セイシュ(/ s eɪʃ /セイシュ)とは、閉鎖された、または部分的に閉鎖された水域で発生する定常波のことです。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、海などで観測されています。セイシュが発生するための重要な条件は、水域が少なくとも部分的に境界で囲まれており、定常波の形成が可能になることです。
この用語は、1890 年にスイスの水文学者フランソワ=アルフォンス・フォレルによって広められました。彼はレマン湖でこの現象を初めて科学的に観察した人物です。[ 1 ]この言葉は、この地域では高山湖の水位変動を表すために古くから使われていたようです。ウィルソン (1972) によると、[ 2 ] [ 3 ]このスイスフランス語の方言は、ラテン語のsiccusに由来し、「乾いた」という意味です。つまり、水が引くと砂浜が乾きます。フランス語のsecまたはsèche (乾いた) はラテン語に由来します。
港湾における静振は、風波とのサブハーモニック非線形波相互作用によって生じる長周期波または超低周波重力波によって引き起こされる可能性があり、これらの波は付随する風波よりも長い周期を持つ。[ 4 ]

静振は肉眼では感知できないことが多く、周期が非常に長いため、水面上のボートに乗っている観測者は静振が発生していることに気づかない場合がある。
この効果は、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における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、水が静水圧平衡状態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、水深に応じて速度が変化する衝撃波が水槽の全長を伝わります。この衝撃波は水槽の端で反射され、干渉を起こします。繰り返し反射されることで、垂直方向の動きを起こさない節(点)が1つ以上存在する定常波が形成されます。振動の周波数は、水槽の大きさ、深さ、形状、水温によって決まります。
静振の最長固有周期は、水域の基本共振に関連する周期であり、最長の定常波に対応します。囲まれた長方形の水域における表面静振の場合、これはメリアンの公式を使用して推定できます。[ 6 ] [ 7 ]
ここで、 Tは最長の自然周期、Lとhは水域の長さと平均水深、gは重力加速度である。[ 8 ]
さらに高次の高調波も観測される。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、といった具合である。
静振は湖と海の両方で観測されている。重要な条件は、定常波の形成を可能にするために水域が部分的に拘束されていることである。形状の規則性は必要なく、極めて不規則な形状の港湾でさえ、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る。
大きな湖では、低周波の周期的な静振がほぼ常に発生します。これらは通常、一般的な波のパターンに紛れて目立たないものですが、異常な静穏期には例外的に発生することがあります。港、湾、河口では、振幅が数センチメートル、周期が数分程度の小さな静振が発生しやすい傾向があります。
フランソワ=アルフォンス・フォレルによるレマン湖での初期の研究では、縦方向の周期は73分、横方向の静振の周期は約10分であることがわかった。[ 9 ]規則的な静振でよく知られているもう1つの湖は、ニュージーランドのワカティプ湖で、クイーンズタウンの水面の高さが27分周期で20センチメートル変化する。静振は半閉鎖海でも発生することがあり、北海では周期が約36時間の縦方向の静振が頻繁に発生する。

国立気象局は、0.6メートル(2フィート)以上の静振が発生する可能性が高い場合、五大湖の一部に低水位注意報を発令します。 [ 10 ]エリー湖は、水深が浅く、北東-南西軸に沿って細長く伸びているため、風による静振が特に発生しやすく、この軸はしばしば卓越風の方向と一致するため、風の吹き抜け距離が最大になります。これにより、湖の両端間で最大5メートル(16フィート)の極端な静振が発生する可能性があります。
その効果は、ハリケーンが沿岸部で引き起こすような高潮に似ているが、静振効果は湖面をしばらくの間、前後に振動させる可能性がある。1954年には、ハリケーン・ヘーゼルの残骸がトロント近郊のオンタリオ湖北西部の湖岸に水を溜め込み、広範囲にわたる洪水を引き起こし、その後、静振が発生して南岸にも洪水を引き起こした。
湖の静振は非常に速く発生することがあります。1995 年 7 月 13 日、スペリオル湖で発生した大規模な静振により、水位が 15 分以内に 1 メートル (3 フィート) 低下し、その後再び上昇し、水が引いたときに桟橋に係留ロープでぶら下がったままのボートがいくつかありました。[ 11 ] 1995 年のスペリオル湖の静振を引き起こしたのと同じ嵐のシステムがヒューロン湖でも同様の影響を与え、ポートヒューロンの水位が2 時間で1.8 メートル (6フィート)変化しました。[ 12 ] 1954 年 6 月 26 日、シカゴのミシガン湖で、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、シカゴのウォーターフロントを襲った3 メートル (10フィート)の静振によって流され、溺死しました。[ 13 ]
カリフォルニア州とネバダ州にまたがるタホ湖のような地震活動が活発な地域の湖は、静振による被害を受けやすい。地質学的証拠によれば、タホ湖の湖岸は先史時代に最大10メートル(33フィート)の高さの静振や津波に見舞われた可能性があり、地元の研究者たちは、この地域の緊急時計画にそのリスクを考慮に入れるよう求めている。[ 14 ]
地震によって発生する静振は、震源から数千マイル離れた場所でも観測されることがあります。地盤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、プールは特に地震による静振の影響を受けやすいです。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の水があふれました。 1964年にアラスカを襲った大規模なグッドフライデー地震では、遠くプエルトリコのプールでも静振が発生しました。[ 15 ] 1755年にポルトガルのリスボンを襲った地震では、さらに北に2,100キロメートル(1,300マイル)離れたスコットランドのロッホ・ロモンド、ロッホ・ロング、ロッホ・カトリン、ロッホ・ネス[ 16 ]やスウェーデンの運河でも静振が発生しました。2004年のインド洋地震では、インドの多くの州だけでなく、バングラデシュ、ネパール、タイ北部でも静振が発生しました。[ 17 ] 2005年のカシミール地震の際、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、そしてバングラデシュの多くの場所で再び静振が観測された。[ 18 ]
1950年のアッサム・チベット地震は、遠く離れたノルウェーやイングランド南部でも静振を発生させたことが知られています。インド亜大陸内またはその近辺で静振を発生させたことが知られている他の地震には、1803年のクマオン・バラハット地震、1819年のアラー・バンド地震、1842年の中央ベンガル地震、1905年のカングラ地震、 1930年のドゥブリ地震、 1934年のネパール・ビハール地震、2001年のブジ地震、2005年のニアス地震、2005年のテレサ島地震などがあります。2010年2月27日のチリ地震は、ルイジアナ州ポンチャートレイン湖で高さ約150ミリメートル(0.5フィート)の静振を発生させました。2010年のバハ・カリフォルニア地震は、インターネット現象となった大きな静振を発生させました。[ 19 ]
2011年の日本の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 ]
静振は、アドリア海やバルト海などの海域で観測されています。その結果、ヴェネツィアとサンクトペテルブルクはそれぞれ洪水に見舞われます。両都市はかつて湿地帯だった場所に建設されているためです。サンクトペテルブルクでは、秋になるとネヴァ川沿いで静振による洪水が頻繁に発生します。静振は、北大西洋の低気圧域が陸地に向かって移動し、バルト海に低気圧性低気圧を発生させることによって引き起こされます。低気圧性低気圧は、事実上陸しているバルト海に通常よりも多くの水を引き込みます。低気圧が内陸に進むにつれて、波長が数百キロメートルにも達する長くて低周波の静振波がバルト海に発生します。波が狭く浅いネヴァ湾に到達すると、波ははるかに高くなり、最終的にネヴァ川の堤防を浸水させます。[ 22 ]同様の現象はヴェネツィアでも見られ、ヴェネツィア潟の3つの入り口を保護するために設計された79の可動式バリアのシステムであるMOSEプロジェクトにつながった。
日本では、長崎湾で静振が観測されており、春に最も多く発生している。1979年3月31日の静振発生時には、長崎潮位観測所で2.78メートル(9.1フィート)の水位変動が記録された。湾全体の最大変動は4.70メートル(15.4フィート)に達したと考えられている。長崎湾を含む西九州の静振は、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 ]長崎湾の静振の周期は約30~40分である。局地的に、静振は洪水を引き起こし、港湾施設を破壊し、漁業に被害を与えてきた。そのため、静振を表す現地語は「あびき(あびき)」で、「網引き(あみびき)」は「漁網を引きずり去る」という意味である。
津波は、局地的な地理的特徴によって静振を引き起こすことがあります。例えば、 1946年にハワイを襲った津波は、波面の間隔が15分でした。ヒロ湾の自然共振周期は約30分です。つまり、2つおきの波が湾と同位相になり、静振が発生したのです。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、津波と静振が合わさった波は湾岸沿いで7.9メートル(26フィート)の高さに達し、市内だけで96人が死亡しました。静振波は津波の後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 で沿岸静振を励起する可能性がある。ファンディ湾では、静振が世界で最も高い潮汐変動を引き起こしている[ 30 ] 。深海内部波による沿岸静振の発生には力学的メカニズムが存在する。これらの波は、 沿岸静振を励起するのに十分な流れを大陸棚縁辺で生成することができる[ 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の氷河の融解による巨大な地滑りが、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)の波が振動する静振が発生した。 [ 35 ]この静振は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た。この期間中、世界中で異常な地震の反響が発生し、地震学者たち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 ]同様に、アラスカ南東部のトレーシー湾への大規模な地滑りの後、静振が発生し、高さ約481メートル(1573フィート)の巨大津波を引き起こしました[ 37 ]。静振による地震エネルギーは、世界中の地震計で約1日半にわたって測定されました。

静振は、水面下の水温躍層に沿って発生することも観測されている。[ 38 ]
メリアンの公式に倣って、内部波の期待周期は次のように表すことができます。[ 39 ]
ここで、Tは自然周期、Lは水域の長さ、成層によって隔てられた 2 つの層(例えば表水層と深水層)の平均厚さ、これら2つの同じ層の密度と、gは重力加速度です。
傾斜した湖底で水温躍層が上下に移動するにつれて、水温が急激に変化する「波打ち際」が形成され、[ 40 ]魚の生息環境に影響を与える可能性があります。傾斜した湖底で水温躍層が上昇すると、対流による転覆によって底生乱流が発生することもありますが、下降する水温躍層では、湖底で成層化が進み乱流は少なくなります。[ 41 ] [ 42 ]また、傾斜した湖底では、内部波が非線形内部波に退化することがあります。[ 43 ]このような非線形波が湖底で砕けると、乱流の重要な発生源となり、堆積物の再懸濁を引き起こす可能性があります。[ 44 ]
2022年9月19日、約1,500マイル(2,400キロメートル)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、米国デスバレー国立公園のデビルズホールで最大4フィート(1.2メートル)の静振が発生した。2012年、2018年、2019年の強い地震の後にも、この洞窟で静振が観測されている。[ 45 ]
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、静振現象を考慮します。構造物や砂浜・砂丘システムは、高水位による被害を受けやすいです。湿地は、わずかな水位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となります。静振、高潮、潮汐変動に関する情報は不可欠です。[ 46 ]
静振の周期は、それが発生する水域の大きさや深さによって決まります。もし、押し寄せる波列の周期が港の固有振動数と似ている場合、それぞれの波が静振の強度を増幅させ、港内の水面が周囲の海域よりも荒れ、船舶の航行に問題が生じる可能性があります。例えば、ベネチアの高潮位は、暴風雨による高潮、気圧による高潮、静振が組み合わさった結果です。[ 46 ] [ 47 ]
一般的な
水生「怪物」との関係