もと地質技術者のつぶやき

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学術フォーラム「「地球環境変動と人間の活動」 ― 2021/12/08 16:28

　2021年12月上旬の講演会五連チャンの四つ目です。

　2021年12月5日（日）13時00分から17時50分、オンラインで開かれました。

　学術フォーラム「地球環境変動と人間活動―地球規模の環境変化にどう対応したらよいか―」が講演会のタイトルです。

プログラムは以下のとおりです。

総合司会

長谷部徳子（のりこ）（日本学術会議連携会員、金沢大学教授）

開会挨拶

田近英一（日本学術会議会員、東京大学教授）

趣旨説明

鈴木康弘（日本学術会議連携会員、名古屋大学教授）

1．阿部彩子（日本学術会議連携会員、東京大学教授）

完新世の環境変動

2．川幡穂高（かわはた　ほだか）（日本学術会議連携会員、東京大学名誉教授）

水環境を含めた地球表層環境の進化と人間社会への影響

3．中塚武（名古屋大学教授）

気候変動と人間社会の歴史的関係から学ぶ―「変化」の速さに着目して

4．齋藤文紀（よしき）（日本学術会議連携会員、島根大学教授）

デルタにおける環境変動

5．久保純子（すみこ）（日本学術会議連携会員、早稲田大学教授）

東京低地の環境変動

6．川東（かわひがし）正幸（日本学術会議連携会員、東京都立大学教授）

永久凍土分布域の土壌にみる環境変化

7．石井励一郎（総合地球環境学研究所准教授）

生態系遷移と砂漠化―人間活動の影響

8．花崎直太（国立環境研究所気候変動適応センター室長）

水資源から見た気候変動の影響評価

9．西廣淳（にしひろ　じゅん）（国立環境研究所気候変動適応センター長）

生態系を活用した気候変動適応

10．三村信男（茨城大学特命教授）

気候変動への適応と社会のレジリエンス構築

質疑・総合討論

（司会：齋藤文紀・久保純子）

閉会挨拶

春山成子（日本学術会議会員、三重大学名誉教授）

　幾つかの講演の概要を紹介します。

阿部彩子氏：完新世の環境変動

　気候の現在と将来について話します。

　2011年−220年の世界の平均気温は、1850年−1900年の気温よりも1.1度高くなっています。気温は変動していますから2000年から2010年にかけて気温上昇が止まったといわれたことがありました。しかし、観測値は上昇を続けています。IPCCの第6次評価報告書では太陽活動や火山活動の自然要因のみを考えた場合は、ほとんど気温は上昇していないという推定値を示しています。長い時間で見ると300万年前−500万年前（前期鮮新世）には今と同じくらい暖かい時代がありました。

　現在は間氷期ですが一つ前の間氷期は、12.5万年前から13万年前でした。このような気候の変動は、地球軌道要素、地軸の傾きや太陽の周りを楕円で回っている地球の軌道などによって起きています。

　1.2万年前にヤンガードライアス事件というのがありました。北半球の氷床が解けて海水の濃度が薄まって海洋の循環が停滞したことが原因でした。

図1　世界の気温変化の歴史（左）と近年の昇温の原因（右）

　縦軸は、1960年−1990年の平均からの偏差

（「IPCC 第 6 次評価報告書第 1 作業部会報告書気候変動 2021:自然科学的根拠

政策決定者向け要約(SPM) 暫定訳　2021 年 9 月 1 日版（文部科学省及び気象庁）」より図SPM.1を転載）

川幡穂高氏：水環境を含めた地球表層環境の進化と人間社会への影響

　弔いをする生物はネアンデルタール人とホモサピエンスのみです。現代ホモサピエンスの脳容量は、1,350ccで、機能が高度化するとともにエネルギーを大量に消費するようになりました。

　金星の表面温度は500度に達します。これに対して地球は生命が誕生できる温度で、太陽が暗かった初期地球でも全球凍結は起こりませんでした。これは水があったおかげです。水は、水分子が水素結合しているために第16属の水素化合物の中では異常に高い融点と沸点を持っています。

　地球上の二酸化炭素は炭酸カルシウムの形で海に捕捉されています。二酸化炭素が増えて海洋が酸性化すると海洋生物の炭酸塩が溶け出します。さらに、温暖化すると炭酸塩の飽和度が下がり海洋の酸性化が住みます。

　古第三紀の暁新世と始新世の境界の時代（Paleocene/Eocene：P/Eイベント；約5,600万年前）に急激な気温の上昇がありました。現在は、この急激な気温上昇の300倍の速さで温暖化が進行しています。

文明史的には1万3千年前に農耕が始まり、産業革命で熱を仕事に変換できるようになりました。現在の情報革命ではエネルギーを猛烈に使います。

　純粋科学プラスアルファで社会に貢献することが求められています。

中塚武氏：気候変動と人間社会の歴史的関係から学ぶ―「変化」の速さに着目して

　樹木年輪を使うと数十年スケールの気候変動を明らかにできます。21世紀の現在と12−14世紀の相同性が見えてきました。

　アジアの年輪データベースを使うことで、1,200年間分の気候変動を1年単位で把握できます。年輪の酸素同位体を使うことで気温と降水量が変動する時期に飢饉が起こっていることが分かりました。気温が上昇すると海水温も上がり水蒸気が大気に放出され湿度が上がります。大雨が降って大気から水蒸気が除去されるというサイクルが活発になります。大雨＋多湿という環境になります。

　平安末期、鎌倉末期そして現在の3つの時代は、似たような降水量と気温の変化を示しています。平安末期の1150年から1160年代前半は、保元の乱、平治の乱などが起きています。鎌倉末期の1300年代は南北朝が分立しています。「悪党」という言葉が文献に頻繁に出てくる時代です。

図2　中世日本における夏季気温の変動と飢饉・戦乱の見かけの関係

　　（縦軸は1960−1990年の平均からの偏差）

（中塚、2016、気候の変動に対する社会の応答をどのように解析するのか？― 新しい形での文理融合を目指した統計学的アプローチ ―、『気候適応史プロジェクト　成果報告書』1の図4を転載）

齋藤文紀氏：デルタにおける環境変動

　全世界でデルタ地帯には5億人が住んでいて、7割がアジアとオセアニアに分布しています。海と陸の境界であり気候変動に対して非常に脆弱です。

　約2万年前に海水面が約130ｍ低下し、その後上昇します。8,000年前から6,000年前に海面上昇が停滞した時期がありました。この時期に河川によって海に運ばれた土砂が堆積してデルタが形成されます。ただし、波浪が卓越している沿岸域では沿岸侵食によってデルタは形成されていません。例えば、九十九里浜ではこの時期の堆積物は欠如しています。

デルタは人間活動の影響を受けます。黄河では森林伐採により運搬土砂量が増えデルタが成長しました。しかし、ダムが建設されることによって、7.5億トンあった土砂供給量が1.5億トンに減少しました。長江では4.7億トンの土砂供給量が1.3億トンに減少し、水深5−10mで海底侵食が起きています。メコンデルタでは砂利採取により土砂供給量が10分の1に減少しました。

　ダムの放流は、河畔侵食を起こし荒い堆積物を運びます。

　基礎データの収集とデルタに住む人たちの適応策を策定することが必要です。

久保純子氏：東京低地の環境変動

　東京低地は、東の上総台地、西の武蔵野台地に挟まれた低地で、東から江戸川、中川、荒川放水路、隅田川が東京湾に注いでいます。これらの河口部は、低地を干して土地を造った干拓地や海面より高く造成した埋め立て地になっています。人工改変前の東京低地の川は、2/3が利根川水系でした。

　正倉院文書に721年の東京低地の地名が載っています。仲村、甲和、島叉などです。古墳時代になると浅草や柴又に人が住むようになります。

荒川を中心に分布している0m地帯は、地下水規制をしても地盤は戻らず、東京低地全域が浸水した場合2週間水が引かないと考えられます。

川東正幸氏：永久凍土分布域の土壌にみる環境変化

　永久凍土地帯には、次の四つの土壌があります。

　ジェリソルは、その下に永久凍土がある土壌で次のインセプティソルに変わります。

　インセプティソルは、特徴が無く炭素の蓄積量が少ないのが特徴です。

　エンティソルは、未熟土のことです。

　ポドソルは、酸性化した土相が集積したものです。

　シベリアで森林火災が起きるとハンモック状地形が不明瞭になるなど地形が変化します。被覆層が重要な役割をしています。

西廣　淳：生態系を活用した気候変動適応

　ニホンウナギ、メダカ、キキョウなどが減りつつあります。河川分断によって魚が遡上できなくなる、水田を乾田化させたり都市開発が進んだり、生物の住む場所がなくなるなどが原因です。

　自然に根ざした解決策として生態系を活用した気候適応策があります。

印旛沼の流域は、台地とその斜面、谷地（やち：谷底面）などがあります。谷底面のかつて水田だった場所を湿地にして、台地の上の農地から流れてくる水、あるいはアオコが発生する谷地の水溜まりを浄化することを考えました。谷地は雨水を貯留する能力があり8-20%カットできます。湿地化することで50年前の草の種が残っていて復活しました。

　谷地にソーラーパネルを設置する事例もあり、様々な事象が錯綜しています。しかし、自然環境を社会資本と考えて、社会を気候変動に適応させる資源として持続的に活用する時代になってきています。地学的・生物学的プロセス、農地の土と水の循環や手入れのされた森林、地域コミュニティといった里山的プロセス、そして社会・経済プロセスを通じて自然を社会共通資本として管理していくことが重要です。

　この後、質疑応答と総合討論が行われました。

＜感　想＞

　学術会議らしい多分野にわたる内容の講演会でした。

　プログラムに名前の載っているなかで学術会議会員は田近氏と春山氏のみで、あとは連携会員あるいは会員でない人たちです。今後、さらに学際的な視点からの講演会や提言が出てくることを期待します。

　地球環境の変動に対応するには、人工的な対応策、適応策を検討する際に自然を生かすことを考えるのが大事だというのが今回の合意点の一つのように思いました。

令和3年度地すべり学会中部支部オンラインセミナー「事前防災」 ― 2021/12/05 09:59

　2021年12月2日（木）午後1時から5時20分まで、表記セミナーが開かれました。

図1　講演者と題目（同セミナーのリーフレットから）

杉本宏之氏：地すべり対策における事前防災の取組と課題

　杉本氏は、1999年に建設省に入り中部地方整備局の富士砂防事務所などを経て、現在、土木研究所に勤務しています。

　講演の内容は次の3点です。

　1．事前防災推進における課題

　2．危険度評価（ディープラーニング）

　3．崩壊性地すべり（豪雨、地震）

　災害対策基本法には、災害予防、災害応急対策、災害復旧がうたわれていて「災害を未然に防止し」という事前防災の考えが盛り込まれています。

　災害対策は大きな災害のたびに強化されてきました。

　1959年の伊勢湾台風を機に災害対策基本法が制定され、1995年の阪神淡路大震災、2011年東日本大震災などを経て国土強靱化法が施行され、現在は2021年度から2025年度の5カ年計画の時期です。

　地すべり対策は、動き始めてから対策を行っていて、動いていない段階で対策をすることは難しい状況です。土砂災害警戒区域は、対策の優先度が高いですが、区域外のどこで地すべりが起こるかは分かりません。

　富士砂防工事事務所にいる時に経験した由比地すべりは、対策として水抜き工と深礎杭工を実施しました。対策の効果判定は、降雨時の地下水上昇が工事前と工事後でどのように変化したかで行いました。しかし、事前防災の効果判定は難しく、本当に危ないのかがよく分かりません。

　危険度評価は、1970年頃から統計的手法が取り入れられました。2000年頃からGISやDEMデータによる広域的な解析が行われるようになりました。2010年頃にはAHP法によって技術者の判断を客観化する工夫がされました。傾斜、形状（平面形・断面形・曲率）、起伏（接峰面など）、開析の度合い、地形の乱れなど地形発達史的な見方も取り入られました。AIを使ったディープラーニングによる地形の抽出も行われています。地すべりが発生した地形の特徴など災害発生データをAIに学習させます。

　2019年の台風19号で発生した崩壊性地すべりは、30度未満の緩いテフラ斜面で発生しています。古い地すべり地形が認められないテフラ層や海成堆積岩が流れ盤になっている斜面で崩壊性地すべりが発生しています。

　このような地域では、空中電磁探査でテフラ層の厚さを測定できます。また、簡易貫入試験やハンドオーガーで土相構成や物理的性質を調べることも行いました。

杉本直也氏：熱海市の土石流災害における点群データの活用

　静岡県では「バーチャル静岡」として三次元点群データを揃えています。　航空レーザ計測による地表面や建物の計測（LP：Laser Profiler）、航空レーザ測深による海岸や水中部の地形計測（ALB：Airborne Laser Bathymetry）、移動計測車両による道路および周辺部の計測（MMS：Mobile Mapping System）を使っています。

　「バーチャル静岡」のデータは、誰もが自由に使えるオーブンデータでクリエイティブコモンズ（CC-BY4.0）に準拠しています。これまでに投じた金額は、約17億円です。ただし、北の方の山岳部のデータ取得は難しく空白です。

　災害に備えるという点では、土石流などの災害が起きる前の三次元点群データが必要です。災害後のデータ取得もUAVを使えば安全に早く行えます。

　2021年7月3日に発生した熱海市伊豆山（いずさん）の土石流では、住民の亡くなった方が26名、行方不明の方が1名、復旧作業中に亡くなった方が1名でした。

　初動対応では発生状況の把握に努めました。また、土石流に巻き込まれた方の捜索活動の援助も行いました。Facebookメッセンジャーをベースにして、Zoomによる情報共有も行いました。

　2009年に国交相が計測していたLPデータは、平方メートル当たり1-4点と精度は低いものでしたが、2019年の静岡県のLPデータは平方メートル当たり16点でした。

　土石流が発生した日の午後11時24分には差分抽出を行い、現地で指揮をしていた難波副知事に盛土の崩壊であることをメールで伝えました。7月4日には崩壊土砂量が5.4万立方メートルであると推定しました。

　被災後のレーザーデータは、平方メートル当たり120点以上で取得し、崩れ残った土砂があること、砂防堰堤で7.5千立方メートルの土砂を捕捉していたことなどが分かりました。海の中はグリーンレーザで測深を行いました。

　レーザー計測データを使えば被災した家屋数を数えることもできそうです。

　難波副知事は、時代が変わった、データをオープンにすることで世界中から知恵を借りるなどの援助がもらえると語りました。

　改めて強調したいことは、データがオープンであることが非常に重要だということです。

戸田堅一郎氏：山地災害危険箇所把握のための航空レーザーを用いた地形解析手法

　主に表層崩壊の話です。内容は下のとおりです。

　1．CS立体図

　　崩壊危険地形判読

　　AIによる地形判読

　2．SHC図

　　定量的な地形評価指標

　危険な地形を判読して仮設計画を含めた対策を考える上で地形判読は重要です。地形判読をしやすくするために曲率（Curvature）と傾斜（Slope）を組み合わせ視覚的・直感的な地形判読を可能にしたCS（Curvature Slope）立体図を開発しました。

　水の動き、土砂の移動、地殻変動、火山活動などで地形が形成されます。地形量としては、標高・傾斜・曲率、長さ・面積があり、地形種としては、扇状地・崖錐などがあります。

　CS立体図は地形種を判読できるように地形量三つを合成します。作成には1mメッシュのLPデータを使います。全国的には10mメッシュのデータが入手できます。

　CS立体図を使うと0次谷の下流の侵食前線を判読できます。地層境界からの湧水が直線上に並んでいるのを判読できます。

　AIによる地形判読では、16,892箇所の崩壊を教師データとして使いました。2012年の茅野市の表層崩壊では、等高線では読み取れない崩壊地を判読できました。AIは、数多く判読できること、人による判読の見落としを拾うことができます。古い林道の管理のためにどこに林道があるかを判読しました。AIで林道を拾う作業では、人が判読するのに3年かかったものが2週間でできました。

　SHC図（Standard deviation of Horizontal Curvature）というのがあります。一定面積内（例えば100m²）の等高線の平面曲率の標準偏差を指標として地形区分を行います。地表の地形の乱れを表しています。SHCの値が高い所に湧水や崩壊が集中しています。

林　一成氏：事前防災のための斜面の危険度評価に向けて

　土砂災害の危険度は、いつ、どこで、どんな規模で土砂災害が発生するか知る必要があります。土砂災害の中で地すべりは直接の原因（誘因）が複雑で予測するのが難しい現象です。

　危険度評価については、1980年代の地すべり地形の判読と観察から始まりました。防災科学技術研究所の「地すべり分布図」の作成の時代です（ステージ1）。

　ステージ2は、2000年代で地すべり不安定化の要因を定量化して危険度評価を行った時代です。AHP法（the analytic Hierachy process）の活用が代表的なものです。

　ステージ3は、不安定化要因を地理空間情報として処理できるようになった時代です。GIS、数値地形図、地質情報などが使使えるようになりました。

　そして、ステージ4では、AIによる大量のデータ処理が行えるようになりました。

危険度評価の手順は、現象を整理し発生要因を分析し、要因を指標化する。解析的手法によって危険度評価を行い、その結果を可視化・図化します。結果の妥当性やどの程度活用できるかの評価を行います。

　中越地震では、層理に規制されたすべりが発生しました。地層の走向・傾斜をモデル化し斜面方向の地層の偽傾斜の方向と面積の関係を求めました。地すべりの規模が大きくなると流れ盤に規制される地すべりが多くなる傾向が分かりました。

　重力性山体崩壊は、南アルプスの二重山稜として現れています。この山体の形をBell-shape index （BSI）を用いて計測します。100ｍから2,000ｍくらいの検索半径でこの指標を求めるとBSIが1.2以上になると崩壊や侵食が発生します。BSIは山体の膨らみ具合です。

　火山性噴出物が分布する地域でのすべりでは、接峰面と地形との標高の差分を侵食高として平面図に表すという手法もあります。テフラのアイソパックマップ（等層厚線図）と照らし合わせることによりテフラがどの程度残存しているか推定でき危険度評価に使えます。

本の紹介：ロボットと人間 ― 2021/12/02 10:13

石黒　浩、ロボットと人間　人とは何か。岩波新書、2021年11月。

　ほぼ、現在進行中のロボット研究の紹介です。

　ロボットを通して、人間に関する深い疑問に答える科学的側面と世の中で役立つ側面の両方から著者が取り組んできた研究が紹介されています。

　ロボットに関する関心が失われないのは、「＜人間は、人間を理解するために生きている＞」（本書5ページ）ためだというのが著者の考えです。

　そして、「人間の先に現れる、今の人間が目指すものは、＜無機物の知的生命体＞なのかもしれない」（本書250ページ）と言います。

　ロボットで人の動きをスムースに行うために演劇に着目し、平田オリザ氏と協働した話は、ロボット研究の奥深さを感じさせます。科学の進歩には「文系」の視点が欠かせないことを示しています。特に、人間に関わる研究では、文理融合は研究が成果を上げるには必須であると思います。

　この本の中に出てくる夏目漱石アンドロイド、アンドロイド「エリカ」、アンドロイド演劇「さよなら」、2体ロボットの対話などは、どんな風に動きどんな風に話すのかユーチューブで見ることができます。

　話は変わりますが、セメントと砂と礫を混ぜて堤体を造っている秋田県・成瀬川の成瀬ダムでは複数の建設機械が無人自動運転できるシステムが導入されています。人が「苦役」から解放されるためにも自動化、ロボット化が進むことが必要でしょう。利益最優先ではなく、品質を確保しながら働く人が楽に安全に作業できる方向で開発が進めばと思います。