高潮
2014 年 2 月 9 日、ドイツのヴィルヘルムスハーフェンのサウス ビーチ (Südstrand) で撮影された北海の高潮。

高潮は、サイクロンなどの低気圧に伴う沿岸洪水や津波のような水位上昇現象です。高潮は、暴風雨洪水、高潮、高潮とも呼ばれます。高潮は通常の潮位からの水位上昇として測定され、波は含まれません。[ 1 ]

高潮を引き起こす主な気象要因は、高速の風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ある。[ 2 ]高潮の激しさに影響を与えるその他の要因としては、暴風雨の進路上にある水域の浅さと向き、潮の満ち引き​​のタイミング、暴風雨による気圧の低下などがある。

気候変動により異常気象が激化し海面が上昇すると、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

嵐の間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

2025年11月3日、台風カルマエギ（ティノ）により高潮に見舞われたバイバイ大通り。

風圧は、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を示す「風向設定」と呼ばれる現象を引き起こします。直感的には、これは嵐が流域の風向に沿って水を流域の片側に吹き飛ばすことによって引き起こされます。強い表層風は、エクマン螺旋と呼ばれる効果によって、風向に対して45度の角度で表層流を引き起こします。エクマン螺旋効果は水面を垂直に伝播するため、その効果は水深に比例します。この高潮は、天文潮汐と同様に湾内に押し寄せます。[ 4 ]

大気圧の影響

熱帯低気圧の圧力効果により、外洋では気圧の低い地域では水位が上昇し、気圧の高い地域では水位が低下します。上昇する水位は低気圧と相殺し、水面下の特定の平面における全圧は一定に保たれます。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10mm（0.39インチ）上昇すると推定されています。 [ 4 ]例えば、100ミリバールの圧力低下を伴う大規模な嵐では、圧力効果により水位が1.0m（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、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垂直に接すると、高潮が増幅され、海岸から離れる方向に海流が曲げられると、高潮が弱まります。[ 4 ]

波の影響

波は風によって直接的に駆動されますが、嵐の風力流とは異なります。強力な風は、その進行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、開水面では水の移動にほとんど寄与しませんが、海岸近くでは大きな水の移動を担うことがあります。波が海岸とほぼ平行な線で砕ける場合、かなりの量の水を海岸に向かって運びます。砕ける際に、海岸に向かって移動する水はかなりの勢いを持ち、傾斜した海岸を平均水位線より上の高さまで遡上することがあります。その高さは、砕ける前の波高の2倍を超えることもあります。[ 5 ]

降雨効果

降雨の影響は主に河口で顕著です。ハリケーンは、広い範囲で24時間あたり最大300mm（12インチ）の降雨量を降らせ、局地的にはより高い降雨密度に達することがあります。その結果、表面流出によって河川や小川が急速に氾濫する可能性があります。海から押し寄せる嵐の水と河口に流れ込む降雨が合流するため、潮汐のある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、高潮と海岸の波高は、海底や沿岸域の形状と深さといった地形上の水の流れにも影響されます。狭い棚状海域では、比較的海岸線に近い場所に深い水域があり、高潮は低くなりますが、波は高く強力になります。広い棚状海域では、水深が浅く、高潮は高くなりますが、波は比較的小さくなります。[ 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、フロリダ西海岸に比べると波は大きい。[ 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160キロメートル（99マイル）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 ]これらの浅瀬は、波がより小さくても高潮の影響を受けやすい。その他の浅瀬には、メキシコ湾沿岸の大部分とベンガル湾が含まれる。

この違いは、高潮がどれだけの面積で消散できるかによる。水深が深いほど、消散面積が広くなり、高潮はハリケーンから遠ざかって下方に拡散する。浅く緩やかな傾斜の棚では、高潮は拡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 ]

陸地の地形は、高潮の規模を左右するもう一つの重要な要素です。海抜数メートル未満の土地は、特に高潮による浸水の危険にさらされます。[ 4 ]

嵐の大きさ

嵐の大きさも高潮の高さに影響を与えます。これは、嵐の面積が周囲長に比例しないためです。嵐の直径が2倍になると、周囲長も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長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 ]

2008 年、テキサス州ギルクリストにおけるハリケーン アイクの高潮被害。

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による高潮とは異なり、温帯低気圧は、そのシステムによっては、より長期間にわたり、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、そして大西洋沿岸の北緯31度以北で温帯低気圧による高潮が発生する可能性があります。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ります。[ 11 ]温帯低気圧による高潮は、メキシコ湾岸南部でも発生する可能性があり、主に冬季に温帯低気圧が沿岸部に影響を及ぼす場合が多く、1993年の「世紀の嵐」がその一例です。[ 12 ]

2009年11月9日から13日にかけて、米国東海岸ではハリケーン・アイダの残骸が米国南東海岸沖で北東風に発達し、大規模な温帯高潮が発生した。この間、低気圧の中心の北側では東からの風が数日間吹き続け、チェサピーク湾などに水が流入した。湾内には陸からの風と淡水の雨が流れ込み、河口域に水が溜まり続けたため、チェサピーク湾全域で水位が大幅に上昇し、数日間にわたり平年より2.4メートル（8フィート）も高い水位が続いた。多くの場所で水位は記録をわずか3センチメートル（0.1フィート）下回った。[ 13 ]

サージの測定

沿岸の潮位観測所では、予測潮位と観測された水位の差として高潮を直接測定することができます。[ 14 ]高潮を測定するもう一つの方法は、接近する熱帯低気圧の直前の海岸線に圧力トランスデューサーを設置することです。この方法は、2005年のハリケーン・リタで初めて試験されました。 [ 15 ]このような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を経て、陸上に高潮線（HWM）を測量します。このプロセスには、写真と説明文の記録が含まれます。HWMは、暴風雨による洪水の位置と標高を示します。HWMを分析する際に、水位の様々な要素を分解して高潮に起因する部分を特定できる場合、その線は高潮として分類できます。そうでない場合は、高潮として分類されます。陸上のHWMは、鉛直基準点（参照座標系）を基準とします。評価の際には、HWMは線に対する信頼性に基づいて4つのカテゴリーに分類されます。米国では、国立ハリケーンセンターによる暴風雨後の高潮の分析には、「優秀」と評価されたHWMのみが使用されます。[ 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系（NGVD 29またはNAVD 88）を用いて測定されます。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、高潮は潮汐予測を用いて測定されます。その際、潮汐予測は十分に知られており、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が用いられます。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においてのみ測定可能です。観測所の潮位ベンチマーク情報は、測地鉛直基準系からその場所の平均海面（MSL）への変換を提供し、そこから潮汐予測を差し引くことで、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

SLOSH実行の例

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（Sea, Lake and Overland Surges from Hurricanes）の略称であるSLOSHモデルを用いて高潮を予報している。このモデルの精度は20%以内である。[ 18 ] SLOSHの入力値には、熱帯低気圧の中心気圧、嵐の規模、サイクロンの前進運動、進路、最大持続風速などがある。SLOSH流域と呼ばれる定義済みのグリッドでは、地域の地形、湾や河川の向き、海底の深さ、天文潮汐、その他の物理的特徴が考慮される。重複するSLOSH流域は、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る。[ 19 ]嵐のシミュレーションによっては、複数のSLOSH流域を使用するものもある。例えば、ハリケーン・カトリーナのSLOSHモデル実行では、メキシコ湾北部への上陸地点として、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が使用されました。モデル実行の最終出力には、各地点で発生した最大水位エンベロープ（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）マップを作成する。[ 20 ]ハリケーン避難調査では、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、あらゆる熱帯低気圧発生時の最悪の水位を算出する。こうした調査の結果は通常、数千回のSLOSH実行から生成される。これらの調査は、米国陸軍工兵隊が連邦緊急事態管理庁（FEMA）との契約に基づき、複数の州で実施しており、FEMAのハリケーン避難調査（HES）ウェブサイトで公開されている。[ 21 ]これらには、郡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網掛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物的損害と人命損失を引き起こします。[ 23 ]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、人々の備えを欠いたままにし、人命の損失につながる可能性があります。記録上最も多くの死者を出した高潮は、1970年のボーラサイクロンです。[ 24 ]

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、変容させたりし、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激しい暴風雨について警報が発令されますが、沿岸洪水のリスクが特に高い地域では、特定の高潮警報が発令されます。これらは、例えばオランダ[ 25 ] 、 スペイン[ 26 ]、[ 27 ]、アメリカ合衆国[ 28 ] 、 [ 29 ] 、イギリス[ 30 ]などで実施されています。同様に、沿岸地域への教育や地域避難計画の策定によっても、人々への相対的な影響を軽減することができます。[ 31 ]

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）の建設です。これらの防潮堤は、開通して水路を自由に通過しますが、陸地が高潮の脅威にさらされると閉じます。主要な高潮防壁としては、デルタ・ワークス計画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、そしてロシアのサンクトペテルブルク・ダムが挙げられます。

オランダで実施されているもう一つの近代的な開発は、湿地の端に垂直の支柱で固定された浮体構造物を備えた住宅コミュニティを作ることである。[ 32 ]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や高潮を収容すると同時に、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る。

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や、[ 33 ]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。[ 34 ]

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。[ 35 ]

逆潮

高潮が発生する前に、海岸から水が吸い上げられることもあります。2017年にフロリダ西海岸で起きた事例がまさにこれです。ハリケーン・イルマが上陸する直前、通常は水面下にある陸地が露出しました。[ 36 ]この現象は逆高潮[ 37 ]、または負の高潮[ 38 ]として知られています。

歴史的な高潮

満潮時の高潮の要素

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。[ 39 ] 21世紀で最悪の高潮はサイクロン・ナルギスで、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）で、 2013年にフィリピン中部で6千人以上が死亡した。[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]経済損失は140億ドルと推定される。[ 43 ]

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、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。 [ 44 ]

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・マヒナによるもので、オーストラリアのバサースト湾で約13.41メートル（44フィート）と推定されていますが、2000年に発表された研究では、その大部分は海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ます。[ 45 ]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あり、コンピューターモデルでは記録された高潮を生成するために880ミリバール（26 inHg）（嵐の記録された最低圧力と同じ強さ）の強さが必要でした。[ 46 ]アメリカ合衆国では、 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8.53メートル（28フィート）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8.47メートル（27.8フィート）に達した。[ 47 ] [ 48 ] 1969年のハリケーン・カミーユでも同じ地域で記録的な高潮が発生し、パス・クリスチャンでは高潮の高さが7.50メートル（24.6フィート）に達した。[ 49 ] 2012年10月のハリケーン・サンディの際にはニューヨーク市で4.27メートル（14フィート）の高潮が発生した。[ 50 ]

参照

注記

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