バックキャスティングからみた低炭素社会実現のための都市構造に関する研究 MT076422 １．はじめに（１）研究の背景と目的人類の産業活動の拡大に伴い，気候変動や砂漠化，海面上昇等の地球温暖化に端を発する問題が顕著になっている．この問題に対する代表的なものとして気候変動枠組条約（UNFCCC）があり，1994 年に発行されている．さらにこの条約の排出削減約束を強化することを目的として，1997 年第 3 回締約国会議（COP3）において京都議定書が採択され，2005 年に発効されている．この議定書では，2008 年から 2012 年の温室効果ガスの排出量を先進国及び市場経済移行国全体で 1990 年比の最低 5％，わが国においては 6％削減する数値目標が課せられている．しかし，地球温暖化を阻止するためには，今後 10 ～20 年間で地球全体の温室効果ガス排出量を減少に転じさせ，2050 年までに 1990 年比の 50％削減しなければならないとの見方もある1）．なお，我が国では，それ以上の 60～80％の削減が必要であると考えられている．そこで，地球温暖化を阻止するためには，何をすべきかを議論するバックキャスティングの考え方が地球温暖化問題解決の重要なテーマになりつつある．こうした流れの中で，バックキャスティング手法を用いた研究も行われてきている．これまでにバックキャスティングの考え方によって考察された地球温暖化対策の取り組みとして，2004 年から国立環境研究所などにより始まった「脱温暖化 2050 プロジェクト」2）や丸山ら3）の研究論文が挙げられる．しかし，これらの取り組みの中で想定された環境目標達成への取り組みを実現させるためには，技術の革新やその普及，強力な土地利用規制などが必要とされ，現在の情勢からの実現可能性には疑問が残る．また近年では，各自治体の総合計画などににおいても，フォアキャスティングの視点から温室効果ガス削減のための取り組み等が盛り込まれている．しかし，計画遂行後の環境目標達成は必ずしも担保されているわけではなく，具体的な将来目標を掲げた上での政策が求められている．そこで本研究では，先行研究3）において宇都宮市を対中村直樹象として都市レベルで検討されたバックキャスティングシナリオを，土地利用と交通の視点から地区レベルでの実現可能性を勘案しながら評価することを目的とする．また，必要に応じて新たなシナリオを提案し，同様の評価を行うものとする．（２）研究の位置づけ都市構造と交通施策による環境負荷低減に関する研究として，中道ら（2008）5)は亀岡市を対象として，都市の現況や整備計画を踏まえて複数のシナリオを構築し，どのような都市構造に誘導すれば交通環境負荷の削減効果が大きいかを把握している．分析の結果から，都心部に集約を進めることでCO2排出量の削減が望めること，既存住宅地を活かして戦略的に都市のコンパクト化を検討する必要があることを示している．小島ら（2004）6）は，仙台都市圏における環境負荷の少ない都市構造と交通施策について分析している．趨勢型・都心居住型・副都心型の 3 つの都市構造を想定しシミュレーションを行った結果，都心居住型に誘導することでCO2削減効果を期待できるが，副都心型ではCO2排出量が増大するとしている．また公共交通施策はCO2排出量の減少に寄与するが，都心部流入抑制と環状道路整備はCO2排出量を増加させることを指摘している．これらの論文は，本研究で行うように人口の集約によって環境負荷低減を目指しているが，あくまで実現可能な範囲内での将来予測，つまりフォアキャスティングの視点から分析を行っている．また，バックキャスティングの手法を用いた研究として，「脱温暖化 2050 プロジェクト」2）では，産業，交通，都市などエネルギーに依存している現状の社会インフラを変更するための制度変革，技術開発などに関してバックキャスティングによる環境基準の実現可能性を分析している．その結果，人口減少や合理的なエネルギー利用，エネルギー効率の改善によりCO2削減が可能であると推定しているが，各都市における取り組みやその住民のライフスタイルについては具体化されていない．さらに、丸山ら（2008）3) の研究論文では宇都宮都市圏を対象とし，都心居住型， TOD型のシナリオを用いて，住宅床の集約による環境目標達成のためのバックキャスティングを行っている．各シ２．現況の土地利用を基本としたフォアキャスティング（１）宇都宮市第 5 次総合計画 5 次総では，「拠点化」と「ネットワーク化」を促進することで，「ネットワーク型コンパクトシティ」の形成が謳われている．拠点化では，従来の市街地を都市拠点，鉄道駅周辺を地域拠点とし，都市機能の集約を目指している．ネットワーク化では，都市機能の連携を担う役割として既存の幹線道路，公共交通を利用するとともに，新交通導入によって機能連携軸・補完軸の整備を目指している．このような公共交通を主体としたまちづくりは，公共交通指向型開発（TOD : Transit Oriented Development)と捉えることができる．（２） TOD の枠組の整理 5 次総で目指している公共交通指向型開発（以降TOD とする）について，Calthorpe7 ）が提唱している理想的な TODの住戸密度を基に整理する．Calthorpeによれば， TOD維持，バス路線維持に必要な平均住戸密度はそれぞれ 45 戸/ha，25 戸/haとされている．ここに，国立社会保障・人口問題研究所で算出された将来平均世帯人員 2.27 人/戸を掛け合わせた 102 人/ha，56 人/haを各拠点の集約の目標値とする．３. 都市レベルでのバックキャスティングによる都市構造表 1. 各シナリオのCO2排出量人口（人） 1990年趨勢型一極型交通機関別トリップ数（ﾄﾘｯﾌﾟ/日）徒歩・二輪自動車公共交通 428,901 371,438 503,867 437,182 259,930 253,185 1,250,591 1,119,883 839,552 自動車のゾーン間移動に関わる各値平均旅行速度平均トリップ長 CO2排出量（t-CO2/日）（km/h）（km/ﾄﾘｯﾌﾟ） 1990年趨勢型一極型 35.9 36.9 37.1 1.04 1.25 1.06 機関別CO2排出量（t-CO2/日）自動車公共交通 1990年趨勢型一極型 1792.7 1157.9 800.8 135,150 79,721 366,794 自動車の内々 CO2排出量（t-CO2/日） 1524.8 964.7 654.1 総CO2排出量（t-CO2/日） 89.5 57.2 118.4 267.9 193.2 146.8 削減率（％） 1882.2 1215.1 919.3 --35.4 51.1 ４. 地区レベルでみた交通と土地利用の整合性人口の移動・集約によって環境目標を達成することができたが，シナリオの実現可能性までは評価されていない．本章では地区レベルの土地利用・交通の両視点からシナリオの実現可能性について評価する．対象エリアは集約されたゾーンのうち，JR 宇都宮駅東側エリアを対象 24 宇都宮 JR 「2050 年までにCO2排出量を 1990 年次の 60％削減」という環境目標を宇都宮都市圏で達成するためのバックキャスティングシナリオとその結果についてまとめる．ここでは，宇都宮都市圏PT調査において用いられている最小のゾーン単位である基本計画ゾーン（圏域内全 84 ゾーン）を図 1.に示すように 4 つのエリアに分類して分析している．分析には，マクロ交通流シミュレータ TransCAD8)を用いている．分析結果を表 1.に示す．基準となる 1990 年次の運輸部門のCO2排出量は 1 日あたり 1882.2t-CO2と算出され，その内訳として，自動車による排出量は 1792.7t-CO2と全体の約 95%を占めている．また，土地利用規制やLRT導入などの施策を行わない趨勢型では，CO2排出量が 1215.1t-CO2と算出されたが環境目標は達成されていない．そこで，TODの実現とその周辺への住宅床の集約によって，環境目標達成を目指す．ただし，このシナリオでは， LRT沿線のゾーンに一極集中的に集約が行われている（このシナリオを一極型とする）．TOD周辺エリア(1)(2)の全ての住宅床面積 1211.21 haをTODエリアに誘導させることで，CO2排出量は 919.3 ＴＯＤエリアＴＯＤ周辺エリア（１） t-CO2/日と算出され，削ＴＯＤ周辺エリア（２）ＴＯＤ周辺エリア（３）減量は約 51%に達した．さらに，各ゾーン内の移動手段を徒歩・自転車ＬＲＴ導入ルートに制限することでCO2排出量は 773 t-CO2/日と算出され，削減量は約図 1. 一極型の地域分類 59%に達した．線宮都宇ナリオおいて環境目標は達成できるとしている．しかしながら，集約後の住宅床面積は現況の約 250～300％となり，強力な土地利用規制を必要としているため，実現可能性の検証が必要である．そこで，本研究は丸山らの研究の継続研究とし，バックキャスティングで行われたシナリオの実現可能性について都市レベルと地区レベルの両視点から評価を行う．この評価は，都市レベルの視点からは宇都宮市第 5 次総合計画（以降 5 次総とする）の大枠を基に，地区レベルの視点からはCalthorpe7）が提唱している理想的なTODを軸として行う．また，新しくネットワーク型シナリオを設定し，より実現性を持ち得るシナリオについて検討する． 23 LRT導入ルート 22 25 26 図 2．分析対象ゾーンとする．このエリアには図 2.に示すように，計画基本ゾーンのゾーン 22 から 26 の 5 つが含まれる．（１）土地利用からの評価土地利用からの評価は 2 章 2 節で算出した規範的な TOD の人口密度との比較を行う．まず，集約後の住宅床面積より，人口および人口密度をゾーンごとに算出した．対象ゾーン 22～26 までの算出結果を表 2.に示す．住宅床面積は，撤退を行ったゾーン 25 以外で 1992 年から約 2.5～3.0 倍へと伸びている．さらに人口を見ると，どのゾーンにおいても約 3 倍近い伸びを示している．この人口を基にゾーンの人口密度を算出するとゾーン 22， 23，26 では 2 章 2 節で算出した目標値 102 人/ha を大きく上回っている．したがって，ゾーン内の人口をさらに TOD500m 圏域に集約させると理想的な TOD の人口密度を保つことができない．一方，ゾーン 24 におけるゾーン人口密度は 25 人/ha と目標値よりも小さく算出されている．しかし，ゾーン内の 2 つの TOD500m 圏域にすべてを集約すると，人口密度は約 271 人/ha となる．したがって，ゾーン内の TOD500m 圏域への集約を考慮すると，人口が過密になり，理想的な TOD の目標値を大きく上回っていることが分かる．られた各種アウトプットを表 3.に示す．なお，都市レベルのCO2 排出量は自動車によるものを示している．まず，集約によってエリア内総人口が大幅に増加しており，それに伴いエリア内での自動車トリップ数も増加していることが分かる．平均旅行速度を見ると，1990 年から人口が減少している趨勢型シナリオにおいて最も大きい 43.52km/hとなり，集約を行った一極型シナリオにおいて 35.47km/hと最も小さい値が算出された．このことから，集約による交通量の増加，LRT導入に伴う交通容量によって，新たな渋滞が発生していることが考えられる．続いてCO2排出量は再現時間内の 1990 年次で約 4.5tCO2/hと算出された．趨勢型では約 3.5 t-CO2/h，一極型では 4.5 t-CO2/hと算出さた．都市レベルでの排出量は集約によって趨勢型から約 30%減少しているのに対して，地区レベルでは約 28%増加し 1990 年の値を超えている．以上により，人口の集約を行った際に，都市レベルでは CO2排出量が減少しているが，地区レベルでは渋滞が発生するなど新たな問題が生じると考えられる． LRT軌道なし表 2. 住宅床と人口の集約の様子ゾーン面積コード（ha） 22 住宅床面積（ha）人口密度（人電 /ha）人口（人）停 2050年 2050年 2050年 1990年 1990年 1990年一極型一極型一極型数 154.1 32.76 105.87 6,486 25,290 42 164 3 23 359.0 80.14 234.23 23,613 88,840 66 247 2 24 1604.0 45.31 115.11 13,534 40,573 8 25 2 25 715.7 30.76 0 13 0 0 26 281.7 50.92 123.99 15,668 45,505 0.00 9,433 56 162 1 （２）交通・交通環境負荷の視点からの評価集約されたゾーンでは，自動車の発生集中量が増加し，新たな渋滞が懸念される．そこでのマクロ交通流モデルから，対象地区のミクロレベルのOD交通量を抽出し，交通流を再現する．また各シナリオの結果を比較することで，一極型シナリオを交通および交通環境負荷の視点から評価する．ミクロ OD 交通量の抽出には TransCAD，交通流の再現にはTransModeler9）を使用した．再現ネットワークを図 3.に示す．なお一極型シナリオでは，図 3.の右側に示すように，LRT軌道を再現することで交通容量が減少している．また，マクロ交通流の分析は日交通量で行われているが，ミクロ交通流では平日朝のピーク時間帯 8：00 から 9：00 までを再現する．そのため，道路交通センサスから得られた時間比率 0.69 を乗じて時間交通量に変換している．再現結果から平均旅行速度，平均CO2 排出原単位，都市レベル・地区レベルでのCO2排出量を算出した．得セントロイドリンク LRT軌道あり図 3．再現ネットワーク表 3．各シナリオの交通流再現のアウトプット平均平均CO2 都市レベル地区レベルエリア内総トリップ数旅行速度排出原単位 CO2排出量 CO2排出量人口（台）（km/h）（t-CO2/km）（t-CO2/日) （t-CO2/ｈ）（人） 1990年 68,737 127,552 41.23 145.15 1792.7 4.006 趨勢型 58,776 114,654 43.52 141.20 1157.9 3.545 一極型 200,208 155,989 35.47 157.70 800.8 4.537 ５. ネットワーク型シナリオの提案（1）シナリオの設定一極型シナリオは土地利用の視点から理想的な人口密度を大きく上回っており，交通の視点からも集約による渋滞の発生など，都市レベルでは見えなかった問題点が明らかになった．そこで，一極型と比較して実現可能性が大きく，地区レベルの交通にも配慮した新たなシナリオを設定する．このシナリオは，2 章 1 節に記した 5 次総で謳われている「ネットワーク型コンパクトシティ」の考え方を反映させて設定し，「ネットワーク型（以降 NW 型）」シナリオとする． 5 次総において機能連携・補完軸とされている既存の鉄道，基幹バス路線，新交通（LRT）を活用し，鉄道駅 1.5km 圏域（A エリア），バス停 250m 圏域（B エリア）， LRT 電停 500m 圏域（C エリア）を人口の集約エリアとする．なお，基幹路線バスの定義は 1 日あたり 70 本以上の運行本数を持つバス路線とする．また，集約に実現可能性を持たせるため，2 章 2 節で算出した理想的な TOD の人口密度を A および B エリア，バス路線維持に必要な人口密度を C エリアの人口密度上限値とする．撤退は A，B，C いずれのエリアもないゾーンからするものとし，撤退する床面積は総集約床面積に各撤退側ゾーンの住宅床面積の比率を乗じることで求めている．また，バックキャスティングにおいて環境目標が達成されない場合は，新たに LRT 路線を設定し，集約場所を拡大するものとする． 1211.21ha であったのに対し，NW 型では 886.04ha となり，一極型に比べ小さい移動規模で環境目標を達成することができている．また，他のシナリオと同様の方法でミクロ交通流を再現し，交通・交通環境負荷の視点から評価を行う．再現結果から得られた各種アウトプットを表 5．に示す．表 3.に示されている一極型の結果と比較すると，平均旅行速度が上昇し，平均CO2排出原単位は低下している．それによって地区レベルでの排出量も減少していることが分かる．表 5． NW 型シナリオの交通流再現のアウトプット（2） NW 型シナリオによるバックキャスティングまず，既存の鉄道駅，基幹バス停，現在計画されいる LRT沿線への集約を行ったが，環境目標を達成することはできなかった．したがって，新たなLRT路線（以下 LRT2 号線）を釜井台団地⇔宇都宮駅⇔瑞穂野団地のルートに設定する．図 4.にLRT2 号線および他の公共交通に沿線の集約場所を示す．また，NW型シナリオにおける分析結果を表 4．に示す．図 4.に示したエリアに集約を行うことで，CO2排出量は 768.2t-CO2/日と算出され，削減量は約 59%に達した． NW型 57,497 釜井台団地ＬＲＴ２号線ＡエリアＢエリアＣエリアＪＲ宇都宮駅瑞穂野団地図 4. LRT2 号線と NW 型シナリオの集約エリア表 4. NW型シナリオのCO2排出量交通機関別トリップ数（ﾄﾘｯﾌﾟ/日）人口（人）徒歩・二輪 542,460 258,296 自動車 1,079,135 自動車のゾーン間移動に関わる各値平均旅行速度平均トリップ長（km/h）（km/ﾄﾘｯﾌﾟ） 36.7 0.900 CO2排出量（t-CO2/日） 535.2 機関別CO2排出量（t-CO2/日）総CO2排出量（t-CO2/日）自動車公共交通 699.9 68.3 768.2 エリア内平均平均CO2 都市レベル地区レベル総トリップ数人口旅行速度排出原単位 CO2排出量 CO2排出量（台）（人）（km/h）（t-CO2/km）（t-CO2/日) （t-CO2/ｈ） 144,316 38.94 148.39 699.6 4.168 ６. おわりに本研究で評価を行った一極型シナリオでは都市レベルでの環境目標達成されていたが，地区レベルでみると集約の規模が大きく理想的な TOD の形態を保っていなかった．また，集約されたエリアでは人口増加に伴う新たな交通渋滞が発生していることが分かった．これらの課題を活かして提案した NW 型シナリオでは集約の上限値を定めることで，理想的な TOD の形態を保ったまま環境目標を達成することができた．また，一極型に比べ人口移動規模が小さいことから効率的なシナリオであると言える．集約による渋滞も見られたが一極型に比べると小さい影響であった．これらのことから，NW 型シナリオがより効率的かつ，現実可能性を有したシナリオであると考えられる．今後の課題として，シナリオ実現には大規模な人口の移動が必要であるが，人口移動の可否の検討が必要である．また，本研究では集約側に着目をして分析を進めてきたが，今後撤退側へも配慮した分析が必要である．公共交通 122,103 自動車の内々 CO2排出量（t-CO2/日） 164.7 削減率（％） 59.1 （3）シナリオの評価 NW 型シナリオにおいても 4 章で行ったようなシナリオの評価を行う．NW 型では集約に上限を定めたため，土地利用の視点からは理想的な TOD の人口密度であると言える．また，住宅床の総移動面積は一極型が【参考文献】 1) 環境省：「STOP THE 温暖化 2008」，2008 2) 脱温暖化 2050 プロジェクト： http://2050.nies.go.jp/index_j.html 3) 丸山健太，森本章倫，中井秀信：「バックキャスティングからみた交通環境にやさしい都市構造に関する研究」，土木計画学研究・講演集，vol..37,CD,2009 4) 宇都宮市第 5 次総合計画，宇都宮市，2008 5) 中道久美子・中島廣長・村尾俊道・西堀泰英・谷口守：「集約型都市構造実現によるCO2削減効果の定量的分析」，環境システム研究論文集，vol36，pp.11-17，2008 6) 小島浩，吉田朗，森田哲夫：「環境負荷を小さくするための都市構造及び交通施策に関する研究－仙台都市圏を対象として－」，日本都市計画学会都市計画論文集，No.39-3， pp.541-546，2004 7) Peter Calthorpe 著，倉田直道倉田洋子訳，「次世代のアメリカの都市づくり-ニューアーバニズムの手法-」，学芸出版社 8) TransCAD4.0：http://www.caliper.com/tcovu.html 9) TransModeler： http://www.caliper.com/TransModeler/default.html