風水害と対策 寺尾　徹（香川大学教育学部）

今日のお話 日本の気候と国土の特徴と風水害 災害をもたらす大気現象 水防活動 台風による災害の特徴 豪雪と高層天気図 「第18講：風水害と対策」に対応 日本の気候と国土の特徴と風水害 災害をもたらす大気現象 台風による災害の特徴 豪雪と高層天気図 発達した積乱雲群がもたらす災害の特徴 異常気象をもたらす熱帯の海の変動 地球温暖化とその影響 水防活動 http://rfweb.ed.kagawa-u.ac.jp/disaster/ にプレゼンを置きました。

Section 1 日本の国土の特徴と 風水害

風土の特徴と風水害 豪雨と被害の分布が物語るもの 地域の特徴を押さえた災害理解と対策 季節のサイクルと災害 早明浦ダムに見る季節性

過去30年間の50mm/hを超える強雨の回数 最高回数は繁藤の55回 佐々(2010)

降水量と災害 災害は降水強度だけで決まるものではない 例：山陽・四国地方各県の床下浸水 降水量の大小と水害被害の多さとは直接対応しない 1962-2005年

災害事例：2004年台風23号 最も多くの犠牲者を出したのはどの県か？ 降水量上位５位は、徳島県、愛媛県、高知県、大 分県、宮崎県 台風0423による降水量 県 数 １ 兵庫 23 ２ 京都 15 ３ 香川 10 ４ 岐阜 8 ５ 岡山 7 ６ 高知

世界にはもっと極端な例が・・ わずかな雨(?)で大災害 インドラダック地方 異常な大雨(?)が日常茶飯事 インドメガラヤ地方

わずか20mmの雨で大規模な土砂災害 インド北部・ラダック地区, 2010年8月6日ころ 数百名の死者行方不明者 谷田貝ら(2012)

普通に毎日100mmの雨が降る地域 インド北東部メガラヤ州Cherrapunjee, 2004年の日雨量

世界にはもっと極端な例が・・ わずかな雨(?)で大災害 インドラダック地方 異常な大雨(?)が日常茶飯事 インドメガラヤ地方 わずかな雨(?)で大災害 インドラダック地方 異常な大雨(?)が日常茶飯事 インドメガラヤ地方 現地にとっては決して 「わずかな雨」では ありません 現地にとっては決して 「異常な大雨」では ありません

『日本の水資源 平成21年版』, 国土交通省水資源部, 2009 高松市の主な渇水事例 それでも多い渇水事例 香川用水の利用開始(1974年)以降も起こっている 最近増加している？ 年 給水制限期間 日数 1973 7/13 – 9/8 58日間 1990 8/ 2 – 8/24 23日間 1994 7/11 – 9/30 67日間 1998 9/7 – 9/24 18日間 2005 6/22 – 9/7 78日間 2007 5/24 – 7/14 52日間 2008 7/25-11/25 124日間 高松砂漠 列島渇水 『日本の水資源　平成21年版』, 国土交通省水資源部, 2009

『日本の水資源 平成21年版』, 国土交通省水資源部, 2009 渇水と降水量・ダムの貯水量 ５月下旬以降深刻化する渇水 農業用水への利用が６月以降増加するため 香川用水もその一部 ６月以降の降水量の変動に着目 『日本の水資源　平成21年版』, 国土交通省水資源部, 2009

「香川用水のあらまし」水資源気候香川用水総合事業所パンフレットより 香川用水の利用の季節変化 「香川用水のあらまし」水資源気候香川用水総合事業所パンフレットより

地域の特徴をとらえた対策を 日本の特徴：大きな地域差・季節差 降水量や風速だけで決まらない被害 地域の特徴に強く関連する風水害 南北に伸びた細長い国土 はっきりとした四季を持つ 河川の流量格差が大きい 降水量や風速だけで決まらない被害 それぞれの地域の特性に依存する 地域の特徴に強く関連する風水害 都市型水害 局地的な気象現象に起因する風水害 地域の特徴をとらえた対策を 地域社会の特徴をとらえた対策が求められる 地域の経験に学ぶことが大切

Section 2 災害をもたらす大気現象

台風と熱帯低気圧 台風の特徴と防災上注意すべき点について バングラデシュの事例から 台風による風と雨の特徴 高潮被害の理解 被害と対策の関係について考える 台風による風と雨の特徴

台風と熱帯低気圧の定義 低気圧には2種類 台風と熱帯低気圧 温帯低気圧 熱帯低気圧 熱帯や亜熱帯の海洋上で発生 熱帯低気圧 熱帯や亜熱帯の海洋上で発生 台風と熱帯低気圧 西部北太平洋に発生する熱帯低気圧 最大風速17m/s以上 熱帯低気圧の経路を重ねて表示したもの 一般気象学第2版

水蒸気の隠し持つエネルギー 水は熱すると蒸発して水蒸気になる→ 水蒸気はエネルギーを隠し持って移動 水に戻るとき隠しエネルギーを放出→ 周りの空気を暖める 潜熱

台風の構造とエネルギー源 暖かい海面が重要 海が温かいと急速に発達 陸地では衰弱 暖かい空気 潜熱 低い気圧・強い風

風速と台風 台風の風・強風域・暴風域 北半球では反時計回り 台風の強さ 中心付近の最大風速 暴風域 平均風速25m/s以上 階級 最大風速 強い 33～44m/s 非常に強い 44～54m/s 猛烈な 54m/s以上 台風の風・強風域・暴風域 北半球では反時計回り 台風の強さ 中心付近の最大風速 暴風域 平均風速25m/s以上 強風域 平均風速15m/s以上 階級 強風域半径 大型 500～800km 超大型 800km以上 気象庁HPより

台風の進路と風 台風を流す大規模な風 台風の進路と速度 貿易風（熱帯） 太平洋高気圧縁辺の南風 偏西風 はじめ西へ進む 太平洋高気圧の縁を北へ 偏西風に流される →加速、時に温帯低気圧化 真夏の「迷走台風」

台風に伴う風の特性 中心に近いほど風が強い 中心付近には風の弱い領域（眼）がある 右半円（東側）で強い傾向がある 中心通過後の吹き返し 「危険半円」 理由は後で

風と風速 風速とは何か 平均風速25m/sの世界 最大瞬間風速は平均風速の1.5～3倍！ 風の強さ＝空気の移動速度 平均風速 前10分間の平均値 最大瞬間風速 3秒間ごとの値、その最大値 平均風速25m/sの世界 25m/sとは、1秒間に空気が25m進むこと 時速90kmの自動車の屋根に乗っているのとほぼ 同じ力を受ける 最大瞬間風速は平均風速の1.5～3倍！ 外出は控えよう

インド洋のサイクロン サイクロンとは 熱帯低気圧のうち、北インド洋などで発生し、基 準まで発達したものをサイクロンと呼ぶ 台風やハリケーンのなかま Hayashi (2008)

バングラデシュのサイクロン被害 甚大な被害 最大の原因は高潮災害 寺尾 (2008) 桂ら (1992)

海岸線を襲った高潮 高潮高の推定計算結果（Chittagong） 5mの高潮 満潮時と重なる 桂ら (1992)

サイクロンの経路と湾の形状 Kutubdia Hatia 高潮高 3.8m 高潮高 4.7m Hatia Kutubdia 湾とサイクロンの位置関係に着目 桂ら (1992)

高潮と吹き寄せ効果 台風の右側は危険半円 風の合成の効果 台風の反時計回りの風 ＋台風を流す風 吹き寄せ効果 湾と台風の進路

高潮と吸い上げ効果 熱帯低気圧は中心気圧が低く、海面が上昇す る 1hPaの気圧低下につき約1cmの割合 吸い上げ効果 桂ら (1992)

波と高潮の違い 波 高潮

参考：伊勢湾台風のコース 伊勢湾台風の強さ とコース、地形の 特徴から、名古屋 付近における高潮 被害が激甚化した。 危険半円 吸い上げ効果 宮澤(1999)

サイクロンの経路と高潮被害 Kutubdia Hatia 参考：名古屋市南区(伊勢湾台風) 高潮高 3.8m 死亡率 18.9% 19,133/101,118 Hatia 高潮高 4.7m 死亡率 1.0% 2,956/300,819 参考：名古屋市南区(伊勢湾台風) 死亡率 1.0% 1,417/146,500 Hatia Kutubdia まさに危険半円 桂ら (1992)

高潮高と死亡率の関係 自然的要因だけに解消さ れない被害状況の違い 高潮の規模とリスクの関 係 災害拡大の要因は？ 地域による大きな差異 何がこの違いを作ったか 災害拡大の要因は？ 桂ら (1992)

サイクロンシェルター Kutubdia Hatia 対策の意義は明白 前回の高潮被害が1897年 重点建設地域ではなかった 12基のシェルター完成 対策の意義は明白

気象学と防災体制 サイクロンの襲来は予測していた(桂ら, 1992) 気象観測の成果を生かす防災体制 インドの人工衛星からの雲画像は得られなかった が、日本や米国の雲画像は入手していて、サイク ロンが迫っていることは認識していた。 海岸沿いのレーダーシステムは稼働していて、 データがダッカに転送できない問題はありつつも、 サイクロンの襲来は認識していた。 気象観測の成果を生かす防災体制 原因はむしろ社会の防災体制にあった シェルターの問題・情報伝達の問題

再び襲来したサイクロン サイクロンSidrの襲来(2007.11) 4000人以上の犠牲者・・・だが、

「バングラデシュもようやく伊勢湾台風並みになったな」 伊勢湾台風とサイクロン バングラデシュの被害を日本の台風被害のグ ラフに重ねる 「バングラデシュもようやく伊勢湾台風並みになったな」 南アジア気象の研究者の言葉 桂ら (1992)

対策の効果 サイクロンシェルターは人命救助に役立って いる

台風に伴う被害 台風と風 台風と雨 高潮被害 中心付近の風による被害 周辺に竜巻が発生することもある 強い雨をもたらす積乱雲の集団 前線を刺激して豪雨を降らす場合もある 斜面に吹き付ける強風と持続的な大雨 高潮被害 台風被害の要因のひとつ

豪雪災害 日本海側の大雪 太平洋側の大雪と南岸低気圧 豪雪の目安：上空約5500mの気温-42℃以下 昭和38年(1963年)の三八豪雪 徳島の豪雪(2014年12月) 太平洋側の大雪と南岸低気圧 太平洋側を低気圧が進む場合 通常雪の多くない地域への影響 山梨の豪雪(2014年2月)

発達した積乱雲による災害 集中豪雨 ゲリラ豪雨と都市化 竜巻とダウンバースト

1982年長崎豪雨：299名の犠牲者 長崎市に集中した豪雨 長崎の7月23日の日降水量: 448mm 「お天気の科学」小倉義光　より

集中豪雨の水はどこから？ 積乱雲がもたらした水の源は？ 上空の空気はどれくらいの雨を隠し持つ？ 積乱雲の「自己組織化」

長崎豪雨がもたらした水の量 448mmの雨とはどういう量か 屋根を外すと教室に深さ448mmの水が貯まる 目に見えない上空の水蒸気が 雲になって 雨になって落ちてきて 貯まったもの

いろいろな雲 集中豪雨をもたら すものは？ 積乱雲だけが対流圏全体に発達

積乱雲と層状雲 豪雨をもたらすのは、時に高さ10数kmまで発 達をする積乱雲 層状雲の雨 強い上昇流(時に10m/秒) 上空の水蒸気が一気に雨になる 層状雲の雨 弱い上昇流(10cm/秒) しとしと雨 なぜこんなに急激に発達できるのか？

上空の空気に含まれる水蒸気 この教室の上に隠された水蒸気量は？ 教室の広さ100m2 全大気に含まれる水蒸気を水に戻すと スプーン20杯 ジョッキ20杯 ドラム缶20杯

上空の水蒸気量(可降水量) この教室(100m2)上空には4m3もの水!! 4m3といえば ドラム缶約20本分 上空の空気は、この教室にドラム缶20本分の雨を 降らせることができる

上空の水蒸気量(可降水量) この教室(100m2)上空には4m3もの水!! でも教室にまいても深さ40mm(4cm)程度 長崎豪雨のときは、上空にある水蒸気量の11倍も の雨が降ったことになる。 なぜ？　どうやって？

ヒントとなる事例 1983年浜田豪雨 西から豪雨域 次々と浜田を襲う A～Hまで8つの雲

長崎豪雨の降水量 448mmの雨とはどういう量か 屋根を外すと教室に深さ448mmの水が貯まる 目に見えない上空の水蒸気が 雲になって 雨になって落ちてきて 貯まったもの

積乱雲の自己組織化 単一の積乱雲の寿命はせいぜい数十分 ある条件下で多くの積乱雲が連鎖的に発達し て一カ所を集中して襲うとき、集中豪雨が発 生する 軽 「雷雨とメソ気象」大野久雄　より

集中豪雨の起こるわけ 積乱雲の連鎖的な発生と発達 全体としての空気の移動 親 子 孫

集中豪雨のメカニズム 広い範囲の空気の中の水蒸気が狭い範囲に集 中して雨となって降る 豪雨域

集中豪雨のメカニズム 広い範囲の空気の中の水蒸気が狭い範囲に集 中して雨となって降る 豪雨域

集中豪雨のメカニズム 広い範囲の空気の中の水蒸気が狭い範囲に集 中して雨となって降る 豪雨域

集中豪雨のメカニズム 広い範囲の空気の中の水蒸気が狭い範囲に集 中して雨となって降る 災害 豪雨域

わかっていないことも多い なぜ同じ場所にとどまり続けるのか、まだ十 分はわかっていない

積乱雲発生予測の難しさ どこで積乱雲が発生するかは時の運 暖かく湿った空気

積乱雲発生予測の難しさ どこで積乱雲が発生するかは時の運 暖かく湿った空気

都市化とゲリラ豪雨 ヒートアイランド現象 都市の人間活動による排熱に伴う加熱との関係が 議論されている

予報よりナウキャスト 気象庁の情報 国土交通省の情報 レーダーアメダスと降水短時間予測 記録的短時間大雨情報 雷ナウキャスト、竜巻発生確度ナウキャスト 国土交通省の情報 XRAIN

茨城県・栃木県での竜巻被害 2012年5月6日12:35ごろ 茨城県・栃木県・福島県で少なくとも4つの竜巻発生 つくば市で甚大な被害を与えた竜巻 被害長さ約17km, 幅約500m Fujitaスケール3 (F3)

強い積乱雲が発達 時間雨量80mmを超える強度の雨を観測

上空に強い寒気の流入 「大気の状態が非常に不安定となり・・・」

つくば市上空の気温 2012年5月6日に入った上空の寒気 積乱雲の発達にとって重要な条件 「気象庁気象研究所と水戸地方気象台は、6日午 前9時のつくば市の上空約5500メートルの気温は 氷点下19.1度だったのに対し、地上は21.2度と発 表。気温差は約40度にもなったことから強い上昇 気流が生じて積乱雲が発達。」(「毎日」より) 気温差の平年値は約29℃ 気象庁の高層気象観測データから計算 積乱雲の発達にとって重要な条件 上空に冷たい空気が入ること 地上付近が強く暖められ、かつ湿っていること

つくば 2012年5月6日 2012年6月4日 2012年6月7日

竜巻が発生する理由 上昇気流は渦を引き延ばす すると、回転が強まり竜巻となる

ダウンバースト

日本で発生したダウンバースト 1990年7月19日埼玉県妻沼町の事例 「雷雨とメソ気象」大野久雄　より

ダウンバーストと航空機事故 1951-97年に少なくとも43件1000名以上の犠 牲者 「雷雨とメソ気象」大野久雄　より

上空が乾いていると、積乱雲が作った雨が上空で蒸発してその場を冷却。重くて冷たい空気が「落下」することがある。 乾いた上空で蒸発する雨 雨の空中での蒸発と水のマジック 雨が乾いた空気に落下 水滴が蒸発 周りを冷やす 冷えた空気は重くなる 落ちていく（！） 上空 の乾燥 上空が乾いていると、積乱雲が作った雨が上空で蒸発してその場を冷却。重くて冷たい空気が「落下」することがある。

ダウンバースト 「落下」した冷気は地面にぶつかり水平に広 がる 突風を引き起こす

積乱雲と災害の関係 積乱雲発達の条件 災害のメカニズム 水蒸気を多量に含んでいること 上空に寒気が入るなど大気が不安定なこと 雨水の供給・潜熱解放によるエネルギー供給 上空に寒気が入るなど大気が不安定なこと 災害のメカニズム 豪雨：上空の大気は40mmの雨を隠し持っている 集中豪雨：積乱雲の自己組織化が重要 竜巻：上昇気流により渦が引き伸ばされて発生 雹：強い上昇気流が雹を成長させる ダウンバースト：乾いた空気の混入による冷却 雷にも注意

異常気象と熱帯の海面水温 異常気象の原因を探る 長期にわたる大気循環場の異常 エルニーニョ・ラニーニャ ブロッキング現象 海面水温の異常とテレコネクション ブロッキング現象 地球温暖化と豪雨の増加傾向

El Nino 海面水温偏差 東太平洋の 海面水温の上昇

バングラデシュのコレラと相関 １月のエルニーニョ→９月の患者数 Pascual et al. (2008)

日本の天候への影響 エルニーニョ年の特徴 東日本・西日本で暖冬 西日本と南西諸島で冷夏

最近の総降水量の変化 総降水量には大きな変化は見られない 気象庁 (2008)

最近の豪雨頻度の変化 大雨の回数は増加している 気象庁 (2008)

非常に強い台風は増加？ カテゴリー4, 5の台 風が増加？ すでに非常に強い 台風の増加は始 まっているという説 もある カテゴリー4とは：最大 風速(１分平均)59m/s 以上 すでに非常に強い 台風の増加は始 まっているという説 もある Webster et al. (2005) Emanuel (2005)

温かいほど多くなる水蒸気 温暖化時の可降水量の変化率 日本付近では30%も増加

まとめ 台風・熱帯低気圧の性質 積乱雲の性質と豪雨・突風災害 地球温暖化と熱帯低気圧・積乱雲の変化 左巻き（北半球では）の巨大な雲の固まり 高潮災害と台風の関係 積乱雲の性質と豪雨・突風災害 巨大な積乱雲による集中豪雨 下層の湿った暖かい空気と上空の冷たい空気 地球温暖化と熱帯低気圧・積乱雲の変化 豪雨は増えている傾向にあるようです 温暖化による水蒸気量の増加は、積乱雲による災 害をより深刻にし、台風をより強くしそうです http://rfweb.ed.kagawa-u.ac.jp/disaster/ にプレゼンを置きました。

水蒸気の隠し持つエネルギー 水は熱すると蒸発して水蒸気になる→ 水蒸気はエネルギーを隠し持って移動 水に戻るとき隠しエネルギーを放出→ 周りの空気を暖める 潜熱

水蒸気が水に戻るとき 雲の周囲の空気は暖められます 温かい空気は軽い（熱気球の原理）

大気が不安定な時 大気が不安定（上空に冷たく重い空気・下層 に暖かく軽い空気）だと積乱雲が生じやすく、 豪雨が生じやすくなります。 軽 だるま 軽 軽

大気が安定なとき 大気が安定だと積乱雲が生じにくく、層状性 の雲になり、豪雨が生じなくなります。 安定な まだ 安定 だるま