津波即時予測のための周波数特性を考慮した地形による津波増幅効果の定量化

• 研究課題/領域番号: 20K22432
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0303:土木工学、社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 宮下 卓也 京都大学, 防災研究所, 助教 (60874104)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 津波 / 周波数応答 / 応答関数 / 海溝型地震 / 津波応答関数 / 南海トラフ地震 / 津波増幅率

研究開始時の研究の概要

沖合で発生した津波は,地形の影響を受け沿岸で波高が増幅される.津波の増幅特性は水深比だけでなく水深方向の地形特性にも影響されるが,この地形効果は複雑であり定量化は行われていない.本研究では,津波モンテカルロシミュレーション結果から地形の周波数応答関数を推定し,沿岸域における津波の増幅率を定量化する.伝播経路上の津波波形のスペクトル変化を求め,多数シナリオのアンサンブルによって広い周波数領域での津波増幅成分を推定し,応答関数を求める.得られた応答関数は平均的な津波の増幅率となり,その空間分布や特徴について評価を行う.これらの成果は津波即時予測の精度改善に直結し,沿岸被害の低減を目指すものである.

研究成果の概要

地形による津波の周波数応答特性を求めた．まず，確率的断層生成モデルを用いて南海トラフ地震を対象にランダムなすべり分布をもつ断層モデルを多数生成し，それぞれ津波計算を行った．この津波計算結果から波源域・沿岸域での時系列波形のスペクトル解析を行うことで津波の応答関数を求めた．求めた応答関数ついては．地形形状から概算した固有周期と比較し，その妥当性について評価した．その結果，対象地点間のスペクトル比のシナリオ間アンサンブルをすることで，津波伝播過程でのそれぞれのスケールに対応した卓越周期が抽出された．また，抽出した応答関数は単純化した地形条件での理論的な共振周期と一致し，本手法の妥当性が示された．

研究成果の学術的意義や社会的意義

津波や高潮などの長波の挙動は海底地形の影響を大きく受ける．本研究では，地形によって津波がどのよに応答し，沿岸域でどのように増幅するかを定量化した．この応答は，外洋から沿岸部へ進行する津波の変化を予測しうるものであり，即時予測手法の改良や沿岸域での津波の継続時間の予測への応用が期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Local Tsunami Amplification Factors due to the Bathymetric Effect and its Application to Approximate Hazard Assessment on the Zihuatanejo Coast (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyashita Takuya, Mori Nobuhito, Gomez-Ramos Octavio
  • 雑誌名: Pure and Applied Geophysics 巻: 179 号: 12 ページ: 4301-4322
  • DOI: 10.1007/s00024-022-03177-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 日本の太平洋沿岸を対象とした地形効果による津波の周波数応答特性の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮下卓也，HO, Tung-Cheng，森信人，志村智也
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 巻: 78 号: 2 ページ: I_55-I_60
  • DOI: 10.2208/kaigan.78.2_I_55
  • ISSN: 1883-8944, 1884-2399
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率津波モデルを用いた南海トラフ巨大地震による津波高の不確実性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮下 卓也, 倉田 一輝, 安田 誠宏, 森 信人, 志村 智也
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 巻: 77 号: 2 ページ: I_181-I_186
  • DOI: 10.2208/kaigan.77.2_I_181
  • NAID: 130008113289
  • ISSN: 1883-8944, 1884-2399
  • 査読あり
• [雑誌論文] 適合格子細分化法を用いた南海トラフ沿いの巨大地震津波の数値計算 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮下卓也、GOMEZ-RAMOS Octavio、森信人
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｂ２（海岸工学） 巻: 76 号: 2 ページ: I_289-I_294
  • DOI: 10.2208/kaigan.76.2_I_289
  • NAID: 130007935820
  • ISSN: 1883-8944, 1884-2399
  • 査読あり
• [学会発表] Tsunami Responses along the Japanese Coast Due to Bathymetry Effect (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyashita Takuya
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 19th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 日本の太平洋沿岸を対象とした地形効果による津波の周波数応答特性の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮下卓也
  • 学会等名: 第69回海岸工学講演会
• [学会発表] 確率津波モデルを用いた南海トラフ巨大地震による津波高の不確実性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮下卓也
  • 学会等名: 第68回海岸工学講演会
• [学会発表] Estimation of Tsunami Response Functions Considering Bathymetry in the Pacific Coast of Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮下卓也
  • 学会等名: 30th International Tsunami Symposium (ITS)
  • 国際学会