研究プロジェクト

研究理念 

現在懸念されている地球環境問題や気候変動は,我が国の防災・減災に大きな影響を与えることが予想され,また工学や理学,環境や防災の分野の垣根を越えた学際的な研究を進める必要に迫られています.3万キロを越える世界でも有数の長い海岸線を持つ我が国において,人口や資産の大部分は沿岸部に位置しており,沿岸部の国土を保全し,国民の安全な生活を保障するためには,沿岸部における高波,高潮,津波からの防災・減災が重要な課題となっています.

当分野では,海岸工学の観点から長期的な国土保全の将来像について提言を行っていきたいと考えています.また,地球環境および温暖化問題は世界共通の問題であり,得られた研究成果が世界各国で利用されるように研究を進めています.

主な研究プロジェクト

地球温暖化プロジェクト

今後予想される地球温暖化のシナリオの下では,地球規模の気候の変化や海洋の大規模な変動が予想されています.この中で,沿岸部では,海面上昇に加えて,波浪,高潮が現在と異なる振る舞いをすることが予想され,これらが今後どのような変化をするのかの予測が必要とされています.当分野では,これまでの研究基礎研究の成果を生かし,温暖化シナリオ下において沿岸災害が長期的にどのように変化していくのかについて予測を行う研究を行っています.

台風・高潮の将来変化予測 

地球温暖化が中緯度地域に局地的に与える影響として,台風・熱帯低気圧等の発生数の変化,中心気圧が深くなること等の極端な気象の変化が予想されています.風が海面に与える運動量は風速の2乗に比例するため,台風の極端化により,日本沿岸部では従来の知見を超える高波や高潮等の災害を引き起こす可能性があります.当分野では,温暖化シナリオ下における未来の台風の特性変化予測,およびこれに基づいた高波・高潮の将来変化予測を行い,沿岸防災についての将来予測を行っています.

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全球における台風経路の解析結果

沿岸環境の将来変化予測 

IPCC第5次評価報告書(AR5)では,温暖化に伴い海面が上昇し,波浪高さや向きが変化すると予測が行われました.海面上昇は静的な沿岸環境の長期変化ですが,沿岸域の防波堤や砂浜の保全には,動的な変化である波浪が影響をあたえることが予想されます.当分野では,温暖化シナリオ下における海面上昇と波浪特性の将来変化についての予測を行っています.さらに,これらの予測結果に基づき,将来の防波堤の設計条件の変化や砂浜の変形予測について研究を進めています.

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現在から今世紀末頃の海面上昇量の予測結果:CMIP3に基づく結果 SRES-A1Bシナリオ(単位m)

津波研究

2011年3月11日午後2時46分,三陸沖で起こったマグニチュード9.0の地震に伴う津波は,日本をはじめとして,太平洋の広い範囲に来襲しました. 沿岸災害研究分野では,これまでの津波研究にとらわれない形で新しい視点からこの災害の評価を行うと共に南海・東南海地震に伴う津波に役立つ研究を進めつつあります.

東北地方太平洋沖地震津波の解析

全国の津波調査のための事務局を関西大学と防災研究所の研究者で分担して運営し,調査チームの編成を行うと共に,調査データの収集と解析を行いました. 最終的に測量された津波痕跡データは合計5300地点を超え,世界的に見てもかつて無い大規模かつ密度の高い痕跡高データセットとなりました. このデータを元に様々な津波に関する研究を進め,検証を行っています.

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東北地方太平洋沖地震津波津波痕跡調査結果

数値モデルの開発 

これまで津波の計算は,長波近似に基づく浅水方程式を持いて行われてきました. 東北地方太平洋沖地震津波の被害を踏まえると,陸上に遡上する津波は新たなる取り扱いが必要であることがわかりました.そこで,陸上に遡上する津波の振る舞いについての数値モデル開発,水槽実験や現象の理解についての研究を進めています.

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また,これまで決定論的に行われてきた津波想定に対して,震源から浸水までを確率的に評価可能にするため,確率津波ハザードモデルを開発を行っています(ブリストル大学と共同).

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確率津波ハザード評価モデルの開発

リアルタイム津波予測手法の開発 

巨大津波を引き起こす危険がある東南海・南海地震は,概ね100~150年間隔で発生しており,今世紀前半での発生が懸念されています.このような稀な巨大災害に対しては,ハード対策で100%の防災を目指すことは極めて困難であり,ソフト対策による減災対策を併せて考える必要があります.現状では,地震情報からあらかじめ計算された結果をもとに津波予報を行っていますが,必ずしもあらかじめ計算された地震が起こるわけでないため,津波予報値の精度は十分ではありません.そこで当分野では,実際に沖で観測される津波情報をもとに,沿岸に来襲する津波をリアルタイムに予測する手法についての研究を行っています.

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インド洋大津波(National Geographicより)

基礎研究

高潮予測モデルの開発 

高波は,強風時に海面が風から受けるエネルギーによって発生する波動現象であり,高潮は,台風のような巨大な移動性低気圧による吸い上げと,強風に伴う吹き寄せで生じる流れによって発生する異常な海面上昇です.高潮は強風によって発生した高波が必ず伴い,高潮は異常な水位上昇を,高波は防潮堤に非常に強い力を作用させ,沿岸部に破壊的な力をもたらします.このような高潮・高波の複合災害を防御するためには,事前に起こるべき規模を的確に予測し,避難情報や減災方法を考慮することが必要です. このため,当分野では,高潮や波浪の数値予測方法の開発とこれを検証するための現地観測を実施してます.

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3次元高潮・波浪結合モデルの計算結果(大阪湾)

巨大波浪予測モデルの開発 

沿岸災害や海難事故は,予想を超えた大きな波浪による事が多くあります.一般的な波浪の予測は平均エネルギーを予測するものですが,1,2波の巨大な波による被災例が多く見られます.特に大きな波はFreak wave/Rouge waveと呼ばれ,風から海面へのエネルギー輸送,波同士の非線形相互作用,砕波によるエネルギー散逸など複雑な物理機構に支配される物理現象です.当分野では,波浪予測の高精度化と巨大波浪予測のためのモデルの開発を行っています.

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日本近海における予測結果例

災害調査

防災研究所では,大災害に対して様々な調査を行っています.当分野においても,内外の研究室・大学と連携しつつ,大規模な沿岸災害の調査を行ってきました.これらの調査結果は,被害の実態や要因を明らかにするだけでなく,基礎研究へフィードバックされ,ハザード評価の精度向上につながっています.

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2011年東北太平洋沖地震(大槌町)

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2013年台風13号フィリピンの災害


 研究資金・スポンサー 

現在,研究室の活動は以下のプログラムによってサポートされています.共同研究先もほぼこれに従っています.

省庁 

科学研究費補助金

  • 研究室主体
    • 2015-2017年度
      • 基盤研究(B):最悪クラス台風・高潮の予測モデル開発と再現確率推定(15H04048),代表:間瀬
    • 2015-2017年度
      • 基盤研究(B)海外調査:亜熱帯・中緯度帯における台風・津波による巨礫分布の歴史的評価マルチスケールを考慮した気候の長期変動と沿岸災害の複合評価(15H05220),代表:森
    •  2016-2018年度
      • 基盤研究(B):マルチスケールを考慮した気候の長期変動と沿岸災害の複合評価(16H04416),代表:森
  •  分担
    • 2012-2016年度 基盤研究(B)
      • 暴風下に発達する大気-海洋気液混合層内の海面抵抗と熱輸送の変調 (15H04043),代表:北海道大学・渡部先生,分担:森
  • 連携研究 (多数)

その他

  • 2016年度 京都大学防災研究所・東京大学地震研究所拠点間連携共同研究
    •  課題番号:2016-K-01
    • 研究課題:17世紀以降に形成された歴史津波堆積物の放射性炭素年代推定法の高度化
    • 代表:東北大学・後藤和久先生

 


共同研究先

大学 

  • University of Bristol (UK)
  • Newcastle University (UK)
  • Oregon State University(USA)
  • Seoul National University (Korea)
  • Swansea University (UK)
  • Texas A&M University (USA)
  • 北海道大学
  • 名古屋工業大学
  • 神戸大学
  • 金沢大学
  • 鳥取大学
  • 九州大学
  • 大阪市立大学
  • 関西大学

研究機関 

  • 港湾空港技術研究所
  • 国土技術政策総合研究所 他

民間


過去の研究プロジェクト