全 国波 浪観 測 デ ー タを活 用 した うね り性波 浪 の伝播 特 性 につ いて
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(2) 172. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008) 表‑1. 解析 対象擾 乱 お よび台風 経路 パ ター ン. (a) う ね り観 測 時 刻 の 概 念 図. 3. 解 析 結 果 2004年 以 降 に 日本 沿 岸 に来 襲 した代 表 的 な台 風 につ いて, 各 観 測 地 点 で 得 られ た うね り成 分 波 高 の相 互 相 関 解 析 を行 い,う ね り観 測 時 刻 の タイ ム ラ グを算 定 し,う ね り性 波 浪 の 伝 播 特 性 お よ び うね り性 波 浪 と台 風 の 関 係 性 につ い て考 (b) タ イ ム ラ グ の 概 念 図(相 図‑1. 互 相 関 係 数 がMAX時). うね り性 波浪 の 諸要 素 概 念図(○:基 高 デー タ,■:対. 察 を 行 った.. 準 観測 地 点 の波. 象 観測 地点 の波 高 デー タ). (1) 解 析対 象 擾 乱 の 選 定 台 風 の 来 襲 に伴 ううね り性 波 浪 の伝 播 特 性 を把 握 す るた め,各 地 の港 湾 に被 害 を もた らした近 年 の 代 表 的 な台 風 を. 3〜5日. 間 の期 間 に設 定 した.ま た,う ね り成 分 波 高 が最. 大 とな る時 刻 を うね り観 測 時 刻 と定 義 した(図‑1(a)参 つ い で,式(1)で. 照).. 算 出 され た2観 測 地 点 間 の 波 高 デ ー タ. 対 象 擾 乱 と して取 り上 げ た.台 風 の 通 過 す る経 路 によ り, うね り性 波 浪 が来 襲 す る様 子 は異 な る と考 え られ るた め, 本 解 析 で は3パ ター ンの 台風 経 路(Case1:日. 本 海 通 過 型,. の時 間 軸 をず らす こ とに よ って うね り成 分 波 高 の相 互 相 関. Case2:太 平 洋 通 過 型,Case3:台. を とる.本 研 究 で は うね り性 波 浪 の伝 播 に着 眼 点 を置 い て. さ らに,太 平 洋 通 過 型 につ いて は,日 本 に上 陸 しな い場 合. 風 縦 横 断 型)を 設定 した.. い るため,台 風 ごと に基 準 観 測 地 点 を設 定 し,う ね り成 分. (Case2‑1)と. 波 高 に関 して各 観 測 地 点 との相 互 相 関 を解 析 した.す な わ. 表‑1に 解 析 対 象擾 乱 お よ び台 風 経 路 パ タ ー ンを,図‑2に. ち,以 下 の算 定 式(式(2),式(3))に. 各 台 風 経 路パ タ ー ンに属 す る代 表 的 な 台風 の 中心 経 路 図 を. よ り,2観. 測地点間. の うね り成 分 波 高 の 相 互 相 関 係 数 を算 出 した.. 示 す.紙. 上 陸 す る場 合(Case2‑2)の2つ. 面 の 都 合 上,代. TO416,Case2‑1で. (2). に分 類 した.. 表 的 な 台 風 と してCase1で. はTO612,Case2‑2で. は. はT0511,Case3. で はT0709を 取 り上 げ た.な お,台 風 の表 示 方 法 と して, た とえ ば'T0416'は2004年 に発 生 した 台風16号 を意 味 す る.. (3). (1) うね り性 波浪 の観 測 時 刻 と台 風 経 路 の関 係 図‑3は 各 代 表 擾 乱 に対 し,相 互 相 関 解 析 を 行 った結 果. こ こで,x,yは. 各 観 測 地 点 の うね り成 分 波 高 デ ー タ,. Cxy(m)はx,yに. 対 す る共 分 散,xm,ymは2ｘ,yの. 値,σx,σyはx,yの. 標 準 偏 差,Cnormxy(m)はx,yに. る相 互 相 関 係 数,Nは. 解 析 区 間 の全 デ ー タ数,mは. 軸 のず れ で あ る.2004年. 当 時 まで のNOWPHAS波. 得 られ た,基 準 観 測 地 点 に対 す る各 観 測 地 点 の うね り観 測. 平均. 時刻 の タイ ム ラ グで あ る.横 軸 は タイ ム ラグ(h),縦. 対す. 観 測 地 点 名 で あ る.タ イ ム ラグが正 の値 を と る場 合 は,基. 時間. 準 観 測 地 点 よ りその タ イ ム ラグ分 だ け遅 れて うね り性 波 浪. 浪観 測. が 観 測 され る こ とを意 味 す る.う ね り性 波 浪 の 伝 播 を見 る. で は,多 くの地 点 で2時 間 ごと に20分 間 水 位 観 測 が行 われ,. ため,基 準 観 測 地 点 は解 析 対 象 とな る観 測 地 点 の ほぼ 中央. その 水 面 波 形 デ ー タか ら有 義 波 等 の統 計 量 が 算 出 され るた. に位 置 す る地 点 に設 定 し,TO416で. め,時 間 軸 の1つ の ずれ(m=1)は2時. で は波 浮 港(大. 最 後 に,式(3)に. 間 に相 当す る.. よ り算 出 さ れ た相 互 相 関係 数 が最 大 と. 軸は. 島),T0511で. は石 川 県 輪 島 港,TO612. は ア シ カ 島(横. 須 賀),. T0709で は茨 城 県 常 陸那 珂 港 に設 定 した.図 中 のバ ー の な. な る時 間 軸 の ずれ(以 下 で は,タ イ ム ラグ と表 記)を 調 べ. い箇 所 は タイ ム ラグが 少 な く とも2時 間以 内 で あ る こ とを. る図‑1(b)参 照).言. 表 して い る.ま た,図‑4に. い換 え る と,こ の タイ ム ラグを調 べ る. 示 す の は,基 準 観 測 地 点 の う. こ とによ り,基 準 観 測 地 点 と各 観 測 地 点 の うね り観 測 時 刻. ね り観 測 時 刻 に タイ ム ラグ を加 算 して求 めた,各 観 測 地 点. の時 間 差 が表 現 され る ことに な る.以 上 よ り,相 互 相 関 解. の うね り観 測 時 刻 にお け る台 風 の 中心 位 置 と観 測 地 点 の 位. 析 で はNOWPHAS波. 置 関 係 で あ る.□ は 観 測 地 点,○. 浪 観 測 デ ー タの 周 期 帯 別 波 高 よ り観. 測 地 点 間 の うね り観 測 時 刻 の 時 間 差が 算 出 され る.. 置 と経 路,□. と実 線 は台 風 の中 心 位. と○ を結 ぶ 破 線 は,観 測 地 点 と,そ の地 点 で.
(3) 全 国波 浪観 測 デ ー タを活用 した うね り性 波 浪 の伝播 特 性 につ いて. (a) Case1:T0416. (b) Case2‑1:T0612 (a). (c) Case2‑2:T0511 図‑2. 173. Case1:T0416(石. 川 県 輪 島 港). (d) Case3:T0709. 代表 的 な台風 の中心 経路 図(白 線:台 風 の 中心 経路) (b). Case2‑1:T0612(波. 浮 港:大. 島). うね り性 波 浪 を観 測 した時 刻 にお け る台 風 の 中 心 位 置 との 対 応 を 示 した もので あ る.な お,台 風 と観 測 地 点 の位 置 関 係 を表 現 す る際 に 「 通 過 」 とい う言 葉 を用 い るが,一 般 的 に 日本 に接 近 す る台風 は南 か ら北 へ移 動 す るた め,観 測 地 点 の緯 度 に対 して台 風 の 中 心 位 置 の緯 度 が高 い場 合 を 「通 過 後 」,低 い場 合 を 「通 過 前 」 と表 現 す る. まず,台. 風 が 日本 海 を通 過 す る場 合(図‑2(a))に. つい. てみ る と,基 準 観 測地 点 の輪 島 港 と福 岡 県 玄 界 灘 で は うね り観 測 時 刻 に1日 の タ イム ラグが あ り,玄 界 灘 か ら石 川 県 (c). 金 沢港 にか けて の各 代 表 港 湾 で は,輪 島 港 に対 す る タイ ム ラグ は6〜8時. 間 ず つ減 少 して い る(図‑3(a)).ま. 潟 県 直 江 津 港 や 富 山 港,伏. Case2‑2:T0511(ア. シ カ 島:横. 須 賀). た,新. 木 富 山 港 で は輪 島 港 に対 す る. タイ ム ラグ は0で あ る こ とか ら,こ れ らの 港 湾 で は輪 島 港 で の観 測 後少 な くと も前 後2時. 間以 内 に うね り性 波 浪 が観. 測 さ れて い る.同 ケ ース のT0415やT0514で. も同 様 の傾 向. が見 られ,長 崎 県 伊 王 島か ら金 沢港 にか けて の各 代 表 港 湾 の 間 で6〜8時. 間 の 遅 れ を 伴 いな が ら 日本 海 沿 岸 に うね り. 性 波 浪 が来 襲 して い る.ま た,図‑4(a)に. お いて,各 地 点 で. の うね り観 測 時 刻 にお け る台 風 の 中心 位 置 が観 測 地 点 の緯 (d) Case3:T0709(茨. 度 に対 して 高 緯 度 に位 置 して い る こ とか ら,各 観 測 地 点 で は台 風 の通 過 後 に うね り性 波 浪 が来 襲 して い る こ とが わ か. 図‑3. 城 県 常 陸 那 港). 観 測 地 点 に お け る うね り観 測 時 刻 の タイ ム ラ グ(括 弧 内 は基 準観 測 地点). る. 一 方 ,台 風 が 太 平 洋 を 通 過 す る場 合 は,各 観 測 地 点 に よ る うね り観 測 時 刻 の 差 違 はほ とん どな く,タ イ ム ラ グ は. ラグ は徳 島県 小 松 島 港 か ら静 岡県 清 水 港 にか けて は8〜14. おお む ね一 定 で あ る.台 風 が 上 陸 しな い場 合(図‑2(b)). 時 間,茨. は,波 浮 港 を基 準 観 測 地 点 と した うね り観 測 時 刻 の タイ ム. 間 で あ る(図‑3(b)).図‑4(b)よ. 城 県 鹿 島 港 か ら宮 城 県 石 巻 港 にか け て は0〜2時 り,四 国 か ら北 海 道 に か け.
(4) 174. 海. (a) Case1:T0416 図‑4. 岸. 工. 学. 論. 文. (b) Case2‑1:T0612. 集. 第55巻(2008). (c) Case2‑2:T0511. うね り観 測時 刻 の台風 の中心 位 置 と観 測地 点 の関 係(□:観. 測地 点,●:う. (d) Case3:T0709. ね り観 測 時刻 にお け る中心 位 置,実 線:台. 風 の中心経 路,□ と●を結 ぶ破 線:う ね り性 波浪 を観 測 した時刻 にお け る台 風 の中 心位 置 と観 測地 点 の対 応 関係). て の ほ とん どの 観 測 地 点 にお いて 台 風 が 通 過 す る前 に うね. 0km以. り性 波 浪が 来 襲 して お り,小 松 島 港 と北 海 道 十 勝 港 で は約. 日本 列 島 を縦 横 断 す る場 合(Case2‑2,Case3)は,台. 1日 の時 間 差 が あ る.ま た,台 風 が 一 旦 上 陸 して 再 度 太 平. 位 置 と観 測 地 点 の距 離 が 平 均 して400km未. 洋 に抜 け る場 合(図‑2(c))は,ア. シカ 島 を 基 準 観 測 地 点. 3の 観 測 地 点 ご との うね り観 測 時 刻 の タ イ ム ラ グの 分 布 を. と した うね り観 測 時 刻 の タイ ム ラグ は高 知 港 か ら和 歌 山県. 合 わせ て 考 え る と,台 風 位 置 と観 測 地 点 の 距 離 が 比 較 的 短. 潮 岬港 にか けて14時 間で 一 定 で あ り,潮 岬 港 か ら台風 の上. い場 合(400km以. 陸地 点 で あ る清 水 港 にか けて は4〜6時. ラグ は単 調 に増 減 し,長 い場 合(600km以. る(図‑3(c)).こ. 間 ずっ 減 少 して い. れ らの傾 向 と図‑4(c)よ り,台 風 が 観 測 地. 点 に接 近 す る につ れ て台 風 の来 襲 時 刻 と うね り性 波 浪 が観. 上(特. にCase2‑1で は600km以. 下;Case2‑2お. 上)で. あ り,台 風 が 風. 満 で あ る.図‑. よ びCase3)で. は タイ ム. 上;Case2‑1). で は タイ ム ラグ は一 定 値 を と る傾 向 に あ る こ とが わ か る. この よ うに,台 風 の 中 心 位 置 と観 測 地 点 の 距 離 によ り う ね り性 波 浪 の観 測 時 刻 の 現 れ方 が異 な り,う ね り性 波 浪 の. 測 され る時 刻 の差 が小 さ くな る ことが わか る. 最 後 に,台 風 が 日本 列 島 を 縦 横 断 す る場 合(図‑2(d)). 来 襲 予 測 をす る上 で は,観 測 時 刻 だ けで は な く観 測 地 点 と. は,う ね り観 測 時 刻 の タイ ム ラグ は北 関 東(福 島 県 小 名 浜 港)か ら北 海 道 南 部(十 勝 港)に か けて単 調 に増 加 して い る.常 陸 那 珂 港 で観 測 され た うね り性 波 浪 は台 風 の 進 行 の. 台 風 の距 離 も重 要 な要 素 に な り うる と言 え る. (4) うね り性 波 浪 の発 生 波 源 の 推 定 検 証 前 節 まで にNOWPHAS観. 測 地 点 で 観 測 さ れ た うね り成. 後 を追 うよ うに時 間 遅 れ を伴 って 東 北 各 地 で 観 測 され,仙. 分 波 高 を もと に うね り観 測 時 刻 の タイ ム ラグ や うね り性 波. 台 港 や石 巻 港 で 半 日,む っ小 川 原 港 や苫 小 牧 港 で 約1日. 浪 観 測 時 の 台 風 と観 測 地 点 の位 置 関係 を 明 らか に した.し. 経 過 した後 に うね り性 波 浪 が 来 襲 して い る こ と が わ か る. か しなが ら,う ね り性 波 浪 が ど こで 発 生 して 日本 沿 岸 に ど. (図‑3(d)).図‑4(d)で. の よ う に伝 播 す るか は依 然 と して 不 明 で あ る.そ こで,簡. は,こ れ らの傾 向 を 裏 付 け る よ う に. 台 風 の進 行 とと もに台 風 が 観 測 地 点 に 最 も接 近 した時 に う. 易 的 に うね り性 波 浪 の発 生 波 源 お よ び伝 播 方 向 を推 定 す る. ね り性 波 浪 を 観 測 して い る.. た め,う ね り観 測 時 刻 にお け る波 形 デ ー タよ り方 向 ス ペ ク. この よ うに,う ね り性 波 浪 の 日本 沿 岸 へ の 来 襲 の 様 子 は 台 風 の 通 過 経 路 に よ り異 な り,NOWPHASで. 観 測 され た. トル解 析 を行 って うね り性 波 浪 の 波 向 を推 定 し,う ね り性 波 浪 の 発 生 波 源 の 推 定 を試 み た.本 推 定 で は台 風 と観 測 地. うね り性 波 浪 デー タの相 互 相 関 解 析 結 果 を活 用 す る こと に. 点 の 距離 が比 較 的 長 く,う ね り性 波 浪 の伝 播 過 程 の推 定 が. よ り,台 風 が どの 経 路 を通 過 す る と,ど の 地 点 で ど の くら. 重 要 にな る と思 わ れ る ケ ース(Case1とCase2‑1)を. い の時 間 差 を もって うね り性 波 浪 が 来 襲 して くる のか を 予. げ た.た だ し,台 風 の 規 模(風 速 半 径)を 考 慮 して いな い. 測 す るこ とが,あ る程 度 可 能 に な ると考 え られ る.. た め,う ね り性 波 浪 の 発 生 波 源 は うね り性 波 浪 の波 向線 と. 取 り上. 台 風 の 中 心 経 路 の 交 点 と定 義 した.. (3) うね り性 波 浪 来 襲 時 の台 風 と観 測 地 点 の 位 置 関 係 図‑5に 示 す の は,前 節 の うね り性 波 浪 を 観 測 した時 刻. 図‑6に. 示 す の は,T0514(Case1:日. におけ る台 風位 置 と観 測 地 点 の位 置 関係 を全 対 象 擾 乱 につ. T0402(Case2‑1:太. い て ま とめ た も ので あ る.横 軸 は対 象 擾 乱 をCaseご. とに. り性 波 浪 の 波 向 線 と台 風 の 中 心 経 路 の関 係 を表 した もので. 並 べ,縦 軸 は台 風 の 中心 位 置 と各 観 測 地 点 の 平 均 距 離 で. あ る.図 中 の実 線 が うね り性 波 浪 の 波 向 線,○ 付 き実 線 が. あ る.図 中の ○ はCaseご. 台 風 の 中 心 経 路 で あ る.日 本 海 を 通 過 す る場 合(図‑6(a)). との平 均 距 離 で あ る.図‑5よ. り. わ か るよ うに,台 風 が 上 陸 せ ず 日本 海 お よび太 平 洋 上 を 通 過 す る場 合(Casel,Case2‑1)は,そ. の距 離 は平 均 して40. で は,隠. 平 洋 通 過 型(非. 本 海 通 過 型), 上 陸))に. 対 して うね. 岐 諸 島 周 辺 が う ね り性 波 浪 の 発 生 波 源 と な.
(5) 全 国 波浪観 測 デ ータを活 用 した うね り性 波 浪の伝 播特 性 につ いて. 175. (a) Case1:T0514 図‑5. う ね り観 測 時 刻 に お け る 台 風 位 置 と観 測 地 点 の 距 離. (バ ー:距. 離,○:平. 均 値,左. か らT0415,T0416,T0514,. T0402,T0612,T0422,T0511,T0404,T0423,T0709). り,そ こか ら日本 海 沿 岸 の各 港 湾 に伝 播 して い る.一 方, 太 平 洋 を通 過 す る場 合(図‑6(b))で. は,う. ね り性 波 浪. は台 風 の進 行 と と もに発 生 し,そ れ らが各 地 の港 湾 に来 襲 して い る ことが わ か る.こ の よ うに,う ね り性 波 浪 の 波 形 デ ー タか らうね り性 波 浪 の発 生 波 源 や伝 播 方 向 を簡 易 的 に. (b) Case2‑2:T0402. あ る程 度 推 定 す る こ とが可 能 で あ る こ とがわ か った.し か しなが ら,こ の 推 定 方 法 で はNOWPHAS波. 浪観 測地点が. うね り性 波 浪 に対 して浅 海 域 に属 して い る こ とに よ る屈 折. 図‑6. うね り性 波浪 の波 向線 と台風 中心 経路 の関係(実 践:. うね り性波 浪 の波 向線,○ 付 き実 践:台 風 の中心 経路). の影 響 や台 風 の規 模 や 風 波情 報 等 を考 慮 して い ない た め, そ の推 定 精 度 は決 して 高 くな く,多. くの課 題 が残 って い る. 等 を考 慮 して い な いた め,現 時点 に お いて その 推 定 精 度 は. 3. 結 論. 決 して 高 くな い.今 後 は,各 観 測 地 点 周 辺 の波 浪 変 形 計 本 研 究 で は,現 地 で 観 測 され た うね り性 波 浪 の伝 播 特 性 を 把 握 す るた め,NOWPHAS波. 浪 観 測 デ ー タ の周 期 帯 別. 波 高 に注 目 し,う ね り成 分 波高 の相 互 相 関 解 析 を行 った.. 算 や台 風 の規 模 や風 波場 を考 慮 した波 浪 推 算 を行 う こと に よ り,う ね り性 波 浪 の 発生 波 源 や その伝 播 特 性 に 関す る推 定 精度 の向 上 を行 い たい と考 えて い る.. そ の結 果,台 風 が 日本 海 を通 過 す る場 合,台 風 が 通 過 して 半 日か ら一 日経 って うね り性 波 浪 が 日本 沿 岸 に到 達 し,太 平 洋 岸 のは るか 沖 を通 過 す る場 合 で は各 観 測 地 点 で うね り 性 波 浪 が観 測 され る時 刻 の差(タ イ ム ラ グ)は 小 さ い こ と が わ か った.ま た,台 風 が 日本 列 島 を縦 横 断す る場 合 で は 台 風 の進 行 の後 を追 うよ うに うね り性 波 浪が 時 間遅 れ を伴 っ て 観 測 され る こ とが わか った.こ の よ うに,台 風 の通 過 経 路 に よ り うね り性 波 浪 の伝 播 特 性 に 違 いが 見 られ る こ とか ら,台 風 経 路 ご とに うね り性 波 浪 の来 襲 予 測 を 行 うこ とは あ る程 度 可 能 で あ る と思 われ る. 一方 ,う ね り性 波 浪 の 波 高 線 と台 風 の中 心 経 路 か らうね り性 波 浪 の発 生 波 源 の推 定 を試 みた が,今 回 は各 観 測 地 点 にお け るうね り性 波 浪 の 屈折 の影響 や台 風規 模(風 速 半 径). 参. 考. 文. 献. 清水勝義 ・佐 々木 誠 ・永 井紀彦(2007): 全国港 湾海洋 波浪観測 年 報(NOWPHAS2005), 港湾 空 港 技術 研 究所 資 料, No. 1161, 92p.(波 浪観測年報 は, 1970年 版以 降毎年刊行) 永 井 紀 彦 ・里 見 茂(2006): 全 国 港 湾 海 洋 波 浪 観 測 年 報 (NOWPHAS2004), 港湾空港 技術研 究所 資料, No.1118, 15p. 平石哲 也 ・平 山克也 ・加 島寛章 ・春尾和 人 ・宮里 一郎(2008): 偶 発波浪 荷重 による被 害例 とその特性, 海岸工 学論 文集, 第55巻(印 刷 中). Hiraishi, T., K. Haruo, K. Hirayama, and K. Tanaka(2008) Application of new wave transformation model to harbor design, Submission to 2nd International Symposium on Shallow Flows(印. 刷 中)..
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