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  1. 地震・津波の知識
  2. コラム
  3. 新しい海底観測網の活用に向けた津波発生の基礎研究(齊藤竜彦)

 迅速かつ正確な津波予測のため、未だかつてない規模の海底観測網の設置が行われています(図1)。津波を引き起こす地震断層の真上にこれほどの観測網が設置されるのは世界初のことであり、これまでの研究は、この状況を想定していません。断層真上に設置される海底水圧計は、海底の隆起・沈降の影響を強く受け、津波波高を直接計測できません。従来は、隆起・沈降による水深変化を補正することで海底の水圧から波高を評価していましたが、本来ならば、津波発生のダイナミクスを考える必要があります(図2)。

図1

 図1 基盤地震観測網(青)と日本海溝海底地震津波観測網(赤)

 津波発生ダイナミクスは、少なくとも高橋(1942)の先駆的研究(海底変動による海面変動の変化)に遡ることができ、その数式表現が津波波源推定や伝播過程の応用研究で重要な役割を果たしてきました。しかし、海底圧力や海中流速の時空間変化の解は得られておらず、海底水圧計で津波を捉えようとする新しい海底観測網に、そのまま適用することはできません。この問題を解決するため、津波発生場の海底圧力や海中流速の時空間変化を含めた発生ダイナミクスを数式で表現しました。この解によると、海底が加速度的に隆起する場合には、ダイナミックな効果によって、海底圧力が水深変化以上に大きくなることが予測されます。断層から離れた点で行われる従来の観測では問題にはなりませんが、断層直上での津波監視技術を高度化するときには、注意すべき点です。

図2

図2 津波の発生。海底変動により海水が持ち上げられた後、重力によって崩れ、津波として伝播する。
海底が海水を加速度的に持ち上げると、持ち上げる水の重さ以上の力が海底に加わる。

 新しい観測網がもつポテンシャルを最大限に引き出すために、今あらためて、津波の発生に対する深い洞察が必要とされています。数理的に表現される津波と本当の津波の間には未だギャップがあります。謙虚に、継続的に、自然を理解しようとする姿勢が減災のために必要と考えています。


齊藤竜彦(さいとう・たつひこ) 齊藤竜彦(さいとう・たつひこ) 東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻博士課程後期修了。産業技術総合研究所、東京大学地震研究所を経て、現在は防災科学技術研究所に勤務。数理理論、データ解析、数値シミュレーションを活用し、波動現象の理解と防災への応用に取り組んでいる。

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