惑星境界

この枠組みの作成者は、2009年にストックホルム・レジリエンス・センターのヨハン・ロックストロームとオーストラリア国立大学のウィル・ステフェンが率いた地球システム科学者と環境科学者のグループでした。彼らは、ノーベル賞受賞者のポール・クルッツェン、ゴダード宇宙研究所の気候科学者ジェームズ・ハンセン、海洋学者のキャサリン・リチャードソン、地理学者のダイアナ・リバーマン、ドイツ首相の首席気候顧問ハンス・ヨアヒム・シェルンフーバーなど、26人の著名な学者と協力しました。

貢献した科学者のほとんどは、国際的な地球変動研究ネットワークであるフューチャー・アースの前身である地球システム科学パートナーシップの戦略策定に関わっていた。このグループは、持続可能な開発の前提条件として、より広範な科学コミュニティのために「人類にとって安全な活動空間」を定義しようとした。

2009年の研究では9つの地球規模の限界が特定され、そのうち7つについては定量化が行われ、現在、2025年までに残りの8つが定量化される予定です。それらは以下のとおりです。

1. 気候変動（大気中のCO2濃度_が 350ppm未満、および／または放射強制力の 最大変化が+  1W/m2^以上）
2. 生物圏の健全性の変化（生物多様性の年間損失率が100万種あたり10種未満の絶滅）。
3. 土地利用システムの変化（ 氷のない土地表面の15％未満が農地となること）。
4. 淡水の変化（流出水資源の消費的利用が^年間 4000  km³未満）
5. 窒素（N）循環（工業および農業における_N2の固定を35  Tg N/年に制限）およびリン（P）循環（海洋への年間P流入量を自然背景のP風化量の10倍を超えないようにする）における生物地球化学的流れの変更。
6. 海洋酸性化（アラゴナイトに対する平均表面海水飽和状態が産業革命以前のレベルの80%以上）
7. 大気エアロゾル負荷の増加（惑星境界フレームワークにおけるこのプロセスについては、科学者たちは地球規模の境界定量化を明示していない）。
8. 成層圏オゾン層の破壊（産業革命以前の290ドブソン単位の水準から大気_中の総オゾン量が5％未満減少すること）。
9. 環境への新規物質の導入（化学汚染）。

個々の惑星境界の定量化は、枠組みに含まれる相互作用する地球システムプロセスの観測された動態に基づいている。制御変数は、それらが一体となって完新世の状態からの人為的な変化を効果的に追跡できるため選択された。

地球の動的なプロセスの一部については、過去のデータから比較的安定した状態の間に明確な閾値が存在することが示されています。たとえば、過去の氷河期では、氷河期のピーク時には大気中のCO₂濃度が_約180～200ppmでした。間氷期（完新世を含む）には、CO₂_濃度は約280ppmで変動しました。大気中のCO₂濃度が350ppmを超えていた過去の気候条件を知るには_、科学者は約300万年前まで遡る必要があります。気候、生態系、生物地球化学的変化の古記録は、地球システムが転換点を経験してきたことを示しています。転換点とは、制御変数（ _CO₂など）のごくわずかな増加が、地球システム自体のフィードバックを通じて、応答変数（地球温暖化）のより大きな、場合によっては壊滅的な変化を引き起こす点です。

惑星境界フレームワークにおけるいくつかのプロセスについては、完新世のような状態からの閾値シフトを示す個々のポイントを特定することは困難です。これは、地球システムが複雑であり、科学的証拠の基盤がまだ部分的で断片的であるためです。その代わりに、惑星境界フレームワークは、制御変数の増加によって影響を受ける複数のスケールでの地球システムの多くの閾値を特定します。^{[ 6 ]}例としては、エアロゾル負荷と淡水使用の惑星境界に関連するモンスーン挙動の変化が挙げられます。

惑星境界フレームワークは、制御変数の値の範囲を提案している。この範囲は、完新世のようなダイナミクスが維持される「安全な運用空間」と、地球システムの変化が社会へのリスクを高める可能性が高い、非常に不確実で予測困難な世界との間の閾値にまたがるはずである。境界は、その範囲の下限として定義される。境界が継続的に超えられると、世界はさらに危険地帯へと進む。^{[ 6 ]}

地球境界の概念で説明されるような、人類にとっての「安全な活動空間」を回復することは困難である。過去の生物物理学的変化を緩和できたとしても、社会経済開発の主流パラダイムは、人間の活動によって引き起こされる大規模な環境災害の差し迫った可能性に対して、概して無関心であるように見える。^{[ 10 ] [ 13 ]}法的境界は人間の活動を抑制するのに役立つが、それを制定し執行する政治的意思がある限りにおいてのみ有効である。^{[ 14 ]}

地球システムを理解するということは、根本的には環境変化プロセス間の相互作用を理解することに尽きる。惑星境界は地球システムの動的な状態に基づいて定義されるが、異なる惑星境界が互いにどのように関連しているかについての科学的な議論は、哲学的にも分析的にもしばしば混乱している。基本的な概念と用語をより明確に定義することで、状況の明確化に役立つだろう。

惑星境界フレームワーク内のプロセス間には、非常に多くの相互作用が存在する。^{[ 7 ] [ 3 ]}これらの相互作用は地球システムに安定化と不安定化の両方のフィードバックを生み出す可能性があるが、著者らは、惑星境界を越えると、フレームワーク内の他のプロセスの安全な動作空間が提案された境界レベルから拡大するのではなく、縮小すると示唆した。^{[ 3 ]}彼らは、淡水境界が破られると土地利用境界が「下方へシフト」し、土地が乾燥して農業に適さなくなる可能性があるという例を挙げている。地域レベルでは、アマゾンでの森林破壊が続くと、アジアの水資源が減少する可能性がある。このような相互作用の枠組みは、完新世のような条件に基づく境界のフレームワークの生物物理学的定義から、人間中心の定義（農地の需要）へと移行する。このような概念的なずれにもかかわらず、さまざまなスケールにわたる既知の地球システムの相互作用を考慮すると、「個々の惑星境界に近づいたり越えたりする際には、極めて慎重になる必要がある」ことが示唆される。^{[ 3 ]}

もう1つの例はサンゴ礁と海洋生態系に関するものです。2009年に研究者たちは、1990年以降、調査したグレートバリアリーフの石灰化が過去400年間で前例のない速度（20年未満で14%）で減少していることを示しました。^{[ 15 ]}彼らの証拠は、温度ストレスの増加とアラゴナイトの海洋飽和状態の低下により、サンゴ礁のサンゴが炭酸カルシウムを沈着することが難しくなっていることを示唆しています。栄養負荷の増加や漁業圧力などの複数のストレス要因により、サンゴは望ましくない生態系状態に移行します。^{[ 16 ]}海洋酸性化は、特に「生物起源の炭酸カルシウムの骨格、殻、および殻を作る種」を含む、あらゆる海洋生物の分布と個体数を大きく変化させるでしょう。気温の上昇、表面紫外線レベル、および海洋酸性度はすべて海洋生物にストレスを与え、これらのストレスの組み合わせは、単一のストレス要因が単独で作用した場合の影響をはるかに超える、海洋生物システムの個体数と多様性の変動を引き起こす可能性があります。^{[ 17 ] [ 18 ]}

2012年、スティーブン・ラニングは、10番目の境界として、すべての陸上植物の年間純世界一次生産量を提案した。これは、生態系の健全性に関する明確なシグナルを与える多くの変数を統合した、容易に決定できる指標である。^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

2015年に、惑星境界の概念を更新するための2番目の論文がサイエンス誌に掲載されました。 ^{[ 7 ]}この更新では、気候、生物多様性、土地利用、生物地球化学的サイクルの4つの境界がすでに超えられていると結論付けられました。2015年の論文では、9つの境界の相互作用が強調され、気候変動と生物多様性の完全性の喪失が、気候と生物圏の相互作用が地球システムの状況を科学的に定義するものであるため、枠組みの中心的重要性を持つ「コア境界」として特定されました。^{[ 22 ]}

2017年に、一部の著者は、海洋システムがこの枠組みで十分に表現されていないと主張した。彼らが提案した解決策は、海底を地球表面変化境界の構成要素として含めることだった。彼らはまた、この枠組みは「鉛直混合と海洋循環パターンの変化」を考慮に入れるべきだと書いた。^{[ 22 ]}

その後の惑星境界に関する研究では、これらの閾値を地域規模で関連付けるようになった。^{[ 23 ]}

惑星の健全性は、地球の生命維持システムまたは生態学的健全性とも呼ばれます。^{[ 51 ] : 140}学者たちは、惑星の健全性は「長期的な持続可能性のために維持される必要がある」と指摘しています。^{[ 51 ] : 140}この文脈では、健全性という用語は生態学的健康を指します。 ^{[ 52 ]}惑星の健全性の概念は、惑星境界の概念と相互に関連しています。^{[ 53 ]}

1998年に生態系の健全性に関する専門家パネルは、生態系の健全性を次のように定義しました。「生態系は、その固有の構成要素（植物、動物、その他の生物）とプロセス（成長や繁殖など）が損なわれていないときに健全性を持つ。」^{[ 54 ]}

地球の健全性の低下を引き起こしている、環境に対する人間の負の影響は数多く存在する。 ^{[ 51 ] : 142}例えば、現在の生物多様性の喪失は、地球規模で生態系の健全性を脅かしている。^{[ 51 ] : 140}持続可能な開発目標は、現在の地球の健全性の喪失に対処するための指針となる可能性がある。^{[ 51 ] : 142}

人間の活動によって地球に課せられる負荷には限界があるという考えは、長い間存在してきた。惑星境界の枠組みは、1972年の研究「成長の限界」の影響を認めている。この研究では、世界人口、工業化、汚染、食料生産、資源枯渇の指数関数的増加が、資源の利用可能性を高める技術の能力を上回るというモデルが提示された。 ^{[ 55 ]}その後、この報告書は、特に経済学者やビジネスマンによって広く否定され、^{[ 56 ]}歴史は予測が間違っていることを証明したとよく主張されてきた。^{[ 57 ]} 2008年、オーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）のグラハム・ターナーは、「成長の限界と30年間の現実の比較」を発表した。^{[ 58 ]}「成長の限界」は、モデリング手法とその結論に対する批判者^{[ 59 ] [ 60 ]}と、社会は無限の世界に生きているわけではないという洞察と、1970 年代以降の歴史的データが報告書の調査結果を裏付けていると主張するアナリストの両方によって広く議論されてきた。^{[ 61 ] [ 62 ]} 「成長の限界」アプローチは、世界経済の社会技術的ダイナミクスが人類の機会を制限し、崩壊のリスクをもたらす可能性を探る。対照的に、「惑星境界」フレームワークは、地球システムの生物物理学的ダイナミクスに焦点を当てている。^{[ 7 ]}

『われらの共通の未来』は、1987年に国連世界環境開発委員会によって出版された。 ^{[ 63 ]}この報告書は、ストックホルム会議の精神を再現しようと試みた。その目的は、将来の政治的議論のために、開発と環境の概念を結びつけることであった。この報告書は、持続可能な開発の有名な定義、「将来世代が自らのニーズを満たす能力を損なうことなく、現在のニーズを満たす開発」を紹介した。 ^{[ 63 ]}

惑星境界フレームワークに影響を与えているもう 1 つの重要な考え方は、ガイア理論または仮説です。1970 年代に、ジェームズ・ラブロックと微生物学者のリン・マーギュリスは、地球上のすべての生物とその無機環境が単一の自己調節システムに統合されているという考えを発表しました。 ^{[ 64 ]}このシステムは、生物が温度などの環境変化に対応するために調節機構を調整するのと同様に、摂動や逸脱に反応する能力を持っています (恒常性)。しかし、この能力には限界があります。たとえば、生物が生存範囲よりも低いまたは高い温度にさらされると、調節機構が必要な調整を行うことができないため、死に至る可能性があります。同様に、地球は重要なパラメータの大きな逸脱に反応できない可能性があります。^{[ 7 ]}ラブロックの著書『ガイアの復讐』では、熱帯雨林と生物多様性の破壊が、人間が排出する温室効果ガスの増加による地球温暖化と相まって、地球システムのフィードバックを自己調整的なバランスから正の（強まる）フィードバックループへと変化させる可能性があると示唆している。

科学者たちは、地球が新たな時代、人新世に入ったと断言している。^{[ 65 ]}人新世では、人類は地球システムの変化の主な原因となっているだけでなく^{[ 66 ]} 、地球システムの破綻^{[ 67 ]}、つまり地球システムがその変化から回復する能力の破壊を引き起こし、最終的には惑星の居住可能性を脅かす可能性もある。前の地質時代である完新世は約1万年前に始まった。それは現在の間氷期であり、地球の比較的安定した環境であった。完新世の間には自然環境の変動があったが、主要な大気および生物地球化学的パラメータは比較的狭い範囲内にとどまっていた。^{[ 68 ]}この安定性により、世界中で社会が繁栄し、農業、大規模な居住地、複雑な貿易ネットワークが発展した。^{[ 69 ]}

ロックストロームらによれば、「私たちは今や生活様式や社会、技術、経済の組織化において、これらの投資に非常に依存するようになっているため、完新世における地球システムプロセスの変化範囲を、望ましい惑星状態の科学的基準点として捉えなければならない」^{[ 10 ] 。}

地球システムの回復力を維持する上で重要な様々な生物物理学的プロセスも、人間の活動によって大規模かつ急速な変化を遂げています。 ^{[ 70 ]}例えば、人新世の到来以来、種の絶滅率は100倍以上に増加しており、^{[ 71 ]人間は現在、世界の河川流量[ 72 ]}や地表からの水蒸気流量^{[ 73 ]}を変化させる原動力となっています。人間の活動による地球システムプロセスの継続的な撹乱は、さらなる圧力が不安定化を引き起こし、大陸規模から惑星規模のシステムにおいて、地球システムによる非線形、急激、大規模、または不可逆的な環境変化反応につながる可能性を高めています。^{[ 7 ]}

いくつかの研究では、地球の限界に基づいて各国の環境フットプリントを評価している。ポルトガル^{[ 79 ]} 、スウェーデン^{[ 80 ]}、スイス^{[ 81 ] 、オランダ[ 82 ]}、欧州連合^{[ 83 ]}、インド^{[ 84 ] [ 85 ]}、一帯一路構想の多くの国々^{[ 86 ]}、そして世界で最も重要な経済大国^{[ 87 ] [ 88 ]}などである。適用された指標や配分方法は様々だが、裕福な国の資源利用を世界人口に外挿すると、地球の限界と両立しないという結果が収束している。

世界の農業と栄養に関連する人間の活動は、9 つ​​の惑星境界のうち 4 つの境界の超過に寄与しています。水生および陸生生態系への過剰な栄養素の流れ (N、P) が最も重要であり、次に過剰な土地システムの変化と生物多様性の損失が続きます。生物多様性の損失、P サイクル、土地システムの変化の場合、超過は不確実性の領域にあり、リスクの増加を示しています (図の黄色の円) が、農業に関連する N 境界は 200% 以上超過しており、高いリスクを示しています (図の赤いマークの円)。ここで、栄養には食品の加工と貿易、および食品の消費 (家庭での食品の準備と美食) が含まれます。消費に関連する環境影響は、淡水の使用、大気エアロゾル負荷 (大気汚染)、成層圏オゾン層破壊の惑星境界について、世界レベルでは定量化されていません。^{[ 89 ]}

生態学的限界の一般的な枠組みに基づくアプローチには、（譲渡可能な）個人炭素排出枠や「法律で定められた」国家温室効果ガス排出制限が含まれる。^{[ 90 ]}消費者は（集団的な）境界内で（情報に基づいた）選択の自由を持つことになる。^{[ 91 ]}

潘基文国連事務総長は、 2012年3月16日、国連総会の非公式本会議 で、地球規模の持続可能性に関するハイレベルパネルの報告書の要点を発表した際に、地球の限界という概念を支持した。 ^{[ 92 ]}潘事務総長は、「パネルのビジョンは、貧困を根絶し、不平等を削減し、成長を包摂的なものにし、生産と消費をより持続可能なものにすると同時に、気候変動と闘い、その他さまざまな地球の限界を尊重することである」と述べた。^{[ 93 ]}この概念は、2012年6月20日から22日にリオデジャネイロで開催される国連持続可能な開発会議の成果のいわゆる「ゼロドラフト」に組み込まれた。^{[ 94 ]}しかし、この概念の使用はその後、会議の本文から削除された。その理由の一つは、一部の貧困国が、この概念の採用が貧困削減と経済発展を脇に追いやる可能性があると懸念したためである。また、オブザーバーによれば、このアイデアは公式に採用するにはあまりにも新しすぎ、国連交渉で国際的に受け入れられる可能性を持つ前に、その堅牢性をテストするために、異議を唱えられ、試され、熟考される必要があったためでもある。^{[ 95 ]}

2011年、国連の地球規模の持続可能性に関するハイレベルパネルは、第2回会合で、惑星境界の概念を枠組みに組み込み、その目標を「貧困を根絶し、不平等を削減し、成長を包摂的なものにし、気候変動と闘い、他の惑星境界の範囲を尊重しながら、生産と消費をより持続可能なものにする」と表明した。^{[ 96 ]}

議事録の別の箇所で、パネリストたちは「地球の境界」という概念を使うことの政治的有効性について懸念を表明している。「地球の境界はまだ発展途上の概念であり、慎重に使うべきである[...] 地球の境界の問題は、富裕国が自ら辿った資源集約的で環境破壊的な開発経路を南半球の国々に辿らないようにと「北」が「南」に伝えるための道具とみなされる可能性があるため、分裂を招く可能性がある... この表現は、境界を強調することが貧しい国々に受け入れがたいブレーキをかけることを恐れるほとんどの発展途上国にとって受け入れられないものである。」^{[ 97 ]}

しかし、この概念は国連の議事録^{[ 98 ]}や国連デイリーニュースで日常的に使用されています。例えば、国連環境計画（UNEP）事務局長のアヒム・シュタイナーは、農業の課題は「人類の環境負荷を地球の限界を超えて拡大することなく、増加する世界人口を養うこと」であると述べています^{[ 99 ]} 。UNEP年鑑2010もロックストロームのメッセージを繰り返し、それを概念的に生態系管理や環境ガバナンス指標と結びつけています^{[ 100 ]}。

2012年の報告書「レジリエントな人々、レジリエントな地球：選ぶ価値のある未来」の中で、地球規模の持続可能性に関するハイレベルパネルは、「科学と政策の接点を強化するための主要な地球規模の科学イニシアチブの開始を含む、大胆な地球規模の取り組み」を求めた。「我々は、科学者が「地球の限界」、「環境の閾値」、「転換点」と呼ぶものを、科学を通じて定義しなければならない」^{[ 101 ] 。}

地球の限界という概念は、欧州委員会の議事録でも使用されており、^{[ 102 ] [ 103 ]}欧州環境庁の統合報告書「欧州の環境 - 現状と展望 2010」でも言及されている。^{[ 104 ]}