。漸進的融解の上に現在過小評価されているプロセス（急激な融解と火災）だけを加えただけでも、最新のIPCCやGlobal Carbon Budgetの推定を二桁パーセントで食いつぶします。実務的には、これは多くの計画で想定されているよりも人間の排出に対する「余地」が少ないことを意味します。

縮む安全余地とともに生きる

専門外の読者にとっての中心的な結論は、北極の凍土と北部の山火事が気候変動を増幅する作用を持ち、現在の政策議論ではそれが部分的にしか認識されていないということです。人為的排出が急速に減少するシナリオであっても、永久凍土と火災に関連する排出は数十年間続き、世紀半ば以降に増加して長期的な温暖化を確定させます。また、地盤沈下や景観の崩壊といった局所的影響は人間の時間尺度では事実上不可逆です。本研究はパリ協定の目標が達成不可能だと主張するものではありませんが、これらのプロセスを無視した炭素予算よりも達成は難しいことを示しています。したがって、永久凍土と山火事のフィードバックを考慮に入れることは、今日より速く深い温室効果ガス削減を行うべきという主張を強めるとともに、その不可避で長期的な影響に備える必要性を強調します。

引用: Schädel, C., Gasser, T., Rogers, B.M. et al. Permafrost and wildfire carbon emissions indicate need for additional action to keep Paris Agreement temperature goals within reach. Commun Earth Environ 7, 306 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03189-5

キーワード: 永久凍土の融解, 北極の温暖化, 山火事の排出, 炭素予算, パリ協定