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高潮、高潮洪水、高潮、または高潮は、サイクロンなどの低気圧に伴って一般的に発生する沿岸洪水または津波のような水位上昇現象である。これは通常の潮位を超える水位の上昇として測定され、波は含まれない。[1]
高潮を引き起こす主な気象要因は、風速が長い距離にわたって水を海岸に向かって押し流すことです。 [ 2]高潮の激しさに影響を与えるその他の要因には、嵐の進路にある水域の浅さと向き、潮の満ち引きのタイミング、嵐による気圧の低下などがあります。
気候変動により異常気象が激化し海面が上昇するにつれ、高潮が沿岸住民にさらなる危険をもたらすことが予想されます。[3]地域社会や政府は、防潮堤などのハードインフラや海岸砂丘やマングローブなどのソフトインフラを構築し、沿岸の建設慣行を改善し、早期警報、教育、避難計画などの社会的戦略を構築することで適応することができます。[3]
力学
嵐の際の潮位の変化には少なくとも5つのプロセスが関与している可能性がある。[4]
直接的な風の影響
風の応力により、風下側の海岸では水位が上昇し、風上側の海岸では水位が下がる傾向にある、風向と呼ばれる現象が発生します。直感的には、これは嵐が流域の風の方向に水を流すことによって引き起こされます。強い表面風は、エクマン螺旋と呼ばれる効果により、風向に対して 45° の角度で表面流を引き起こします。エクマン螺旋の効果は水に垂直に広がるため、効果は深さに比例します。高潮は、天文潮汐と同じように湾に押し寄せます。[4]
大気圧の影響
熱帯低気圧の圧力効果により、外洋の水位は低気圧の地域では上昇し、高気圧の地域では低下します。上昇する水位は低気圧を打ち消すため、水面下の特定の平面での全圧は一定のままです。この効果は、気圧が1ミリバール(hPa) 低下するごとに海面が 10 mm (0.39 インチ) 上昇すると推定されています。 [4]たとえば、100 ミリバールの圧力低下を伴う大嵐では、圧力効果により水位が 1.0 m (3.3 フィート) 上昇すると予想されます。
地球の自転の影響
地球の自転はコリオリの力を引き起こし、北半球では海流を右に曲げ、南半球では左に曲げます。この曲げによって海流が海岸に対してより垂直に接触すると、波が増幅され、海流が海岸から離れる方向に曲がると、波が弱まる効果があります。[4]
波の影響
波は風によって直接動かされますが、嵐の風力による流れとは異なります。強力な風は、その移動方向に大きく強い波を巻き上げます。[4]これらの表面波は、開水域ではほとんど水を運びませんが、海岸近くでは大きな運搬の原因となる場合があります。波が海岸とほぼ平行な線で砕けると、かなりの量の水を海岸に向かって運びます。波が砕けると、海岸に向かって移動する水はかなりの勢いをもち、傾斜した海岸を平均水位線より上の高さまで流れ上がることがあります。その高さは、砕ける前の波の高さの 2 倍を超えることがあります。[5]
降雨効果
降雨の影響は主に河口で発生します。ハリケーンは、広い範囲で24時間あたり12インチ（300 mm）もの降雨量を降らせ、局地的にはより高い降雨密度をもたらします。その結果、表面流出により、小川や川がすぐに氾濫する可能性があります。これにより、海から押し寄せる嵐の水が河口に流れ込む雨水と出会うため、潮汐河口の先端付近の水位が上昇する可能性があります。[4]
海の深さと地形
上記のプロセスに加えて、海岸の高潮と波の高さは、海底と沿岸地域の形状と深さなどの地形上の水の流れによっても影響を受けます。海岸線に比較的近い深い水域を持つ狭い棚は、低い高潮を発生させますが、より高く強力な波を発生させる傾向があります。浅い水域を持つ広い棚は、比較的小さな波でより高い高潮を発生させる傾向があります。[6]
例えば、フロリダ州南東海岸のパームビーチでは、水深は沖合3kmで91メートル（299フィート）、沖合7kmで180メートル（590フィート）に達する。これは比較的急峻で深いため、高潮はそれほど大きくないが、波はフロリダ西海岸に比べて大きい。[7]対照的に、フロリダのメキシコ湾側では、フロリディアン台地の端が沖合160km以上も離れていることがある。フロリダキーズと本土の間にあるフロリダ湾は非常に浅く、水深は0.3メートル（0.98フィート）から2メートル（6.6フィート）である。[8]これらの浅い地域では、波は小さくても高潮の影響を受けやすい。他の浅い地域には、メキシコ湾沿岸の大部分とベンガル湾がある。
この違いは、高潮がどの程度の範囲で消散できるかによる。水深が深いほど、消散する範囲が広く、高潮はハリケーンから離れて下方に消散する。浅く緩やかな傾斜の棚では、高潮が消散する余地が少なく、ハリケーンの風力によって陸に押し流される。[6]
陸地表面の地形は高潮の範囲を左右するもう一つの重要な要素である。海抜数メートル未満の土地がある地域は、高潮による浸水の危険が特に高い。[4]
嵐の大きさ
嵐の大きさも高潮の高さに影響します。これは嵐の面積が周囲の長さに比例しないためです。嵐の直径が2倍になると、周囲の長さも2倍になりますが、面積は4倍になります。高潮が消散する周囲の長さが比例して小さくなるため、高潮の高さは高くなります。[9]
温帯低気圧
熱帯低気圧と同様に、温帯低気圧は沖合の水位上昇を引き起こします。しかし、ほとんどの熱帯低気圧の高潮とは異なり、温帯低気圧はシステムによっては、より長い期間にわたって広い範囲で水位上昇を引き起こす可能性があります。[10]
北米では、太平洋沿岸とアラスカ沿岸、および大西洋沿岸の北緯31度以北で温帯高潮が発生する可能性がある。海氷のある沿岸では「氷津波」が発生し、内陸部に甚大な被害をもたらす可能性がある。 [11]温帯高潮は、主に冬季に温帯低気圧が沿岸部に影響を与えるときに、メキシコ湾沿岸のさらに南でも発生する可能性がある。 1993年の世紀の嵐がその一例である。[12]
2009年11月9日から13日は、米国東海岸で重大な温帯高潮が発生した日であり、ハリケーン・アイダの残骸が米国南東部沖で北東風に発達した。この間、低気圧の中心の北縁に沿って東からの風が数日間吹き、チェサピーク湾などの地域に水が流入した。湾に流れ込む陸からの風と淡水の雨によって河口内に水が絶えず溜まったため、チェサピーク全域の多くの地域で水位が大幅に上昇し、数日間、平年より8フィート（2.4メートル）も高かった。多くの場所で、水位は記録をわずか0.1フィート（3センチメートル）下回った。[13]
サージの測定
潮位上昇は、予測潮位と観測された水位上昇の差として沿岸の潮位観測所で直接測定できます。[14]潮位上昇を測定する別の方法は、接近する熱帯低気圧の直前の海岸線に沿って圧力トランスデューサーを配置することです。これは、2005 年のハリケーン リタで初めてテストされました。 [15]この種のセンサーは、水没する場所に設置でき、その上の水位を正確に測定できます。[16]
サイクロンによる高潮が引いた後、測量士のチームが厳密かつ詳細なプロセスで高潮位標(HWM) を陸上にマッピングします。このプロセスには、高潮位標の写真と説明文の記録が含まれます。高潮位標は、暴風雨による洪水の位置と高さを示します。高潮位標を分析すると、水位のさまざまな要素を分解して高潮位に起因する部分を特定できる場合、その標は高潮位標に分類できます。そうでない場合は、高潮位標に分類されます。陸上の高潮位標は、垂直基準(参照座標系) を参照します。評価中、高潮位標は標の信頼性に基づいて 4 つのカテゴリに分類されます。米国では、高潮位標が「優秀」と評価されたものだけが、国立ハリケーン センターによる暴風雨後の高潮位標の分析に使用されます。[17]
高潮と高潮の測定には、2 つの異なる測定法が用いられます。高潮は、測地鉛直基準面 ( NGVD 29またはNAVD 88 ) を使用して測定されます。高潮は、潮汐によって引き起こされる通常の動きによって予測される以上の水位上昇と定義されるため、高潮は潮汐予測を使用して測定されます。潮汐予測はよく知られており、高潮の影響を受ける地域ではゆっくりとしか変化しないという仮定に基づいています。潮汐は局所的な現象であるため、高潮は近くの潮位観測所との関係でのみ測定できます。観測所の潮位ベンチマーク情報は、測地鉛直基準面からその場所の平均海面 (MSL)への変換を提供し、潮汐予測を差し引くと、通常の水位を超える高潮の高さが得られます。[14] [17]
スロッシュ
米国立ハリケーンセンターは、ハリケーンによる海上、湖上、陸上の高潮の略称である SLOSH モデルを使用して高潮を予報しています。このモデルの精度は 20 パーセント以内です。[18] SLOSH の入力には、熱帯低気圧の中心気圧、嵐の大きさ、サイクロンの前進運動、進路、最大持続風速が含まれます。SLOSH 盆地と呼ばれる定義済みグリッドでは、地域の地形、湾や川の方向、海底の深さ、天文潮汐、およびその他の物理的特徴が考慮されます。重複する SLOSH 盆地は、米国本土の南部および東部の海岸線に対して定義されています[19]嵐のシミュレーションによっては、複数の SLOSH 盆地を使用するものもあります。たとえば、ハリケーン カトリーナの SLOSH モデル実行では、メキシコ湾北部の上陸地点として、ポンチャートレイン湖/ニューオーリンズ盆地とミシシッピ湾盆地の両方を使用しました。モデル実行の最終出力には、各場所で発生した最大水エンベロープ (MEOW) が表示されます。
進路や予報の不確実性を考慮するため、通常は入力パラメータを変えてモデルを複数回実行し、MOM（最大値の中の最大値）のマップを作成する。[20]ハリケーン避難研究では、地域の代表的な進路を持ち、強度、目の直径、速度が異なる一連の嵐をモデル化して、熱帯低気圧発生時の最悪の水位を算出する。これらの研究の結果は通常、数千回のSLOSH実行から生成される。これらの研究は、連邦緊急事態管理庁（FEMA）との契約に基づき、米国陸軍工兵隊がいくつかの州を対象に実施しており、ハリケーン避難研究（HES）ウェブサイトで公開されている。[21]これらには、郡内の各地域で洪水を引き起こすハリケーンの最小カテゴリーを識別するために色分けされた沿岸郡の地図が含まれている。[22]
影響
高潮はサイクロンの一部として、重大な財産被害と人命損失の原因となります。高潮は道路などの建設されたインフラを破壊し、基礎や建物の構造を弱めます。[1]
河口や沿岸地域での予期せぬ洪水は、人々の備えを怠り、人命の損失を招く可能性があります。記録上最も死者を出した高潮は、1970年のボラサイクロンです。[23]
さらに、高潮は他のプロセスを通じて人間が利用している土地を引き起こしたり、変化させたりし、土壌の肥沃度を損ない、塩水の浸入を増加させ、野生生物の生息地を破壊し、人間の貯蔵庫からの化学物質やその他の汚染物質を拡散させる可能性があります。[1]
緩和
気象調査ではハリケーンや暴風雨について警告しているが、沿岸洪水の危険性が特に高い地域では、特定の高潮警報が出されている。これらは、例えばオランダ、 [ 24]、 スペイン、[25] [26]、米国、[27] [28]、英国で実施されている。[29]同様に、沿岸地域のコミュニティを教育し、地域の避難計画を策定することで、人々への相対的な影響を軽減することができる。[30]
1953 年の北海洪水後に導入された予防策は、ダムと高潮防壁 (防潮堤) の建設である。[要出典]これらは開いており、自由に通行できるが、陸地が高潮の脅威にさらされると閉じる。主な高潮防壁としては、デルタ ワークスプロジェクトの一部であるオランダのオースタースヘルデケリングとマースラントケリング、ロンドンを守るテムズ バリア、ロシアのサンクトペテルブルク ダムがある。
オランダで実施されているもう一つの近代的な開発は、垂直の支柱で位置を固定した浮体構造物を備えた湿地の端に住宅コミュニティを作ることです。[31]このような湿地は、堤防が大きな高潮の侵入を防ぐことを条件に、構造物に損傷を与えることなく流出水や高潮を収容し、やや高い低地にある従来の構造物を保護するために使用されます。
その他のソフトな適応方法としては、直接的な洪水を避けるために構造物を高く変更すること[32]や、マングローブや砂丘などの自然保護を増やすことなどが挙げられます[33]。
本土地域では、高潮は陸側から接近するよりも海側から襲来する方が脅威となる。[34]
逆潮
高潮の前に海岸から水が吸い上げられることもあります。これは2017年にフロリダ西部の海岸で起こったケースで、ハリケーン・イルマが上陸する直前に起こり、通常は水面下にある土地が露出しました。[35]この現象は逆高潮、[36]または負の高潮として知られています。[37]
歴史的な高潮
記録上最も死者を出した高潮は1970年のボーラサイクロンで、ベンガル湾一帯で最大50万人が死亡した。ベンガル湾の低地沿岸は特に熱帯低気圧による高潮の影響を受けやすい。[38] 21世紀で最悪の高潮はサイクロン・ナルギスによるもので、2008年5月にミャンマーで13万8千人以上が死亡した。今世紀で次に死者を出した高潮は台風ハイヤン（ヨランダ）によるもので、 2013年にフィリピン中部で6千人以上が死亡した。[39] [40] [41]経済損失は140億ドル（米ドル）と推定される。[42]
1900年にテキサス州ガルベストンを襲ったカテゴリー4のハリケーンであるガルベストンハリケーンは、壊滅的な高潮を沿岸にもたらした。6,000人から12,000人が死亡し、米国を襲った史上最悪の自然災害となった。 [43]
歴史上記録されている最も高い高潮は、1899年のサイクロン・マヒナによってオーストラリアのバサースト湾で発生したもので、高さは44フィート（13.41メートル）近くに達したと推定されているが、2000年に発表された研究では、その大部分は沿岸の急峻な地形による波の遡上であると結論付けられている。[44]しかし、この高潮の多くはマヒナの極端な強さによるものである可能性が高い。なぜなら、コンピューターモデルでは、記録された高潮を生み出すには880ミリバール（26 inHg）の強さ（嵐で記録された最低圧力と同じ強さ）が必要だったからである。[45]米国では、 2005年8月29日のハリケーン・カトリーナによって発生した史上最大の高潮の一つで、ミシシッピ州南部で最大28フィート（8.53メートル）を超える高潮が発生し、パス・クリスチャンでは高潮の高さが27.8フィート（8.47メートル）に達した。[46] [47]この同じ地域では、1969年のハリケーン・カミーユによっても記録的な高潮が発生し、パス・クリスチャンで高潮の高さが24.6フィート（7.50メートル）に達した。[48 ] 2012年10月のハリケーン・サンディではニューヨーク市で14フィート（4.27メートル）の高潮が発生した。[49]
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、高潮に関連するメディアがあります。
- 欧州宇宙機関のストームサージプロジェクトのホームページは、2021年5月3日にWayback Machineにアーカイブされています。
- バングラデシュの災害に関するデータは、Wayback MachineでNIRAPAD 災害対応組織から入手できます (2007 年 9 月 29 日アーカイブ)。
- NOAA NWS 国立ハリケーンセンターの高潮ページ
- 1953 年イギリス東海岸洪水 ( Wayback Machineより) (2009 年 2 月 2 日アーカイブ)
- DeltaWorks.Org は、Wayback Machineで 2019 年 5 月 2 日にアーカイブされました。1953年の北海洪水には、画像、ビデオ、アニメーションが含まれています。
- 英国の高潮モデル出力と国立潮位・海面施設からのリアルタイム潮位計情報