高潮偏差の潮汐依存性に関する新たなパラメータの導出とメカニズムの解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K14839
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 井手 喜彦 九州大学, 工学研究院, 助教 (60866680)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 高潮 / 理論式 / 潮汐 / 台風 / 数値シミュレーション / 気候変動

Outline of Annual Research Achievements

潮汐によって湾の水深は時間変化するため，台風来襲時における潮汐位相が異なると同じ外力であっても生じる高潮偏差は異なる．このことは，従来の式から定性的な説明が可能であるが，定量的な説明には従来の式では不十分であり，高潮の増幅機構に関する更なる理論の発展が不可欠であった．そこで本研究は，定量的な説明ができない要因として，水深の空間変化に着目し，これを考慮することが高潮の増幅機構を定量的に考慮するために重要であることを数値シミュレーションを用いて明らかにした．また，理論的なアプローチを行うため，水深勾配を考慮した新たな解析解を導出し依存パラメータについて考察した．さらに，新たに導出した解析解から高潮偏差に対して水深勾配や潮汐による水深変化が及ぼす影響度の指標を提案した．日本の主要な湾について，これらの指標を用いて高潮偏差に関する特徴を調べた．その結果，有明海と東京湾では水深勾配によって高潮偏差は約1.5倍まで増幅されており，比較的小さい影響度を持つ伊勢湾でさえも約1.2倍に増幅されていることがわかった．以上より，日本の主要な湾で発生する高潮偏差は，海底勾配の影響を大きく受けていることがわかった．続いて，水深の変化が高潮偏差の変化に与える影響度を示すパラメータを導出し，同様に日本の主要な湾に対して適用した結果，有明海でその影響が最も大きく，一方伊勢湾では小さいことがわかった．このように水深変化が高潮偏差に与える影響は海域によって大きく異なる．この指標は，例えば将来的に海面の水位が上昇すると対象の湾で生じる高潮偏差はどのように変化するのかを簡易的に把握することができ，今後の防災・減災にための対策の優先順位などを考える上で有益な情報となる．最後に，有明海を対象に数値シミュレーションを用いた高潮偏差の詳細な空間分布と比較し本研究で提案した指標を使用する上での適用限界についても検討した．