湖の津波

津波は、水域内の大きな体積の移動によって引き起こされる一連の大きな波であり、多くの場合、地震などの事象によって引き起こされます。これは海だけでなく湖でも発生する可能性があり、漁師と沿岸住民の両方に脅威をもたらします。湖や貯水池で発生した津波は、震源域が近いため、警報が発令されるまでの時間が短くなります。

原因

内陸津波災害は、様々な種類の地盤変動によって引き起こされる可能性があります。湖沼系内またはその周辺における地震、地滑り、土石流、岩石なだれ、氷河の崩壊などがその例です。ガスや土砂の流れの特性といった火山活動については、以下で詳しく説明します。湖沼における津波は非常にまれです。

地震

地震が津波を発生させる仕組みを示す図

湖沼における津波は、湖沼系の下または周囲における断層の変位によって発生する可能性があります。断層運動は、逆断層、正断層、または斜め横ずれ断層運動によって地盤を上下方向に変位させ、その結果、上部の水が変位して津波が発生します（図1）。横ずれ断層運動が津波を引き起こさない理由は、断層運動には上下方向の変位がなく、横ずれ運動のみで水は変位しないためです。湖沼のような閉鎖された盆地では、津波は地震による地震時変位によって発生する初期波、セイシュは湖沼内の高調波共鳴と呼ばれます。[ 1 ]

津波が発生するには、特定の条件が必要です。

  • 湖底のすぐ下で発生する必要があります。
  • 地震の規模は高または​​中程度で、通常はマグニチュード 4 以上です。
  • 津波を発生させるのに十分な量の水を押しのけます。

これらの津波は、比較的狭い水域に閉じ込められ、かつ発生源が地表に近いため、被害の危険性が高い。津波発生後の警報時間は短く、津波発生後の組織的な緊急避難は困難である。低地の海岸では、小さな波でさえも大規模な浸水を引き起こす可能性がある。[ 2 ]住民は、地震発生時の緊急避難経路を把握しておくべきである。

タホ湖

宇宙から見たタホ湖

タホ湖は断層活動により津波の危険にさらされている可能性があります。カリフォルニア州とネバダ州に位置し、断層に囲まれた山間盆地にあります。これらの断層のほとんどは湖底にあるか、氷河河成堆積物に隠れています。タホ湖は先史時代の噴火の影響を受けており、湖底堆積物の研究では、高さ10メートルの崖が湖底堆積物を押しのけており、かつて水が押しのけられて津波が発生したことを示しています。タホ湖の津波とセイシュは、最大水深が波長よりもはるかに小さいため、浅瀬の長波として扱うことができます。これは、湖が津波の波の特性に与える影響を示しており、海はより深く、湖は比較的浅いため、海の津波の波の特性とは異なります。海洋津波の場合、波の振幅は津波が海岸に近づいたときにのみ大きくなりますが、湖沼津波では波は浅い環境で発生し、閉じ込められます。

これは、湖沿いにある 34,000 軒の永住住宅や、その地域の観光業に大きな影響を与えるでしょう。津波の遡上により、地震に起因する地盤沈下により湖周辺の地域が浸水しますが、最大の遡上と振幅は津波自体ではなくセイシュによるものと考えられています。セイシュは湾内で共鳴し、波が反射して大きな定在波を形成するため、被害を引き起こします。[ 1 ]タホ湖ではまた、約 50,000 年前にマッキニー湾を形成した盆地の西端で大規模な崩壊が発生しました。これにより、高さ 330 フィート (100 メートル) に近い津波/セイシュ波が発生したと考えられています。 [ 3 ]

地上質量流

地すべり（地すべりまたは急速な土砂崩れ）は、地震の揺れ、または地すべり層の原因となる堆積物の飽和によって、大量の堆積物が不安定になったときに発生します。その後、大量の堆積物が湖に流れ込み、突然の大規模な水の移動を引き起こします。地すべりによって発生する津波は、最初の初期波が津波波であるという観点から定義され、地すべりによる津波は3つのゾーンに分類されます。飛沫帯または波発生ゾーンは、地すべりと水の動きが連動する領域で、地すべりが移動する距離まで広がります。次に、近距離場領域は、津波波の振幅や波長など、予測に不可欠な特性に基づいています。次に、遠距離場領域は、主に分散特性の影響を受けるため、湖の津波の調査ではあまり使用されません。ほとんどの湖の津波は、近距離場プロセスにのみ関連しています。[ 4 ]

ダムを越えて貯水池湖に地滑りが流入した最近の例としては、1963年にイタリアで発生したヴァイヨントダムの災害が挙げられる。古地震学的観測や堆積コアサンプルのプロキシデータには、西暦563年のレマン湖を含む世界中で、地滑りによって引き起こされた湖沼津波による壊滅的な岩盤崩壊の証拠が存在している。[ 5 ]

ニュージーランドの例

ニュージーランド南島でアルパイン断層が破壊した場合、クイーンズタウン（ワカティプ湖）とワナカ（ワナカ湖）といった湖畔の町では、修正メルカリ震度5程度の揺れが予想されます。これにより、湖底土砂流が発生し、湖内で津波が発生する可能性があります。これは、これらの湖畔の町に住む28,224人（2013年ニュージーランド国勢調査）の住民に壊滅的な影響を与えるでしょう。人命や財産の損失だけでなく、活況を呈している観光産業にも打撃を与え、復興には何年もかかるでしょう。

この地域を管轄するオタゴ地方議会は、そのような事態が発生した場合、両方の湖で津波が発生する可能性があることを認識している。

火山活動

キブ湖の衛星画像

津波は、火山活動、すなわちガスの蓄積による激しい湖の転覆や、より複雑なモデル化を必要とする火砕流などの他の活動によって湖で発生する可能性があります。湖の転覆は非常に危険であり、湖底に閉じ込められたガスが上昇するマグマによって加熱され、爆発と二酸化炭素ガスの放出を引き起こします。キブ湖がその例です。

キブ湖

アフリカ大湖の一つであるキブ湖は、コンゴ民主共和国とルワンダの国境に位置し、東アフリカ大地溝帯の一部です。地溝帯の一部であるため、湖底の火山活動の影響を受けています。その結果、湖底にメタンと二酸化炭素が蓄積し、激しい湖水噴火を引き起こす可能性があります。

湖水噴火（「湖水氾濫」とも呼ばれる）は、火山活動が湖底の高濃度ガスと反応することで発生します。湖水温の急上昇によりメタン爆発が起こり、大量の水が押し出され、ほぼ同時に二酸化炭素が放出されます。この二酸化炭素は多くの人々を窒息させる可能性があり、ガス爆発によって押し出された水から津波が発生し、キブ湖岸に住む200万人全員に影響を与える可能性があります。[ 6 ]湖水氾濫のような事象の警報時間は数分程度と非常に短く、事象自体が気づかれない可能性もあるため、これは非常に重要です。このような場合、地元住民への教育と事前の準備が不可欠であり、湖内で何が起こっているかを理解しようと、また、この現象が発生した場合の影響を軽減するために、この分野で多くの研究が行われてきました。

キブ湖における湖底の反転は、2つのシナリオのいずれかで発生する可能性があります。(1) 最大100年間のガス蓄積により湖底のガスが飽和状態に達し、ガス飽和度が100%を超えた深度でガスが自然噴出する、または(2) 火山活動や地震活動が湖底の反転を引き起こす、のいずれかです。いずれの場合も、大量の水が垂直方向に強く上昇することで、ガスの泡と水が水面まで上昇し、水面を貫きます。泡立つ水柱がガスを含んだ淡水を引き込むと、水柱は広がり、より活発になり、まるで水の火山のような「連鎖反応」が起こります。非常に大量の水が、最初は垂直方向に、次に水面の中心から水平方向に、そして水柱の底に向かって水平方向に押し出され、ガスを含んだ淡水が供給されます。上昇する水柱の速度は増大し、中心部では湖面から25m以上上昇する可能性があります。水柱は1キロメートルをはるかに超える幅に広がり、湖全体を激しく揺さぶる可能性があります。水火山が完全に発達するまでには、4,000億立方メートル（約12tcf）以上のガスを放出する1日かかることもあります。これらのパラメータの一部、特にガス放出にかかる時間と水柱が上昇する高さは不確実です。副次的な影響として、特に水柱が不規則に動き、連続的に上昇した場合、湖面は​​最大数メートル上昇し、噴火の震源地から放射状に広がる一連の津波または波動が発生します。同時に、表層水は震源地から毎秒20～40mもの速度で流れ去り、震源地から離れるにつれて速度が低下します。発生する波の大きさは予測できません。波の高さは、水柱が周期的に上昇すると最も高くなり、10～20メートルにも達します。これは、垂直な水柱が水面までたどる経路が常に変化することによって発生します。この全体的な反転挙動を予測する信頼性の高いモデルは存在しません。津波予防策として、人々は湖面より少なくとも20メートル高い高台に避難する必要があります。ルジジ川ではさらに悪い状況が発生する可能性があります。湖水位の上昇により、急勾配の川の谷がタンガニーカ湖まで700メートルも下がって洪水が発生し、20～50メートルの高さの水の壁が峡谷を流れ落ちる可能性があります。キブ川流域の住民にとって水だけが問題ではありません。4千億立方メートルを超えるガスの放出により、空気より密度の高い雲が発生し、深さ300メートル以上まで谷全体を覆う可能性があります。二酸化炭素とメタンの混合物に硫化水素が混じったこの不透明なガス雲の存在は、あらゆる生物を窒息させ、死傷者の大半を引き起こすだろう。住民は安全確保のため、湖面から少なくとも400メートル上空まで登るよう勧告されている。奇妙なことに、ガス雲は二酸化炭素中のメタン含有量が約20%と非常に少なく、発火しにくいため、ガス爆発のリスクはそれほど高くない。

現代の例

アスクヤ

2014年7月21日午後11時24分、バルダルブンガ火山の噴火に伴う地震群発が続く中、アイスランドのアスキヤ火山の斜面で幅800メートルにわたって土砂崩れが発生した。水面上350メートルから始まり、カルデラ全体に高さ20～30メートルの津波を引き起こし、局所的にはそれ以上の津波が発生した可能性がある。遅い時間だったため観光客はいなかったが、捜索救助隊が火山から立ち上る蒸気雲を観測した。これは地滑りによって放出された地熱蒸気とみられる。地熱活動が地滑りに影響を与えたかどうかは不明である。土砂崩れには合計3000万～5000万立方メートルの土砂が流れ込み、カルデラの水位が1～2メートル上昇した。[ 7 ]

スピリットレイク

1980年3月27日、セントヘレンズ山が噴火し、スピリット湖は火山の横からの爆風を全力で受けました。この噴火に伴う爆風と岩屑なだれにより、一時的に湖の大部分が湖底から押し流され、湖水は波となって湖の北岸沿いの山腹に湖面から最大850フィート（260メートル）の高さまで押し上げられました。この岩屑なだれにより、約4億3000万立方メートル（35万エーカーフィート）の熱分解した木々、その他の植物質、火山灰、そして様々な起源の火山岩屑がスピリット湖に堆積しました。この火山物質の堆積により、湖の容積は約5600万立方メートル（4万5000エーカーフィート）減少しました。噴火によるラハールと火砕流堆積物は、噴火前にはノースフォーク・トゥール川渓谷への自然な出口であったが、その出口を塞ぎ、湖面標高を197フィート（60メートル）から206フィート（63メートル）上昇させた。湖の表面積は1,300エーカーから約2,200エーカーに拡大し、最大深度は190フィート（58メートル）から110フィート（34メートル）に減少した。[ 8 ] [ 9 ]

危険軽減

湖沼における津波のハザード軽減は、人命、インフラ、そして財産を守る上で極めて重要です。湖沼における津波のハザードマネジメントが最大限に機能するためには、以下の4つの側面がバランスよく相互作用し、機能する必要があります。

  • 準備（湖の津波への備え）
    • 避難計画
    • 津波に備えて設備や備品を待機させておく
    • 湖で津波が発生した場合に、どのような危険があるのか​​、また何をすべきかについて地元住民に教育する。
  • 湖での津波発生への 対応
    • 救助活動
    • 食料や医療機器などの援助物を現地に届ける
    • 避難を余儀なくされた人々に仮設住宅を提供する。
  • 津波からの 復興
    • 損傷した道路網とインフラの再建
    • 損傷した建物の再建および/または移転
    • 瓦礫や浸水した土地の清掃。
  • 軽減（次回の津波の影響を軽減するための計画）
    • 津波の遡上に対する緩衝地帯を設けるために土地利用区分を設定し、湖岸に建物を建てることができないようにする。

これらすべての側面を考慮し、継続的に管理・維持することで、湖内の津波に対する地域の脆弱性は低下します。これは、災害自体が減少したからではなく、影響を受ける人々の意識が高まり、津波発生時に対処する準備がより整うためです。これにより、地域の復旧・対応時間が短縮され、混乱が軽減され、ひいては災害が地域社会に与える影響も軽減されます。

今後の研究

本稿における湖沼津波現象の調査は、いくつかの制約によって制限されています。国際的には特定の湖沼に関する研究は相当数行われていますが、津波の影響を受ける可能性のあるすべての湖沼が網羅されているわけではありません。これは特にニュージーランドに当てはまり、主要な湖沼における津波発生の可能性は危険であると認識されているものの、それ以上の研究は完了していません。

参照

脚注

  1. ^ a b一瀬 2000。 sfn error: no target: CITEREFIchinose2000 (help)
  2. ^フロイント 2007 . sfn error: no target: CITEREFFreundt2007 (help)
  3. ^ Gardner, JV (2000年7月). 「タホ湖の土石流」.第15回地質学会議. オーストラリア地質学会.
  4. ^ワルダー 2003 . sfn error: no target: CITEREFWalder2003 (help)
  5. ^クレマー、カトリーナ、ガイ・シンプソン、ステファニー・ジラールクロ（2012年10月28日）「西暦563年のレマン湖巨大津波」Nature Geoscience 5 ( 11): 756– 757. Bibcode : 2012NatGe...5..756K . doi : 10.1038/ngeo1618 .
  6. ^火山の事実
  7. ^ジョン・クリスティン・ヘルガソン;スヴェイン・ブリニョルフソン;トーマス・ヨハネソン。クリスティン・S・ヴォグフィヨルズ。ハルパ・グリムスドッティル。アスタ・ルート・ヒャルタルドッティル。ソルスタイン・サムンソン;アルマン・ヘスクルドソン;フライシュタイン・シグムンドソン。ハンナ・レイノルズ（2014年8月5日）。「Frumniðurstöður rannsókna á berghlaupi í Öskju 21. júlí 2014」[2014 年 7 月 21 日のオスカヤの岩盤崩落に関する暫定調査結果] (アイスランド語)。
  8. ^マイヤー、W、PJカーペンター（1983）「ワシントン州スピリットレイクの埋め立て。オープンファイル報告書第82-771号」米国地質調査所、バージニア州レストン。
  9. ^ Lee DB (1993)「セントヘレンズ山の噴火が米国西部の地表水、地下水、降水の物理的、化学的、生物学的特性に及ぼす影響」水供給文書第2438号、米国地質調査所、バージニア州レストン。

参考文献

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