統合評価モデリング

統合評価モデリング（IAM）または統合モデリング（IM）^{[ a ]}は、社会と経済の主要な特徴を生物圏と大気圏と結び付けて1つのモデリングフレームワークに統合しようとする科学モデリングの一種です。統合評価モデリングの目標は、通常は気候変動^{[ 2 ]}の文脈で、また人間と社会開発の他の分野[ ^{3 ]}においても、情報に基づいた政策決定を可能にすることです。統合される分野の詳細と範囲はモデルによって大きく異なりますが、すべての気候統合評価モデリングには、経済プロセスと温室効果ガスを生成するプロセスが含まれています^{[ 4 ] 。他の統合評価モデルでは、教育[ 5 ]}、健康^{[ 6 ]} 、インフラ^{[ 7 ] 、ガバナンス[ 8 ]} など、人間開発の他の側面も統合されています。

これらのモデルは、経済学や気候科学などの複数の学術分野にまたがっているため統合されており、より包括的なモデルでは、エネルギーシステム、土地利用の変化、農業、インフラ、紛争、ガバナンス、テクノロジー、教育、健康も対象となります。評価という言葉は、政策上の質問に答えるための情報を提供するためにこれらのモデルを使用することから来ています。^{[ 9 ]}これらの統合評価研究を定量化するために、数値モデルが使用されます。統合評価モデリングは将来の予測を提供するのではなく、起こりうるシナリオがどのようなものになるかを推定します。^{[ 9 ]}

統合評価モデルにはさまざまな種類があります。 1 つの分類では、まず、将来の発展経路やシナリオを定量化し、モデル化された複雑なプロセスに関する詳細なセクター別情報を提供するモデルを区別します。ここでは、これらはプロセスベースモデルと呼ばれます。 次に、気候変動と気候変動緩和のコストを集計して、気候変動の総コストの推定値を求めるモデルがあります。^{[ 4 ]} 2 番目の分類では、検証済みのパターンを外挿するモデル (計量経済学の方程式を介して) と、経済の (部分的) 均衡を仮定して、社会計画者の視点から (世界的に) 最適な経済ソリューションを決定するモデルを区別します。^{[ 10 ] [ 11 ]}

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、緩和シナリオを定量化するためにプロセスベースの統合評価モデル（PB-IAM ^{[ 13 ]}）に依存してきました。^{[ 14 ] [ 15 ]}これらは、パリ協定 で合意された 1.5 °C 目標などの気候政策目標の範囲内にとどまるためのさまざまな経路を調査するために使用されてきました。^{[ 16 ]}さらに、これらのモデルは、エネルギー政策評価^{[ 17 ]}や共有社会経済経路のシミュレートなどの研究を支えてきました。^{[ 18 ] [ 19 ]}注目すべきモデリングフレームワークには、IMAGE ^{[ 20 ]}、MESSAGEix ^{[ 21 ]}、AIM/GCE ^{[ 22 ]} 、 GCAM ^{[ 23 ]}、REMIND- MAgPIE ^{[ 24 ] [ 25 ]}、および WITCH-GLOBIOM があります。^{[ 26 ] [ 27 ]}これらのシナリオは政策的に非常に重要であるが、シナリオの解釈は慎重に行うべきである。^{[ 28 ]}

非均衡モデルには、計量経済方程式と進化経済学に基づくモデル（E3MEなど）^{[ 29 ]} 、エージェントベースモデル（エージェントベースのDSKモデルなど） ^{[ 30 ]が含まれます。 [ 11 ]}これらのモデルは通常、合理的で代表的なエージェントや長期的な市場均衡を仮定していません。^{[ 29 ]}

費用便益統合評価モデルは、炭素の社会的コスト、つまり任意の時点で大気中に炭素（二酸化炭素として）を1トン追加排出することによる限界社会的コストを計算するための主要なツールです。^{[ 31 ]}例えば、DICE ^{[ 32 ]} 、 PAGE ^{[ 33 ]} 、 FUND ^{[ 34 ]}モデルは、米国省庁間ワーキンググループによって炭素の社会的コストを計算するために使用され、その結果は規制影響分析に使用されています。^{[ 35 ]}

この種のモデリングは、一般的に従来の市場では捉えられない負の外部性と考えられている気候変動の影響の総コストを求めるために行われます。炭素税などを用いてこのような市場の失敗を是正するためには、排出コストが必要となります。^{[ 31 ]}しかし、炭素の社会的コストの推定値は非常に不確実であり^{[ 36 ]}、当面の間は不確実性は解消されないでしょう。^{[ 37 ]}「IAMに基づく気候政策の分析は、幻想的な知識と精度の認識を生み出し、政策立案者を欺いて、モデルが生成する予測に何らかの科学的正当性があると思わせる可能性がある」と主張されています。^{[ 38 ]}それでも、炭素の社会的コストを計算しようとすることは、特定のプロセスが気候変動に与える影響についての洞察を得るため、また気候協定のガバナンスにおける国際協力の決定要因の1つをよりよく理解するために役立つと主張されています。^{[ 36 ]}

統合評価モデルは、環境や気候変動に関連する分野の評価にのみ使用されてきたわけではありません。紛争のパターン、持続可能な開発目標^{[ 39 ]}、アフリカにおける問題領域全体の傾向^{[ 40 ]}、食料安全保障^{[ 41 ]の分析にも使用されています。}

すべての数値モデルには欠点がある。特に気候変動に関する統合評価モデル（IAM）は、問題のある仮定に基づいて気候変動緩和策の費用対効果比を大幅に過大評価し、問題に不適切な経済モデルに依存しているとして、厳しい批判を受けている。^{[ 42 ]} 2021年、統合評価モデリングコミュニティは、「可能性空間」と呼ばれる領域におけるギャップと、それらをどのように統合し対処するのが最善かを検討した。^{[ 43 ]} 2021年 10月のワーキングペーパーで 、ニコラス・スターンは、既存のIAMは、急速に進行している現在の気候危機の経済的現実を捉えることが本質的に不可能であると主張している。^{[ 44 ] : §6.2}

最適化手法を採用したモデルは、さまざまな批判を受けてきましたが、その中でも特に重要な批判は、システムが決定論的な経路や最終状態を持たずに変化すると理解する動的システム理論の考え方に基づいています。 ^{[ 45 ]} これは、システムの現在の状態を観察する者には知り得ない側面やダイナミクスを持つ、将来のシステムの可能な状態が非常に多く、あるいは無限に存在することを意味します。 ^{[ 45 ]} 進化システムの将来の状態に関するこの種の不確実性は、「根本的な」または「根本的な」不確実性と呼ばれてきました。 ^{[ 46 ]} このため、一部の研究者は、より広範な可能性のある未来についての研究をさらに進め、例えば脱成長シナリオなど、まだ十分な注目を集めていない代替シナリオに関するモデリング研究を求めています。^{[ 47 ]}

IAMは、主に風力発電や太陽光発電によって生成される一次再生可能電力の役割や、セクターカップリング、エンドユースの電化、パワー・トゥ・Xなどの密接に関連する統合概念を過小評価または過小評価している一方で、バイオエネルギーやCCSの役割を過大評価しているとして批判されてきた。研究者らはまた、IAMモデリングコミュニティとエネルギーシステムモデリングコミュニティの間に大きな乖離があることを指摘し、IAMにエネルギーシステムモデリングコミュニティの知見をより強く取り入れるべきだと主張している。^{[ 48 ]}

統合評価モデルは、気候変動緩和評価、特にIPCC第3作業部会の活動において重要な役割を果たしているため、科学技術研究や政治生態学などの分野の研究者によっても検討されてきました。この研究では、モデリングの実践と仮定には倫理的な意味合いがあり^{[ 49 ]}、負の排出を含む緩和経路に関する期待を形成することによって、気候政策の議論に影響を与える可能性があると主張しています^{[ 50 ] [ 51 ]} 。さらに、IAMは正義の問題に十分に対処していないと批判されています^{[ 52 ]} 。そのため、一部の著者は、モデルが開発および使用される社会的および制度的文脈を強調し、より幅広い可能性のある未来を探求するために、モデリングを参加型または学際的な方法を含む他のアプローチと組み合わせることを提案しています^{[ 53 ] [ 54 ] 。}

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