[論文レビュー] COVID-19 causes record decline in global CO2 emissions

Zhu Liu, Philippe Ciais+38 more|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2020

Air Quality and Health Impacts参考文献 18被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、2020年1月から4月にかけて206か国で近似リアルタイムの毎日のCO2排出量イン벤톭リを提示し、COVID-19封鎖措置によって世界的に7.8%（938 Mt CO2）の化石燃料由来CO2排出量が減少したと特定した。分析結果から、特に航空機（-28.9%）および中国（-6.9%）で顕著な地域的減少が見られ、衛星および地上データが排出量の削減を確認したが、短期的な影響のため大気中のCO2濃度はほとんど変化がなかった。

ABSTRACT

The considerable cessation of human activities during the COVID-19 pandemic has affected global energy use and CO2 emissions. Here we show the unprecedented decrease in global fossil CO2 emissions from January to April 2020 was of 7.8% (938 Mt CO2 with a +6.8% of 2-σ uncertainty) when compared with the period last year. In addition other emerging estimates of COVID impacts based on monthly energy supply or estimated parameters, this study contributes to another step that constructed the near-real-time daily CO2 emission inventories based on activity from power generation (for 29 countries), industry (for 73 countries), road transportation (for 406 cities), aviation and maritime transportation and commercial and residential sectors emissions (for 206 countries). The estimates distinguished the decline of CO2 due to COVID-19 from the daily, weekly and seasonal variations as well as the holiday events. The COVID-related decreases in CO2 emissions in road transportation (340.4 Mt CO2, -15.5%), power (292.5 Mt CO2, -6.4% compared to 2019), industry (136.2 Mt CO2, -4.4%), aviation (92.8 Mt CO2, -28.9%), residential (43.4 Mt CO2, -2.7%), and international shipping (35.9Mt CO2, -15%). Regionally, decreases in China were the largest and earliest (234.5 Mt CO2,-6.9%), followed by Europe (EU-27 & UK) (138.3 Mt CO2, -12.0%) and the U.S. (162.4 Mt CO2, -9.5%). The declines of CO2 are consistent with regional nitrogen oxides concentrations observed by satellites and ground-based networks, but the calculated signal of emissions decreases (about 1Gt CO2) will have little impacts (less than 0.13ppm by April 30, 2020) on the overserved global CO2 concertation. However, with observed fast CO2 recovery in China and partial re-opening globally, our findings suggest the longer-term effects on CO2 emissions are unknown and should be carefully monitored using multiple measures.

研究の動機と目的

• 初期のCOVID-19パンデミック期における世界規模の化石燃料由来CO2排出量の前例のない減少を定量すること。
• 排出量の変化要因としてのパンデミックの影響を、季節的、週次的、休日関連の排出変動から分離すること。
• 206か国の主要セクターから得た活動データを用いて、近似リアルタイムの毎日のCO2排出量インベントリを構築すること。
• 窒素酸化物（NOx）の衛星観測および地上測定データを用いて排出量推定値の妥当性を検証すること。
• 短期的な排出量の減少が大気中のCO2濃度に与える影響を評価すること。

提案手法

• 発電（29か国）、産業（73か国）、道路輸送（406都市）、航空、海上輸送、商業・住宅セクター（206か国）から得た活動データを用いて、近似リアルタイムの毎日のCO2排出量インベントリシステムを開発した。
• セクター別排出係数および時間的調整モデルを適用し、活動データを毎日の排出量に変換した。
• 排出量の削減の大きさと空間的パターンを検証するために、衛星で得た窒素酸化物（NOx）濃度と地上の大気質測定データを用いた。
• 歴史的な季節的および週次サイクルと照らし合わせて排出トレンドを補正することで、通常の変動からパンデミックに起因する影響を分離した。
• 簡略化された炭素循環モデルを用いて、排出量の減少が大気中のCO2濃度に与える影響を予測した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パンデミック関連の制限措置によって、2020年1月から4月にかけて世界のCO2排出量はどの程度減少したか？
• RQ2 航空、道路輸送、発電、産業などの主要セクターにおける排出量の削減は、どのように変動するか？
• RQ3 衛星観測によるNOx濃度は、排出量変化の大きさと空間的分布をどの程度正確に検証できるか？
• RQ4 2020年4月30日までに、短期的な世界規模の排出量減少が大気中のCO2濃度に与えた純粋な影響は何か？
• RQ5 中国、EU-27および英国、米国における地域的排出トレンドは、どのように比較できるか？

主な発見

• 2019年と比較して、2020年1月から4月にかけて世界の化石燃料由来CO2排出量は7.8%（938 Mt CO2）減少した。95%信頼区間（2σ）は+6.8%。
• 最も早くかつ最も大きな減少が中国で観察され、排出量は6.9%（234.5 Mt CO2）減少した。続くのはEU-27および英国（-12.0%、138.3 Mt CO2）および米国（-9.5%、162.4 Mt CO2）。
• 航空機排出量は28.9%（-92.8 Mt CO2）減少し、セクター別で最大の減少を示した。続くのは道路輸送（-15.5%、-340.4 Mt CO2）。
• 発電セクターの排出量は6.4%（-292.5 Mt CO2）減少したが、産業セクターは4.4%（-136.2 Mt CO2）減少した。
• 住宅および国際海運の排出量は、それぞれ2.7%（-43.4 Mt CO2）および15%（-35.9 Mt CO2）減少した。
• 1 Gt CO2の排出量削減にもかかわらず、2020年4月30日時点で大気中のCO2濃度は0.13 ppm未満しか上昇しなかったため、短期的な大気への影響は最小限にとどまった。