セイシェ

セイシュ（/ s eɪ ʃ / SAYSH）は、閉鎖された、または部分的に閉鎖された水域における定常波です。セイシュおよびセイシュに関連する現象は、湖、貯水池、プール、湾、港、洞窟、海で観察されています。セイシュの形成に重要な要件は、水域が少なくとも部分的に境界を付けられ、定常波の形成が可能になることです。

この用語は、レマン湖でこの現象を初めて科学的に観察したスイスの水文学者 フランソワ・アルフォンス・フォレルによって1890年に提唱されました。^[1]この言葉は、どうやらこの地域ではアルプスの湖の振動を説明するために長い間使用されていたようです。ウィルソン (1972) によると、^{[2] [3]}このスイスフランス語方言の単語は、ラテン語の「乾いた」を意味するsiccusに由来しており、つまり、水が引くと浜辺が乾くということです。フランス語のsecまたはsèche (乾いた)という単語も、このラテン語に由来しています。

港湾におけるセイシュは、長周期波または低重力波によって引き起こされることがあります。これは、風波との調和のとれていない非線形波の相互作用によるもので、風波よりも長い周期を持っています。^[4]

セイシュは肉眼では知覚できないことが多く、周期が非常に長いため、水面上の船上の観測者はセイシュが発生していることに気付かない場合があります。

この現象は、気象現象（風や気圧の変化）、地震活動、津波など1つ以上の要因によって乱された水域の共鳴によって引き起こされます。^[5] 重力は常に液体の水域の水平面を復元しようとします。これは、水が静水力平衡にある構成を表しているからです。

垂直方向の調和運動が生じ、水深に応じた速度で盆地の長さに沿って移動する衝撃が生じます。衝撃は盆地の端で反射され、干渉が発生します。反射が繰り返されると、垂直方向の動きがない 1 つ以上のノードまたはポイントを持つ定在波が生成されます。振動の周波数は、盆地のサイズ、深さ、輪郭、および水温によって決まります。

セイシュの最長固有周期は、水体の基本共振に関連する周期であり、最長定在波に対応する。密閉された長方形の水体の表面セイシュの場合、これはメリアンの公式を使用して推定できる：^{[6] [7]}

${\displaystyle T={\frac {\ \ 2L\ \ }{\!\!\!{\sqrt {gh}}}}}$

ここでTは最長固有周期、Lとhは水域の長さと平均深度、gは重力加速度である。^[8]

高次の高調波も観測されます。第 2 高調波の周期は自然周期の半分、第 3 高調波の周期は自然周期の 3 分の 1 などになります。

セイシュは湖と海の両方で観測されています。重要な要件は、定在波の形成を可能にするために水域が部分的に制限されていることです。形状の規則性は必要ありません。非常に不規則な形状の港湾でも、非常に安定した周波数で振動することが日常的に観測されています。

低周期のセイシュは、大きな湖ではほとんど常に発生します。異常に静かなときを除いて、一般的な波のパターンの中では目立ちません。港、湾、河口では、振幅が数センチメートルで周期が数分の小さなセイシュが発生しやすいことがよくあります。

フランソワ＝アルフォンス・フォレルによるレマン湖での最初の研究では、縦方向のセイシュの周期は73分、横方向のセイシュの周期は約10分であることがわかった。^[9]定期的なセイシュでよく知られている別の湖はニュージーランドのワカティプ湖で、クイーンズタウンでの表面高は27分周期で20センチメートル変化する。セイシュは半閉鎖海域でも発生することがあり、北海では周期が約36時間の縦方向のセイシュがよく見られる。

アメリカ国立気象局は、 2フィート以上のセイシュが発生する可能性がある場合、五大湖の一部に干潮注意報を発令する。^[10] エリー湖は浅く、北東から南西に伸びているため、風によるセイシュが特に発生しやすい。このため、卓越風の方向と一致することが多く、そのため風の吹き込みが最大になる。これにより、湖の両端の間で最大5メートル（16フィート）の極端なセイシュが発生する可能性がある。

この効果は、海岸沿いのハリケーンによって引き起こされる高潮に似ていますが、セイシュ効果は湖全体でしばらくの間前後に振動を引き起こす可能性があります。1954年、ハリケーンヘイゼルの残骸がトロント近くのオンタリオ湖北西部の海岸線に沿って水を集め、大規模な洪水を引き起こし、その後南岸に沿って洪水を引き起こすセイシュを発生させました。

湖のセイシュは非常に急速に発生することがある。1995年7月13日、スペリオル湖で大規模なセイシュが発生し、15分以内に水位が3フィート（1メートル）低下した後再び上昇し、水が引いたときにいくつかのボートが係留索で桟橋からぶら下がったままになった。^[11] 1995年にスペリオル湖でセイシュを引き起こしたのと同じ嵐がヒューロン湖で同様の影響を及ぼし、ポートヒューロンの水位は2時間で6フィート（1.8メートル）変化した。^[12] 1954年6月26日、シカゴのミシガン湖で、10フィート（3.0メートル）のセイシュがシカゴのウォーターフロントを襲い、モントローズビーチとノースアベニュービーチの桟橋から8人の漁師が流され溺死した。^[13]

カリフォルニア州とネバダ州のタホ湖など、地震活動が活発な地域の湖は、セイシュの危険性が極めて高い。地質学的証拠によると、タホ湖の岸は先史時代にセイシュや高さ10メートル（33フィート）の津波に見舞われた可能性があり、地元の研究者は、この地域の緊急計画にこのリスクを考慮に入れるよう求めている。^[14]

地震によって生じるセイシュは、地震の震源地から数千マイル離れた場所でも観測される。プールは地震によるセイシュが特に発生しやすい。地面の揺れが小さな水域の共振周波数と一致することが多いためである。1994年にカリフォルニア州で発生したノースリッジ地震では、南カリフォルニア全域でプールが溢れた。 1964年にアラスカを襲った大規模な聖金曜日地震では、プエルトリコまで離れたプールでセイシュが発生した。 ^{[15] 1755年に}ポルトガルのリスボンを襲った地震も、さらに1,300マイル (2,100 km) 北にあるスコットランドのローモンド湖、ロング湖、カトリーン湖、ネス湖、^[16]およびスウェーデンの運河でセイシュを引き起こした。2004年のインド洋地震では、多くのインド州のほか、バングラデシュ、ネパール、タイ北部の水域でセイシュが発生した。^[17] 2005年のカシミール地震の際には、インドのウッタル・プラデーシュ州、タミル・ナードゥ州、西ベンガル州、およびバングラデシュの多くの場所で再びセイシュが観測された。^[18]

1950年のアッサム・チベット地震は、遠くはノルウェーやイングランド南部でもセイシュを発生させたことが知られている。インド亜大陸でセイシュを発生させたことが知られているその他の地震には、1803年のクマオン・バラハット、1819年のアッラー・ブンド、1842年の中央ベンガル、1905年のカングラ、1930年のドゥブリー、1934年のネパール・ビハール、2001年のブージ、2005年のニアス、2005年のテレサ島の地震がある。2010年2月27日のチリ地震では、ルイジアナ州ポンチャートレイン湖で高さ約0.5フィートのセイシュが発生した。2010年のシエラエルマヨール地震では、すぐにインターネット現象となった大規模なセイシュが発生した。^[19]

2011年に日本で発生した東北地方太平洋沖地震の際、ノルウェーのソグネフィヨルドでは少なくとも1.8メートル（6フィート）の静振が観測された。 ^{[20] [21]}

セイシュはアドリア海やバルト海などの海で観測されている。このため、それぞれヴェネツィアとサンクトペテルブルクが洪水に見舞われる。両都市はかつて湿地帯だった場所に建設されているからである。サンクトペテルブルクでは、秋になるとネヴァ川沿いでセイシュによる洪水がよく起こる。セイシュは北大西洋の低気圧が陸地に移動することで発生し、バルト海にサイクロン性の低気圧を引き起こす。サイクロンの低気圧により、事実上陸地のないバルト海に通常より多くの水が引き込まれる。サイクロンが内陸に進むにつれ、バルト海では波長が数百キロメートルにも及ぶ長い低周波セイシュ波が発生する。波が狭く浅いネヴァ湾に達すると、波高がさらに高まり、最終的にネヴァ川の堤防を洪水に陥れる。^[22]同様の現象はヴェネツィアでも観察されており、ヴェネツィア潟の3つの入り口を守るために設計された79個の可動式バリアのシステムであるMOSEプロジェクトが生まれました。

日本では、長崎湾でセイシュが観測されており、最も多いのは春である。1979年3月31日のセイシュ発生時には、長崎検潮所で水位が2.78メートル（9.1フィート）上昇したと記録された。湾全体の最大上昇は4.70メートル（15.4フィート）に達したと考えられている。長崎湾を含む九州西部のセイシュは、九州島の南を通過する低気圧によって引き起こされることが多い。^[23] 長崎湾のセイシュの周期は約30分から40分である。地元では、セイシュによって洪水が発生し、港湾施設が破壊され、漁業が損なわれた。そのため、セイシュは現地で「網引き」から「あびき」と呼ばれるようになった。これは「漁網を引き離す」という意味である。

場合によっては、津波は、その地域の地理的特性により、セイシュを引き起こすことがあります。たとえば、 1946 年にハワイを襲った津波では、波頭間の間隔は 15 分でした。ヒロ湾の自然共鳴周期は約 30 分です。つまり、2 波ごとに湾の位相が揃い、セイシュが生じたことになります。その結果、ヒロはハワイの他のどの場所よりも大きな被害を受け、津波とセイシュを合わせた高さは湾岸沿いで 26 フィート (7.9 メートル) に達し、市内だけで 96 人が死亡しました。セイシュ波は津波後も数日間続くことがあります。

潮汐によって発生する内部孤立波（ソリトン）は、プエルトリコのマグエイス島^{[24] [25] [26]} 、パラワン島のプエルト・プリンセサ^[27] 、スリランカのトリンコマリー湾^{[28] [29]} 、カナダ東部のファンディ湾 などで沿岸セイシュを励起する可能性がある。これらの地域ではセイシュが世界でも最も大きな潮汐変動を引き起こしている。^{[30]深海内部}波 によって沿岸セイシュが発生する力学的なメカニズムが存在する。これらの波は、棚波の切れ目で沿岸セイシュを励起するのに十分な電流を発生させることができる。^[31]

2023年9月、グリーンランドのディクソンフィヨルド付近で氷河の融解による大規模な地滑りが発生し、高さ約200メートル（660フィート）の巨大津波を引き起こした。 ^{[32] [33] [34]}その後、フィヨルド内で最大7メートル（23フィート）の高さの波が振動するセイシュが続いた。^[35]このセイシュは9日間続き、雪崩の規模の大きさとフィヨルドの細長い形状を反映している。この期間中、世界中で異常な地震反響が発生し、地震学者はその発生源を特定するまでしばらくの間困惑した。^{[32] [35] [36]}

セイシュは、水温躍層に沿って作用する、制限された水域の表面下でも観測される。^[37]

メリアンの公式と同様に、内部波の期待周期は次のように表される。^[38]

${\displaystyle T={\frac {2L}{c}}}$ と ${\displaystyle c^{2}=g{\frac {\rho _{2}-\rho _{1}}{\rho _{2}}}{\frac {h_{1}h_{2}}{h_{1}+h_{2}}}}$

ここで、Tは自然周期、Lは水域の長さ、成層によって分離された 2 つの層(例:表層水と深層水)の平均厚さ、これら 2 つの層の密度、g は重力加速度です。 ${\displaystyle h_{1},h_{2}}$${\displaystyle \rho _{1},\rho _{2}}$

傾斜した湖底をサーモクラインが上下に移動するにつれて、温度が急激に変化する「スワッシュゾーン」が形成され、^[39]魚の生息地に影響を及ぼす可能性があります。サーモクラインが傾斜した湖底を上昇すると、対流による転覆によって底生乱流を引き起こすこともありますが、下降するサーモクラインでは、湖底でより大きな成層と低い乱流が発生します。^{[40] [41]} 内部波は、傾斜した湖底で非線形内部波に退化することもあります。^[42]このような非線形波が湖底で砕けると、重要な乱流源となり、堆積物の再浮遊を引き起こす可能性があります^[43]

2022年9月19日、約1,500マイル（2,400キロ）離れたメキシコ西部でマグニチュード7.6の地震が発生した後、米国のデスバレー国立公園のデビルズホールで4フィート（1.2メートル）に達するセイシュが発生した。セイシュは2012年、2018年、2019年の強力な地震の後にも洞窟内で観測された。^[44]

技術者は、洪水防御施設（例：サンクトペテルブルクダム）、貯水池やダム（例：グランドクーリーダム）、飲料水貯水池、港湾、さらには使用済み核燃料貯蔵池の設計において、セイシュ現象を考慮している。構造物や砂浜システムは、高水位による被害に対して特に脆弱である。湿地は水位の小さな変動でも深刻な影響を受ける可能性があるため、過去および予測される水位変動は、あらゆる沿岸設計にとって重要なデータである。セイシュに関する情報は、高潮や潮汐変動とともに不可欠である。 ^[45]

セイシュの周期は、それが発生する盆地の大きさと深さによって決まる。入ってくる波列の周期が港の固有振動数に近い場合、各波がセイシュの強度を増幅し、その結果、港内の海は周囲の海に比べて荒れ、船舶の航行に支障をきたす可能性がある。例えば、ヴェネツィアの高潮位は、高潮、気圧上昇、セイシュの組み合わせの結果である。^{[45] [46]}

• クラポティス – 破断しない定在波パターン
• 地震工学 – 耐震構造の研究
• 悪天候用語（米国）  – 米国国立気象局が米国の悪天候を説明するために使用する用語
• 悪天候用語（カナダ）  – カナダ気象局が使用する悪天候関連の用語
• 湖の津波
• ビジャ・エペクエン – アルゼンチンの観光村
• ヴァヨントダム、イタリアの使われなくなった重力式アーチダム。1963 年に静振によりダムが崩落した。

• ジャクソン、JR ( 1833)。「湖の静穏について」。ロンドン王立地理学会誌。3 : 271–275。doi :10.2307/1797612。JSTOR  1797612。

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• 「セイシュ」 。ブリタニカ百科事典。 Vol. 24（第11版）。 1911年。

一般的な

• セイシュとは何ですか?
• Seiche。ブリタニカ百科事典。2004 年 1 月 24 日にブリタニカ百科事典プレミアム サービスから取得。
• セイシュ計算機
• スペリオル湖の大当たり: 静穏現象は水を動かすだけではない アーカイブ: 2011-09-28 ウェイバックマシン
• 五大湖の嵐の写真ギャラリー 静穏波、高潮、エッジ波 アーカイブ 2009-08-25ウェイバックマシンからNOAAより
• 同一の入射KdVソリトンの対に対するシェルフ応答

水生「モンスター」との関係

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