都市型洪水

都市洪水の一般的な原因の多くは、高潮、豪雨、河川の氾濫などであり、気候変動が激化し、海面や河川の水位が上昇するにつれて、その頻度と深刻度が増加すると予想されています。^{[ 7 ]}特に、不規則な降雨パターンは、内水洪水（都市部での過剰な降雨は既存の排水システムや透水性の地域では十分に吸収できないため）と河川洪水（河川での過剰な降雨は、発生場所または下流の河川経路に沿って洪水や氾濫を引き起こす可能性があるため）の両方の頻度と深刻度を増加させると予想されています。ハリケーンやその他の種類の熱帯低気圧を含む極端な暴風雨の深刻度も増加すると予想されています。^{[ 8 ]}さらに、都市部の開発が進むにつれて、気候変動に関連する洪水にさらされる可能性のある土地の面積が大幅に増加すると予想されています。^{[ 9 ]}

沿岸都市は、海面上昇と降雨強度の増加によって特に影響を受ける可能性がある。^{[ 3 ]： 925}

IPCCは、経済的影響に関する現在の研究を次のように要約しています（2022年時点）：「都市部における将来の地表水洪水に伴う経済的リスクは相当なものである。」^{[ 3 ]： 925}これは、都市システムと気候の動的な相互作用の一部として説明されています。^{[ 3 ]： 922}

都市部の洪水は経済的に大きな影響を及ぼします。米国では、業界の専門家は、地下室が浸水すると不動産価値が10～25%低下し、住宅を購入しない主な理由の一つとして挙げられると推定しています。^{[ 15 ]}米国連邦緊急事態管理庁（FEMA）によると、小規模企業の約40%は洪水災害の後、営業を再開することはありません。^{[ 16 ]}英国では、都市部の洪水による損失はイングランドとウェールズで年間2億7000万ポンドと推定されており、8万戸の住宅が危険にさらされています。^{[ 17 ]}

イリノイ州クック郡の調査によると、2007年から2011年までの5年間で、郡の郵便番号の96%にわたって17万7000件の物的損害保険請求が行われたことが判明しました。これは、郡内の6軒に1軒の物件が請求を行ったことに相当します。請求1件あたりの平均支払額は、すべての種類の請求で3,733ドルで、調査対象となった5年間の請求総額は6億6000万ドルに達しました。^{[ 15 ]}

都市部の洪水は広範囲にわたるサプライチェーンの問題を引き起こす可能性があり、^{[ 18 ] [ 19 ]}商品やサービスの供給に大きな支障をきたし、企業に経済的損失をもたらす可能性があります。

1961年から2020年の間に、約10,000件の症例が報告され、130万人が死亡し、少なくとも3兆3,000億ドルの経済的損失が発生しました。これは、1秒あたり約1,800ドルの損失率に相当します。平均すると、過去60年間の世界全体の報告された死亡者数は年間約23,000人で、24分に1人の死亡率に相当します。^{[ 20 ]}

洪水モデリングは、多くの場合、非常に局所的な方法で行われ、個々の自治体向けに水文モデルが作成され、建物、インフラ、植生、土地利用、排水システムに関する詳細が組み込まれます。^{[ 21 ]}このような局所的なモデリングは、特に過去のデータと組み合わせると、洪水発生時にどの特定の場所（例えば、道路や交差点）が最も影響を受けるかを予測するのに非常に役立ち、地域のニーズに特化した効果的な緩和システムを設計するのに役立ちます。

洪水現象が何世紀にもわたって発生しているにもかかわらず、都市環境における洪水流は比較的最近になって調査されるようになった。^{[ 22 ]}一部の研究者は都市部における貯留効果について言及している。いくつかの研究では、暴風雨時の道路における流れのパターンと再分配、および洪水モデリングの観点からの意味について調査した。^{[ 23 ]}最近の研究では、浸水地域における個人の安全な避難基準を検討した。^{[ 24 ]}しかし、 2010年から2011年のクイーンズランド洪水時の最近の現地測定では、流速、水深、または比運動量のみに基づく基準では、流速と水深の変動によって引き起こされる危険を考慮できないことが示された。^{[ 22 ]}これらの考察は、流れの動きによって巻き込まれる大きな瓦礫に関連するリスクをさらに無視している。^{[ 24 ]}

曲線番号 (CN) 降雨流出モデルは広く採用されています。しかし、世界中で一貫して流出結果を予測できないことが繰り返し報告されています。既存の先行水分条件の概念とは異なり、最近の研究の 1 つは、推論統計のガイダンスの下で、さまざまな流域の飽和条件に応じてモデルを較正するために、簡潔な曲線番号流出予測の基本フレームワークを維持しました。この研究はまた、既存の CN 流出予測モデルは再較正なしでは統計的に有意ではないことを示しました。CN 流出予測モデルは、都市の鉄砲水予測のために地域の降雨流出データセットに従って較正できます。^{[ 20 ]}

都市環境において、洪水浸水域を予測するには、不浸透性表面、道路網、および構築されたインフラストラクチャを横断する非常に複雑な表面流路を解明する必要があります。CREST-iMAP ^{[ 25 ]}や Inunda ^{[ 26 ]}などの 2 次元 (2D) 結合水文水理モデルは、初期の降雨流出生成プロセスと、結果として生じる表面水の物理的な流路を同時にシミュレートすることで、これらのダイナミクスに対応します。特定の流域出口での河川流量を推定するスタンドアロンの水文モデルや、事前に計算された流量境界条件を必要とする純粋な水理モデルとは異なり、結合フレームワークは、陸域水収支方程式と地表流方程式の間でデータを動的に交換します。この統合アプローチにより、高解像度の洪水浸水域マッピングが可能になり、都市の鉄砲水イベントに特徴的な急速な蓄積と分散した地表流経路を表現できます。

一方、気候変動の影響のモデリングは、多くの場合、「トップダウン」のグローバルな視点から行われます。これらのモデルは、地球温暖化の世界的な影響を予測したり、大規模な影響についての意識を高めたりするのに役立つ可能性がありますが、その空間解像度は25  km以上に制限されていることが多く、街路単位で気候変動の影響を軽減する地方計画担当者にとってはあまり役に立ちません。^{[ 27 ]}

地域的な水文モデリングと大規模な気候モデリングの統合を提唱する人もいる。このような統合によって、両方のモデリング形式の利点を同時に実現でき、気候変動による洪水をモデリングすることで、計画担当者が地域レベルで洪水を緩和するための具体的な戦略を設計できる可能性が生まれると主張している。^{[ 28 ]}

科学者たちは気候変動シナリオと都市洪水への影響を調査し、次のような結果を得ました。「例えば英国では、予測される2～4℃の温暖化シナリオでは、地表水による年間被害額が6,000万～2億ポンド増加する可能性があります。適応策の強化は2℃のシナリオまでは洪水を管理できますが、それ以上のシナリオでは不十分です。」^{[ 3 ]： 926}

都市部の洪水対策の伝統的な戦略の一つは、グレーインフラの構築です。グレーインフラとは、ダムや防潮堤など、従来コンクリートやその他の不浸透性材料で建設され、水の流れを阻止するように設計されたインフラのことです。グレーインフラは洪水による被害を防ぐのに効果的であり^{[ 31 ]}、経済的にも価値があるものの^{[ 32 ]}、気候変動によって洪水の強度と頻度が増加するにつれて、グレーインフラは将来的に都市部における洪水の影響を防ぐ効果が薄れる可能性があると示唆するモデルもあります^{[ 33 ] 。}

グレーインフラの代替案としてグリーンインフラがあり、これは雨水が降った場所またはその近くで雨水を吸収・貯留するための戦略の集合体を指します。グリーンインフラには、多くの種類の植生、透水性表面を備えた広いオープンスペース、さらには雨水収集装置などが含まれます。^{[ 34 ]}グリーンインフラは、都市部の洪水被害を軽減するための効果的かつ費用対効果の高い方法となる可能性があります。^{[ 35 ]}グリーンインフラの利用例としては、「スポンジシティ」という概念があります。^{[ 36 ]}

都市部の洪水対策として一般的に用いられる方法の一つは、雨水を道路や商業施設から適切な貯水・排水区域へ運ぶ都市排水システムです。都市排水システムは自治体が洪水を管理するのに役立ち、人口増加や都市域の拡大に合わせて規模を拡大できますが、気候変動による将来の洪水増加を緩和するには十分ではない可能性があります。^{[ 37 ]}

持続可能な排水システム（SuDS ^{[ 38 ]} SUDS ^{[ 39 ] [ 40 ]}または持続可能な都市排水システム^{[ 41 ]}とも呼ばれる）は、現代の排水システムを自然の水プロセスに合わせることを目的とした一連の水管理手法であり、より大きなグリーンインフラ戦略の一部です。^{[ 42 ]} SuDS の取り組みにより、都市排水システムは、高潮の溢流、土壌浸透、生物ろ過などの自然の水循環の要素とより適合するようになります。これらの取り組みは、人間の開発が自然の水循環に及ぼしてきた、または及ぼす可能性のある影響、特に地表流出と水質汚染の傾向を軽減することを目的としています。^{[ 43 ]}

近年、都市開発が自然環境に与える影響についての理解が深まり、気候変動や持続可能性への関心が高まるにつれ、SuDS（持続可能な都市排水システム）が普及してきました。SuDSでは、都市排水システムを敷地内の自然排水システムにできるだけ効率的かつ迅速に統合するために、自然の特徴を模倣した人工構造物がよく使用されます。SUDSインフラは、ニューカッスル・アポン・タインのブルーグリーンシティ実証プロジェクトの大きな部分を占めています。^{[ 44 ]}

洪水管理においては、ある地域における透水性表面と不透水性表面の比率が重要であるため、土地利用や、異なる目的/用途タイプに割り当てられた土地の割合を理解し、変更することが洪水管理計画において重要である。^{[ 45 ] [ 46 ]}特に、開放された植生空間に充てられる土地の割合を増やすことは、雨水流出の吸収および貯留エリアを提供するのに役立つ可能性がある。^{[ 47 ]}これらのエリアは、公園やゴルフコースなどの既存の都市アメニティと統合できることが多い。都市部の透水性表面の割合を増やすこと（例えば、緑の壁や屋上を植えたり、代替の透水性建築材料を使用したりすること）も、気候変動に関連した洪水イベントのリスクを軽減するのに役立つ。^{[ 48 ] [ 49 ]}

• 世界各地の洪水一覧
• アフリカ：アフリカの洪水
• オーストラリア：オーストラリアの洪水
• オランダ：オランダの洪水
• アメリカ合衆国：アメリカ合衆国における洪水の一覧
• 北海：北海の高潮
• 中国：中国での洪水

米国で最もよく知られている危険にさらされている都市の1つはニューオーリンズです。沿岸に位置し標高が低いため、この都市はサイクロンやハリケーンなどの熱帯暴風雨による洪水に見舞われやすく、海面水位や暴風雨の頻度の変化に特に脆弱です。2005年のハリケーン・カトリーナは1800人以上の死者と1700億ドルの損害をもたらしました。^{[ 52 ]}カトリーナの後、気候変動を念頭に置いて追加の洪水対策が構築されました。これらの対策は、ハリケーン・アイダなどのその後の異常気象による被害を軽減するのに効果的であることが証明されています。^{[ 53 ]}

2021年の夏、ハリケーン・アンリとアイダは、米国東海岸沿いの多くの都市で深刻な洪水を引き起こしました。^{[ 54 ] [ 55 ]}特にニューヨーク市では記録的な降雨量となり、将来起こりうる洪水に備えて市が追加の洪水対策を実施すべきかどうかという疑問が多くの人々の間で持ち上がりました。^{[ 56 ]} 2021年9月、ニューヨーク市長室は新たな降雨対策計画を発表しました。^{[ 57 ]}