ビルが林立する大都市は「コンクリートジャングル」と形容されます。緑のないアスファルトを歩くと、頭がくらくらするほどの熱気に包まれます。この熱気の原因の一つがヒートアイランド現象です。

地理の授業や気象解説で耳にしたことがあるかもしれません。この現象は熱中症の増加や温暖な地域でしか生息できる昆虫の越冬など、生態系にも大きな影響を与えています。では、いったいどのような現象なのでしょうか。

今回はヒートアイランド現象の内容や３つの原因、さまざまな影響、地球温暖化との違い、対策事例、私たちができる対策などについて解説します。

ヒートアイランド現象とは

ヒートアイランド現象とは

「都市がなかったと仮定した場合に観測されるであろう気温に比べ、都市の気温が高い状態」

出典：気象庁*1）

と定義できます。

ヒートアイランド（heat island）は直訳すれば「熱の島」です。気温分布を表示した地図で、周辺に比べ都市の気温が高く、まるで島のように見えることから名づけられました。*1）

このことを裏付けるのが、都市の有無で比較した気温のシミュレーションです。

【2013年８月の月平均気温を用いたシミュレーション】

2013年８月の月平均気温をもとに、「都市がある状態」と「都市がない状態」をシミュレーションし、都市の存在が気温にどのように影響しているか調べました。その結果、東京都の中西部や埼玉県南東部などで、都市の存在が気温を上昇させていることがわかりました。*2）

日本の大都市の平均気温の推移

ヒートアイランド現象によって都市の気温はどのくらい上昇しているのでしょうか。気象庁は日本各地の主要都市と、都市化の影響が少なく安定してデータを入手できる15時点の気温変化の差を調べました。

【主要都市と都市化の影響が少ない15地点の気温比較】

※1　15地点は網走、根室、寿都、山形、石巻、伏木、飯田、銚子、境、浜田、彦根、宮崎、多度津、名瀬、石垣島です。
※2　一年で最も変化傾向の大きい季節の数値は赤字、最も変化傾向の小さい季節の数値は青字で示されています。

どの都市も、15地点の平均と比べ気温変化率が高くなっています。また、ヒートアイランドという言葉から夏の気温上昇にスポットが当たりがちですが、実際には春や冬の気温が押し上げられていることが読み取れます。*3）

そして、最低気温がどの都市も軒並み高くなっていることから、１日中気温が下がりにくくなっていることも分かります。*3）

ヒートアイランド現象の原因

ヒートアイランド現象が、周辺に比べて都市の気温が高くなる現象であることは理解できました。では、なぜこのような現象が起きるのでしょうか。

【ヒートアイランド現象の概念図】

ヒートアイランド現象の原因は、都市の地面がアスファルトなどの人工物に覆われたことや過密化による風の弱まり、人口増加による排熱の増加などがあります。それぞれについて詳しく見てみましょう。

人工物が地表を覆ったから

草地や森林は保水力が高く、気温の上昇とともにその水が蒸発するため、熱を消費してくれます。*2）

しかし都市は、アスファルトやコンクリートなどでおおわれ、草地・森林・水面などが少ない場所です。以下のグラフからも、大都市では自然物に覆われる「自然的被覆」は大きく減少したことが見て取れます。

【大阪市の自然的被覆率の推移】

大阪市の自然的被覆率は1974年から2008年まで継続的に減少しています。自然的被覆の減少は、そのまま人工的被覆の割合増加に直結し、ヒートアイランド現象を加速させます。

アスファルトなどの人工物は蒸発する水分が少なく、熱をため込んでしまいます。アスファルトやコンクリートは、真夏の直射日光を受けると表面温度が50〜60℃となり、地表付近の大気を加熱します。その熱は夜になっても低下せず、空気を温め続けるのです。*4）

過密化による風の弱まり

都市に人口が集中し過密化したことで、居住空間を確保するため建物の中・高層化が進みました。すると、都市上空の空気の流れに思わぬ変化が発生します。

【天空率と放射の関係】

建物が低ければ天空率が大きく風通しが良くなるため、地面の熱が外に逃げる放射を促進します。しかし、建築物が高くなれば天空率が小さくなり、風通しも悪くなるため、熱がこもりやすくなるのです。*4）

人工排熱が増加したから

都市に人が集まることで、都市で排出される「人工排熱」が増加したことも、ヒートアイランド現象の原因の一つです。

【都市における人工排熱の排出】

人工排熱の具体例は以下のとおりです。

人間が生活するときに排出する熱も人工排熱に含まれます。家電製品の熱や冷蔵庫の発する熱なども広い意味で人工排熱といえるでしょう。

ヒートアイランド現象による影響

ヒートアイランド現象は、単に都市気温を上昇させ、住民を不快にさせるにとどまりませんい。著しい高温は健康・エネルギー消費・大気汚染・生態系などに悪影響を与えています。加えて、都市の熱帯夜の増加にもつながっています。

一つずつ見ていきましょう。

健康への影響

最も懸念されているのが健康への影響です。ヒートアイランド現象との関連が疑われている項目は以下のとおりです。

熱中症とは、体温上昇に伴い体内の水分や塩分のバランスが崩れることであらわれるさまざまな症状のことです。*6）

熱中症は気温や湿度といった環境要因、肥満や脱水症状、年齢、二日酔いといったからだの要因、屋外での激しい運動や労働などの行動要因の３つが組み合わさって引き起こされるものです。その中でヒートアイランド現象は、環境要因を悪化させる原因となります。*7）

15歳から64歳で35℃以上、65歳以上の高齢者で33℃以上となると熱中症のリスクが高まります。*8）そして、気温が33℃に達すると65歳以上の高齢者の循環器系疾患の可能性が高まります。

また、都市の気温が上昇し、夜間も気温が下がらなくなることでデング熱を媒介するヒトスジシマカなどの虫が高緯度地域でも越冬できる環境が整ってしまうのです。

2014年、日本国内で66例のデング熱の症例がみつかりました。感染者はいずれも海外渡航歴がなく、国内での感染と判明しています。その後、66例の全員が代々木公園や周辺の公園を来訪していたことが判明したため、調査が行われました。その結果、デング熱ウイルスを保有したヒトスジシマカが多数生息していることがわかりました。*10）

このように、ヒートアイランドは熱以外にも人々の健康に悪影響を及ぼしているのです。

【関連記事】顧みられない熱帯病とは｜現状・種類と原因・対策・SDGsとの関係

エネルギー消費への影響

夏に気温が上昇すると、エアコンなどを使用するためエネルギー消費を増加させます。夏の気温と最大電力の間には密接な関係があり、気温が１度上昇すると最大電力が166万kW増加します。電力の多くが火力発電によってまかなわれていることを考慮すると、気温１℃の上昇によって二酸化炭素排出量が593トン増加すると考えられます。*11）

夏の気温が高くなると冷房需要が増加し二酸化炭素排出量も増えます。そして、冷房の稼働が増えれば人工排熱が増え、ヒートアイランド現象が加速するという「負のスパイラル」が発生しているのです。*11）

大気汚染への影響

ヒートアイランド現象は大気汚染にも影響を及ぼしています。たとえば、夏は光化学大気汚染などの大気汚染が発生しやすくなる季節です。通常は風が吹くことで原因物質の濃度が薄くなります。しかし、ヒートアイランドが出現した場所では風の移動が妨げられ、大気汚染の原因物質が長時間滞留しやすくなり、光化学大気汚染を引き起こしてしまいます。*11）

【関連記事】大気汚染とは？世界・日本の現状や原因、環境への影響、企業の取り組みとSDGsの関係

生態系への影響

都市部の気温上昇は生態系へも影響をおよぼしています。1989年３月の大阪のサクラの開花日をみてみましょう。

【大阪市内のソメイヨシノの開花日の分布】

これを見ると、大阪城周辺が23日から25日、大阪湾沿岸が25日から27日に開花しているのに対し、大阪都心である北区や中央区では19日から21日に開花していることがわかります。

緑が多い大阪城周辺や海に面して風通しが良い大阪湾沿岸部よりも、ヒートアイランド化が進んでいる都市部の方が気温が高いため、桜の開花が早まっているのです。こうした気温上昇は生物の生息北限にも影響を与え、ヒトスジシマカのように生息域を拡大させる生物に新たな住み家を与えているともいえます。

熱帯夜の増加

ヒートアイランド現象は熱帯夜の増加にも関与しています。

【東京の熱帯夜日数】

東京の熱帯夜の日数は増加傾向にあります。100年前は１年に数日程度の頻度だったものが、近年では年間40日以上の熱帯夜が発生することもあります。もちろん、ヒートアイランドだけではなく地球温暖化も影響していると考えられます。しかし、ヒートアイランド現象による最低気温の上昇が熱帯夜の増加に寄与していることも大きな要因です。

ヒートアイランド現象と地球温暖化の違い

ヒートアイランド現象も地球温暖化も気温に関する現象である点は同じですが、仕組みと規模が全く異なる現象です。両者の違いについて比べてみましょう。

仕組みと規模が違う

これまで解説してきたとおり、ヒートアイランド現象は人工物や人工排熱などが原因で都市の気温が上昇する現象のことでした。ヒートアイランドが発生するのは一部の過密化した都市であり、国全体の気温が上昇するわけではありません。

【地球温暖化の仕組みの概念図】

一方、地球温暖化の原因となっているのは大気中の温室効果ガスです。温室効果がなければ地球気温はマイナス19℃まで低下してしまいます。しかし、温室効果ガスが増えすぎると温室効果が強くなりすぎ、地球全体の気温が上がってしまうのです。

したがって、仕組みの面でも規模の面でもヒートアイランド現象と地球温暖化は別物だと考えて良いでしょう。

ただ、地球温暖化が進行する中で、ヒートアイランド現象による気温上昇が加算される大都市は、他の地域よりも温度に対する対策を早急に実施する必要があると言えます。

【関連記事】【地球温暖化とSDGsとの関係】原因や対策、日本が受ける影響、私たちにできること

ヒートアイランド現象対策事例

20世紀から21世紀にかけて、日本では都市人口率が継続して上昇してきました。

【都道府県別人口増減率】

新型コロナウイルスのパンデミックで一時的に都市を離れる動きが見られたものの、2022年には東京都で人口増加率が減少から増加に転じるなど、都市部に人が戻る動きが見られます。*16）

大都市への人口集中が続く中、ヒートアイランド現象を和らげる方法はないのでしょうか。現在実施されている３つの現場対策事例を紹介します。

屋上緑化の実施

現状でできる対策の一つが屋上緑化の実施です。東京をはじめとする大都市は、地面のほとんどがアスファルトやコンクリートに覆われているため、植物を植えるスペースを設けることが困難です。そこで注目したのが建物の屋上です。

東京都は大規模な敷地に建物を新築・増築するときに、建物の建設者に一定面積を緑化する義務を課しています。*17）

東京では、GINZA SIXの「GINZA SIX ガーデン」やJRタワーの「KITTEガーデン」、伊勢丹新宿本店の「アイ・ガーデン」、三越日本橋本店の「日本橋庭園」、東京都議会議事堂の屋上緑化など官民を挙げた屋上緑化対策が実施されています。

校庭の芝生化

東京都は教育環境の充実を目的として「緑の学び舎づくり事業」を推進しています。校庭を芝生化することで、子どもたちの学ぶ意欲を引き出し、活発に活動できるようにするのが狙いです。

校庭の芝生化は教育的効果だけではなく、ヒートアイランド対策としても有効です。東京都が提示した事例では、芝生化されたグラウンドと従来型の土のグラウンドでは8.3℃もの温度差がありました。*18）

保水性舗装の導入

保水性舗装とは、雨水などを舗装体の中に保水できる舗装です。雨が降った時に蓄えられた水が、晴れているときに蒸発することで路面温度の上昇を防ぎます。一般的な舗装に比べ蓄熱が軽減されるため、ヒートアイランド現象の緩和が期待されます。

【保水性舗装の仕組み】

保水性舗装はすき間の多い舗装と保水材を詰めた舗装の２構造で、雨が降った時に舗装内に水を貯える仕組みです。

保水性舗装に散水すると、散水を行わない状態に比べ日中で８℃、夜間で３℃の温度低下をもたらすとの調査事例もあります。*19）

ヒートアイランド現象に関してよくある疑問

ヒートアイランド現象についてのよくある質問に答えます。

いつから始まった？

ヒートアイランド現象は相対的なものであり、「〇〇年に始まった」と明確に示すのは困難です。

【３大都市の平均気温と都市化の影響が少ない15都市の平均気温の差】

大都市と他の地域の差が大きく開き始めたのは1950年代後半以降で、日本の高度経済成長期と重なります。したがって、ヒートアイランド現象は高度経済成長期（1950年代後半）から始まったといえます。

冬もヒートアイランド現象は見られる？

ヒートアイランド現象は冬こそ顕著に見られます。

【主要都市と都市化の影響が少ない15地点の気温比較】

先ほど提示した表でもわかるように、ヒートアイランド現象による気温上昇は夏よりも冬から春にかけてはっきりと表れます。特に、一日の最低気温の上昇が顕著に見られ、東京や札幌では平均気温よりも４℃近く高くなっています。

都市化したことと関係がある？

ヒートアイランド現象と都市化は密接に関係しています。都市に人口が流入し、地面をアスファルトやコンクリートで覆うことで、地面からの水分蒸発量が減少し、気温が上昇しやすくなります。

人口が集まり、都市が高層化することで空気の循環が悪くなったり、人工排熱も増えたりするため気温の上昇に拍車がかかり、ヒートアイランド現象が加速します。

世界でもヒートアイランド現象は見られる？

世界でもヒートアイランド現象が発生しています。

【世界各都市及び世界平均の年平均気温の長期的な変化】

東京に限らず、ニューヨークやパリ、ベルリンでも気温の継続的上昇が見て取れます。

ヒートアイランド現象対策として私たちができること

ヒートアイランド現象に対し、私たちができることはあるのでしょうか。ここでは３つの対策について解説します。

打ち水をする

最も手軽にできるヒートアイランド対策は打ち水です。諸説ありますが、打ち水は戦国時代から安土桃山時代に始まったとされます。本格的に広がったのは江戸時代で、俳人宝井其角（たからいきかく）の句に「水うてや蝉も雀もぬるる程」とあるように、日常的に行われていました。*22）

打ち水をすると地面の温度が下がり、撒いた水が蒸発するときに周囲の熱を奪う気化熱により周囲の温度を引き下げます。日中よりも朝夕、日なたよりも日陰で行うと効果的です。*23）

グリーンカーテンを導入する

アサガオやゴーヤなどのツル性植物で壁の壁面などを覆うグリーンカーテンも効果的です。グリーンカーテンで覆うことにより、室内の温度上昇を抑えられます。

神奈川県が山王中学校と中沢中学校で行った調査によれば、グリーンカーテンをした部分としていない部分の温度差は最大で2.5℃もありました。グリーンカーテンに用いたのはアサガオです。*24）

エアコンや自動車の排熱を減らす

エアコンの設定温度を高めたり、自動車の使用を控えたりすることも人工排熱を減らせるため、ヒートアイランド対策として有効です。ただし、それによって熱中症などの体調不良になってしまえば元も子もありません。あくまでも、体調に悪影響が出ない範囲でとどめましょう。

ヒートアイランド現象とSDGs

ヒートアイランド現象への対策はSDGsと密接に関わるため、最後に関係を確認しましょう。

目標11「住み続けられるまちづくりを」との関わり

ヒートアイランド対策は特にSDGs目標11「住み続けられるまちづくりを」と深く関わります。

【SDGs目標11のポイント】

ヒートアイランド現象は都市の気温が上昇するというだけではなく、健康・エネルギー消費・大気汚染・生態系などあらゆる方面に影響を与えています。この現象が解決できなければ、都市住民が「住み続けられる」環境を維持できなくなるかもしれません。

都市の緑化や打ち水といった対策は都市の気温を下げ、冷房等から出る人工排熱を減少させる役割を担います。冷房の使用を抑えられれば、熱問題だけではなく、二酸化炭素の排出も抑制できます。

ヒートアイランド現象の対策に努力することは、地球温暖化対策にもなりますので、積極的に進める価値があるといえるでしょう。

まとめ

ヒートアイランド現象は日本だけではなく、世界の大都市でも発生しています。特に東京を含む首都圏の人口は約4,400万人と総人口の35%を占めています。コロナ後に東京への流入が復活していることから、ヒートアイランド現象の加速が懸念されます。

昔に比べ都市で暮らす人の数が増えていることを考えると、ヒートアイランド対策は都市に住む人々全員が取り組むべき課題です。緑化をすぐに行うことが難しくとも、打ち水やグリーンカーテンなどは個人でも取り組みやすい対策です。一人ひとりが小さな行動を積み重ねることも問題解決で重要なのではないでしょうか。

参考
*1）気象庁「ヒートアイランド現象とはどのようなものですか？」
*2）気象庁「ヒートアイランド現象の要因は何ですか？」
*3）気象庁「都市の気温はどのくらい上昇しているのですか？」
*4）環境省「1.2 ヒートアイランド現象の要因について」
*5）三井住友トラスト不動産「天空率とは」
*6）日本病院協会「「熱中症について」：みんなの医療ガイド | 公益社団法人全日本病院協会」
*7）環境省「熱中症の基礎知識」
*8）環境省「５．ヒートアイランド現象による環境影響の検討」
*9）厚生労働省「デング熱について」
*10）東京都ペストコントロール協会「今どきなぜ東京にデング熱が」
*11）環境省「３．ヒートアイランド現象の影響と問題点」
*12）気象庁「予報用語 大気汚染に関する用語」
*13）気象庁「気温について」
*14）気象庁「大都市における熱帯夜日数の長期変化傾向」
*15）気象庁「ヒートアイランド現象と地球温暖化は違うのですか？」
*16）総務省統計局「人口推計（2022年（令和 4年）10月 1日現在）‐全国：年齢（各歳）、男女別人口 ・ 都道府県：年齢（5歳階級）」
*17）東京都環境局「ヒートアイランド対策」
*18）東京都環境局「芝生化について」
*19）国土交通省「既成市街地における水と緑のネットワークの保全・再生・創出のための施策カタログ（案）[H20.3版]」
*20）気象庁「（２） 東京・名古屋・大阪の3都市平均と15地点平均の年平均気温偏差の経年変化」
*21）気象庁「都市化の影響は外国の都市でも現れているのですか？」
*22）NTTファシリティーズ「読んで涼をとる！「打ち水」の歴史」
*23）京都市「京都市：暑熱対策」
*24）神奈川県「ヒートアイランド対策としてのグリーンカーテンの効果検証」
*25）スペースシップアース「SDGs11「住み続けられるまちづくりを」｜日本の現状と取り組み事例と私たちにできること – SDGsメディア『Spaceship Earth（スペースシップ・アース）』」
*26）東京都建設局「舗装の仕組み」