土地利用
土地利用変化による累積CO2排出量（2021年時点）。土地利用変化による排出量は、これらの変化が炭素を排出するか（プラス、地図上では茶色）、固定するか（マイナス、地図上では緑色）によって、プラスにもマイナスにもなります。

土地利用とは、ある一区画の土地で何が起こっているかを説明する包括的な用語です。土地利用は、土地の利用から得られる利益だけでなく、人間がそこで行う土地管理活動にも関係します。 [ 1 ]土地利用には、森林、耕作地（農業用地）、草地、湿地、集落、その他の土地などのカテゴリが使用されます。 [ 2 ]人間が土地を利用する方法、および土地利用がどのように変化しているかは、環境に多くの影響を及ぼします。[ 3 ] [ 4 ]人間による土地利用の選択と変更の影響には、例えば、都市のスプロール化、土壌浸食、土壌劣化、土地の劣化、砂漠化が含まれます。[ 5 ]土地利用と土地管理の慣行は、水、土壌、栄養素、植物、動物などの天然資源に大きな影響を与えます。[ 6 ] [ 7 ]

土地利用変化とは、「ある土地利用区分から別の土地利用区分への変化」である。[ 2 ]土地利用変化は、化石燃料の使用とともに、主要な温室効果ガスである二酸化炭素の主要な人為的発生源である。[ 8 ]人間の活動は土地被覆変化の最も重要な原因であり、人間はこれらの変化による環境への影響にも直接影響を受けている。[ 9 ]例えば、森林破壊（以前は森林であった土地を他の用途に体系的かつ恒久的に転用すること）は、歴史的に土地利用と土地被覆変化の主な促進要因となってきた。[ 10 ] [ 11 ]

土地変化の研究は、幅広いデータと多様なデータ収集方法の統合に依存しています。[ 12 ]これらには、土地被覆のモニタリングと評価、リスクと脆弱性のモデリング、土地変化のモデリングが含まれます。

定義とカテゴリー

2017 年現在のオーストラリア首都特別地域の土地利用を図で表したものです。色は異なる用途を表しています。
何世紀にもわたる、そして何千年にもわたる地球規模の土地利用の発展: 世界の居住可能な土地のますます多くの部分が農業に利用されています。

IPCCは土地利用を「土地区画に適用される取決め、活動、投入の総体」と定義しています。 [ 2 ]：2914 同じ報告書では、土地利用を森林地、耕作地（農業用地）、草地、湿地、集落、その他の土地のカテゴリーに分類しています。[ 2 ]：2914

もう一つの定義は、国連食糧農業機関によるものである。「土地利用とは、土地の利用から得られる生産物や利益、およびそれらの生産物や利益を生み出すために人間が行う土地管理活動に関係する。」[ 1 ]

1990年代初頭の時点で、地球上の約13％が耕作地とされ、そのうち26％が牧草地、32％が森林と林地、1.5％が都市部でした。[ 1 ]

2015年現在、耕作地総面積は陸地面積の10.7%で、そのうち1.3%が恒久的な耕作地である。[ 13 ] [ 14 ]

例えば、米国農務省は、アメリカ合衆国における土地利用を6つの主要なタイプに分類しています。 2017年におけるアメリカ合衆国本土48州における各タイプの土地利用面積統計は以下の通りです。[ 15 ]

米国の土地利用（2017年）[ 15 ]
使用 面積（M） km 2 (メートル) 合計の割合
牧草地/放牧地654 2.647 35
森538.6 2.18 28
耕作地391.5 1.584 21
特別な用途 168.8 0.683 9
その他 68.9 0.279 4
都会的な69.4 0.281 4
合計 1,891 7.653 100

上記の表における特別利用地域には、国立公園（2,900万エーカー）および州立公園（1,500万エーカー）、野生生物保護区（6,440万エーカー）、高速道路（2,100万エーカー）、鉄道（300万エーカー）、軍事基地（2,500万エーカー）、空港（300万エーカー）などが含まれます。その他には、墓地、ゴルフ場、湿地、砂漠、その他「経済的価値の低い」地域が含まれます。アメリカ合衆国の総陸地面積は910万平方キロメートルですが、ここで使用されている総面積はアラスカ州などを除いた、本土48州のみを指しています 。

土地利用の変化

農業に利用される土地の世界的分布
2001～2023 年の世界における土地利用の構成要素と純変化。

土地利用の変化とは、「ある土地利用区分から別の土地利用区分への変化」である。[ 2 ] : 2914 土地利用の変化は、化石燃料の使用とともに、主要な温室効果ガスである二酸化炭素の主要な人為的発生源である。[ 8 ]

土地被覆の変化の最も重大な原因は人間の活動であり、人間はこれらの変化による環境への影響も直接受けています。[ 9 ]土地利用と土地被覆の集合的な変化は、主要な地球システムの機能を根本的に変えました。[ 16 ]例えば、土地利用と土地被覆に対する人間の変化は、地方および地域レベルの気候に大きな影響を与え、それが気候変動の一因となっています。[ 16 ]

人間による土地利用の歴史は長く、1万年以上前に初めて現れました。[ 17 ] [ 18 ]人間による土地表面の変化は、地球システムと人間の幸福の両方に重大な影響を与えてきたことが何世紀にもわたって記録されてきました。森林破壊は大規模な土地利用変化の一例です。 1750年以降の温帯地域の森林破壊は、土地被覆に大きな影響を与えてきました。[ 19 ]農地のための森林破壊など、人間のニーズを満たすために景観を再形成することは、地球システムに長期的な影響を及ぼし、気候変動の原因を悪化させる可能性があります。[ 20 ]

化石燃料の燃焼が今日の気候変動の主な要因であるが、産業革命以前は、森林伐採と灌漑が人為的な温室効果ガス排出の最大の原因であった。[ 20 ]今日でも、人為的な二酸化炭素排出の35％は土地利用または土地被覆の変化に起因すると考えられる。[ 20 ]現在、地球上の氷以外の陸地表面のほぼ50％が人間の活動によって変化しており、そのうち約40％が農業に使用されており、窒素排出の主な発生源として自然システムを上回っている。[ 20 ]

将来、人間による土地転換の増加は避けられないものではない。気候変動の緩和と適応への対応策に関する議論の中で、 IPCC特別報告書は「食料生産性の向上、食生活の選択と食品ロス、廃棄物の削減など、いくつかの対応策によって土地転換の需要が減り、それによって土地が解放され、他の対応策の実施を強化する機会が生まれる可能性がある」と述べている。[ 21 ] : 20

分析方法

土地変化科学は、幅広いデータと多様なデータ収集方法の統合に大きく依存しており、そのいくつかを以下に詳述する。[ 22 ]

土地被覆の監視と評価

土地変化科学の主な役割は、人間の活動と自然プロセスの両方から生じる可能性のある景観変化の長期的なパターンを記録し、モデル化することです。[ 23 ]土地被覆と土地利用の変化を監視および評価する過程で、科学者は、土地被覆と土地利用が変化している場所、変化の範囲と時間スケール、変化が時間の経過とともにどのように変化するかなど、いくつかの要素を検討します。[ 24 ]この目的のために、科学者は、衛星画像やその他のリモートセンシングデータソース（航空機画像など）、現地観察、歴史的説明、再構築モデルなど、さまざまなツールを使用します。 [ 23 ]これらのツール、特に衛星画像を使用すると、土地変化科学者は土地変化率を正確に監視し、時間の経過に伴う変化の変動を定量化する一貫した長期記録を作成できます。[ 24 ]土地被覆の変化のパターンを観察することで、科学者はこれらの変化の結果を判断し、将来の変化の影響を予測し、この情報を使用して戦略的な土地管理を通知できます。

リスクと脆弱性のモデル化

リスクと脆弱性のモデル化も、土地変化科学の実用化の一つです。人間活動が時間の経過とともに土地被覆の変化にどのような影響を与えるか、また、そのような変化が生態系と人間システムの持続可能性にどのような影響を与えるかを正確に予測することで、これらの変化に対処するための政策立案に役立ちます。[ 25 ]

リスクと脆弱性の研究には、定量的、定性的、地理空間的なモデル、手法、そして支援ツールの開発が不可欠です。 [ 26 ]これらのツールの目的は、人間社会と自然生態系の両方が、災害や長期的な土地変化に対して持つ脆弱性を伝えることです。リスクと脆弱性のモデル化には、コミュニティの災害に対する感受性の分析、人々とインフラの地理的分布の理解、そして特定の撹乱の発生確率の正確な計算が必要です。[ 26 ]

土地変化モデリング

リスクと脆弱性を研究するための重要な方法は、土地利用と土地被覆の変化をシミュレートするために使用できる土地変化モデリング（LCM）です。 [ 27 ] LCMを使用すると、土地利用と土地被覆が別の状況下でどのように変化するかを予測することができ、潜在的な影響を予測し、ある程度の不確実性はあるものの、政策決定に役立てることができるため、リスク評価に役立ちます。[ 27 ]

土地変化モデリングの一例：ブラジルの森林破壊が降雨量に与える影響の予測。

土地変化モデル（LCM）は、土地利用と土地被覆の変化とその動態を記述、予測、解説します。LCMは、人類が過去、現在、そして未来において地球表面をどのように変化させてきたかを理解するための手段です。

土地変化モデルは開発政策において価値があり、小さな土地から空間全体にわたる様々な規模で資源管理と自然環境に関するより適切な決定を導くのに役立ちます。 [ 28 ] [ 29 ]さらに、土地被覆、環境、社会経済データ（および技術インフラストラクチャ内）の発展により、土地変化モデリングが人間環境システムに影響を与える決定をサポートし、影響を与える機会が増えています。[ 28 ]地球規模の気候変動と持続可能性の問題に対する国の注目と国際的な注目が高まっています。

土地利用の変化の例

森林破壊

土地利用転換のための熱帯雨林伐採

森林破壊とは、かつて森林であった土地を体系的かつ恒久的に他の用途に転用することです。[ 11 ]歴史的に、森林破壊は土地利用と土地被覆の変化の主な促進要因でした。[ 10 ]森林は地球規模の生態系の重要な一部であり、炭素吸収、生態学的プロセス、生物多様性に不可欠です。[ 10 ]しかし、農業の発明以来、世界の森林被覆は35％減少しました。[ 10 ]

森林破壊の直接的または根本的な原因がひとつであることはめったにありません。[ 30 ]むしろ、森林破壊は土地被覆を変化させるために同時または順次作用する、絡み合った体系的な力の結果です。[ 30 ]森林破壊は多くの相互に関連した理由で発生します。[ 31 ]例えば、大規模な森林破壊はしばしば工業型農業の産物と見なされますが、原生林の森林破壊のかなりの部分は小規模移住農業の結果です。[ 32 ]森林被覆が除去されると、森林資源が枯渇し、人口増加によって不足が生じ、人々は以前は邪魔されていない森林に再び移住することを促し、森林破壊のプロセスが再開されます。[ 32 ]この継続的な移住の背後にはいくつかの理由があります。貧困による農地不足とコストの高さが、既存の農地での農業の強度増加につながる可能性があります。[ 32 ]これは農地の過剰利用につながり、最終的には砂漠化という別の土地被覆変化をもたらし、土壌が利用できなくなり、利益を生まないものになり、農民は手つかずで人が住んでいない原生林を探し出す必要が生じます。[ 32 ]

農村人口の移住や自給農業に加えて、経済発展も森林破壊に大きな影響を与える可能性があります。[ 30 ]例えば、生活の質を向上させるために計画された道路や鉄道の拡張は、アマゾンや中央アメリカで重大な森林破壊を引き起こしました。[ 30 ]さらに、経済発展の根本的な要因は、輸出の増加から対外債務に至るまで、世界的な経済活動への関与と結びついていることがよくあります。[ 30 ]

都市化

世界最大の都市圏の一つ、インドのニューデリーの航空写真

広義では、都市化とは都市部に住む人々の数が増加することを指します。都市化とは、都市部の人口増加と都市部の物理的な拡大の両方を指します。[ 33 ]国連によると、世界の都市人口は1950年以降急速に増加し、2018年には7億5100万人から42億人に達し、現在の傾向ではこの数は今後も増加し続けると予測されています。[ 34 ]この人口移動に伴い、経済の流れ、文化、生活様式、人口の空間分布に大きな変化が見られます。[ 34 ]都市化された地域は地球​​の表面積のわずか3%を占めるに過ぎませんが、土地利用と土地被覆の変化に大きな影響を与えています。[ 35 ]

都市化は、様々な理由から土地利用と土地被覆の変化にとって重要である。特に、都市化は、都市と農村のつながり、あるいは都市と農村間の財・サービスの移転に伴うエコロジカル・フットプリントの変化を通じて、他の地域における土地利用の変化にも影響を及ぼす。 [ 36 ]都市化の進展は消費の増加につながり、周辺の農村地帯への圧力を高める。[ 36 ]都市部の拡大は、かつて農作物の栽培に利用されていた隣接する土地を奪い取る可能性もある。[ 36 ]

都市化は、ヒートアイランド現象を通じて土地被覆にも影響を与えます。ヒートアイランド現象は、建物や道路など、太陽放射を吸収・再放射する構造物が密集し、植生の被覆率が低いために、都市部が周辺地域よりも気温が高くなる場合に発生します。[ 37 ]ヒートアイランドに伴う高温は、特に低所得地域において、人々の健康を損なう可能性があります。[ 37 ]

アラル海の衰退

リモートセンシング画像は、1989 年 (左) から 2014 年 (右) にかけてのアラル海の範囲の変化を示しています。

アラル海の急速な縮小は、局所的な土地利用と土地変化が地域の気候システムに複合的な影響を及ぼす可能性があること、特に人間の活動が自然の気候サイクルを大きく乱す場合、土地変化の科学をどのように利用してそのような変化をマッピングし研究できるかを示す一例である。[ 38 ] 1960 年、中央アジアにあるアラル海は世界で 4 番目に大きな湖であった。[ 39 ]しかし、現在のカザフスタン、ウズベキスタン、トルクメニスタンの乾燥平野を灌漑するためにソ連が実施した水路転換プロジェクトの結果、アラル海の土地被覆は 85%、体積は 90% 失われた。[ 39 ]アラル海の喪失は、この地域の人間と環境の相互作用に大きな影響を与えており、海の漁業が壊滅し、乾燥した海塩床が風で広がって農地が塩性化している。 [ 38 ] [ 39 ]

さらに、科学者たちはNASAの中解像度撮像分光放射計（MODIS）などの技術を使用して、アラル海とその周辺の気候の変化を時間の経過とともに追跡することができました。[ 40 ]このようにモデリングと衛星画像を使用して人為的な土地被覆の変化を追跡することは、土地変化科学の範囲の特徴です。

規制

一般的に、行政管轄区域は土地利用計画を策定し、土地利用を規制することで、土地利用をめぐる紛争を回避しようとします。土地利用計画は、土地区分・利用に関する条例や規制（ゾーニング規制など）を通じて実施されます。

都市成長境界は土地利用規制の一形態です。例えば、オレゴン州ポートランドでは、少なくとも2万エーカー（81 km²）の空き地を含む都市成長境界を設定することが義務付けられています。さらに、オレゴン州は農地の開発を制限しています。この規制は議論の余地がありますが、経済分析では、農地は他の土地と同様に価値が上昇すると結論付けられています。[ 41 ]

アメリカ合衆国

インディアナデューンズ国立湖岸近くの多数の道路による生息地の断片化

植民地時代のアメリカでは、土地利用に関する規制はほとんど存在しませんでした。社会が農村から都市へと移行するにつれ、公有地の規制は重要となり、特に市町村は市域内の産業、商業、住宅を管理しようとしました。最初のゾーニング条例は1916年にニューヨーク市で制定され[ 42 ] [ 43 ]、1930年代までにほとんどの州でゾーニング法が制定されました。1970年代には、環境と歴史的建造物の保存に対する懸念から、さらなる規制が行われました。

今日、連邦政府、州政府、そして地方自治体は、制定法を通じて成長と開発を規制しています。しかしながら、土地規制の大部分は、民間開発業者や個人の行動に起因しています。司法判断や民間の土地利用契約の執行は、公的規制を強化し、規制ゾーニングでは実現できない形態とレベルの規制を実現することができます。今日のアメリカ合衆国において、土地利用規制が住宅分離の直接的な原因となっているのではないかという懸念が高まっています。[ 44 ]

1960年代に制定された2つの主要な連邦法は、土地利用を大幅に制限しています。1966年の国家歴史保存法（現在は合衆国法典16編461条以降に規定）と1969年の国家環境政策法（合衆国法典42編4321条以降に規定）です。

参照

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