地 球 温 暖化 シナ リオ に伴 う北 西太 平 洋 で の波 高極 値 の変化
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(2) 1322. 海. 岸. 工. 学. 段 波 モ デ ル付 き格 子 点 浅 海 モ デ ル(山 口 ら,1984)を. 論. 文. 集. 第55巻. (2008). 用い. る.外 洋 開 境 界 の 流 入 方 向 に は パ ラ メ トリ ッ クな 表 示 式 に基 づ く方 向 ス ペ ク トル を与 え る.日 本 海 領 域 の 波 浪 推 算 で は,沿 岸 地 形 の 近 似 度 を 向上 させ る た め に,座 標 軸 を反 時計 方 向 に45° 回 転 させ た格 子 網(図‑1)を 使 用 し, 格 子 間 隔5kmの (山 口 ら,1987)に. 高 地 形 解 像 度 格 子 網 で の1点 浅 海 モ デ ル よ る方 向 ス ペ ク トル を 朝 鮮 海 峡 ・対 馬. 海 峡 に相 当 す る5つ の格 子 点(後 出 の 図‑7と 図‑8の 中 の ● 印)に 流 入 境 界 条 件 と して 与 え る.周 波 数 は0.036〜0.5H zを 不 等 分 割 した20個,方 した19個,計. 向 は0〜360° を20° で 等 分 割. 算 時 間 間 隔 は 北 西 太 平 洋 領 域 で1時 間,日. 本 海 領 域 と東 シナ 海 領 域 で30分 とす る.. 図‑2. 北西 太平洋 領域 にお ける100年確 率気 圧. (4) 極 値 統 計 解 析 各 格 子 点 に お け る台 風 時 の年 最 大 気 圧 降 下 量 と年 最 大. る.台 風 の発 生 位 置 がE方 向 に移 動 す る ケ ー ス(2)では,. 波 高 資 料 に対 す る極 値 統 計 解 析 に は,候 補 分 布 をGumbel. 確 率 気 圧 は 日本 列 島 で東 西 方 向 に あ ま り変 化 しな い が,. 分 布 と形 状 母 数k=0.5〜i0の27種. NE‑SW方. 類 の3母 数Weibull分 布. の 計28種 類 と し,母 数 推 定 を最 小2乗 法,最. 向 に等 値 線 を もっ 東 シ ナ海 で は,沖. 縄 におい. 適分布 の選. て 確 率 気 圧 が や や 大 き くな る.太 平 洋 の 東 側 海 域 で も同. 散 の 推 定 をjackknife法 に よ る. 様 に確 率 気 圧 は高 く な る.台 風 の 発 生 位 置 がNE方 向 に. モ デ ル を 用 い る .当 該 領 域. 移 動 す る ケ ー ス(3)では,ケ ー ス(1)とケ ー ス(2)の挙 動 が重. に お け る100年 確 率 気 圧 と100年 確 率 波 高 の 標 準 偏 差 は 大. な るの で,日 本 列 島 全 体 で そ れ ぞ れ の地 域 に 応 じて 確 率. 部 分 の 海 域 で そ れ ぞ れ2hPaお. 気 圧 が 低 下 す る一 方,沖. 択 を最 大 相 関 係 数 基 準,分 Yamaguchi・Hatada(1997)の. よ び0.2mよ. り小 さ い こ と. 縄 で は確 率 気 圧 が増 大 す る.以. か ら,こ れ ら は以 下 で 検 討 す る100年 確 率 気 圧 や100年 確. 上 の ケ ー ス に お け る確 率 気 圧 の変 化 は大 き くて も ほ ぼ ±. 率 波 高 の 差 に比 べ て 有 意 で な い.. 10hPa以 内,広 範 な領 域 で ±5hPa以 内 で あ る. 台 風 発 生 位 置 の 中 心 気 圧 を10hPa強 制 的 に下 げ るケ ー. 3. 北 西 太 平 洋 に お け る 確 率 気 圧 の 変 化 図‑2は 標 準 ケ ー ス(normal 圧p100の空 間 分 布 を 示 す.確. ス(4)では,確 率 気 圧920hPaの case)に お け る100年 確 率 気 率 気 圧 は東 シナ 海 と920hPa. 領 域 が 拡 大 す るが ,940h. Paの 領 域 は そ れ ほ ど 拡 が らず,960hPaの. 領域 は あま り. 変 ら な い.す な わ ち,境 界 で の中 心 気 圧 の 低 下 の影 響 は. の等 値 線 の 太 平 洋 東 側 部 分 を除 い て,東 西 方 向 に あ ま り. 台 風 の北 方 へ の 進 行 と と もに 急 速 に弱 くな り,日 本 周 辺. ど変 化 しな い.920hpaの. で は標 準 ケ ー ス との 気 圧 差 は 小 さ い.. 位 置 し,940hPaの. 等 値 線 は南 方 海 域 の 中 央 部 に. 等 値 線 が 台 湾 か ら九 州 中 部 へNE方. 向. に,九 州 中 部 か ら太 平 洋 へE方 向 に延 び て い る.こ の 挙 動 は960hPaと980hPaの. 等 値 線 につ い て も同 様 で あ る.. 図‑3は ケ ー ス(1)〜(4)の100年 確 率 気 圧 の 空 間 分 布 を示. 4. 北 西 太 平 洋 に お け る 確 率 波 高 の 変 化 図‑4は 標 準 ケ ー ス にお け る100年 確 率 波 高H100の 空 間 分 布 を 示 す.確. 率 波 高 は,南. す.台 風 の 発 生 位 置 がN方 向 に 移 動 す る ケ ー ス(1)では,. 沖 合 海 域 で16m,日. 等 値 線 が そ の ま まN方 向 に遷 移 す る こ とか ら,た とえ ば. 東 沖 合 の14mを. 940hPaの. 南 側 海 域 の14mか. 等 値 線 が 九 州 全 体 や 四 国 南 西 部 に 達 す る.つ. ま り,確 率 気 圧 は南 東 海 域 を除 い て ほぼ 全 領 域 で 低 くな. case(1). case(2). 図‑3. で8mに. 方 海 域 で17〜18m,日. 本 の 太 平 洋 岸 で 西 側 の16mか. 経 て 北 海 道 東 岸 の8mに,東 らNW方. 向 に12mを. 本の ら関. シ ナ海 で は. 経 て山東半 島沖合. な る.日 本 海 で は,対 馬 ・朝 鮮 海 峡 か らNE方 向. case(3). 台風 特性 の変 化 に伴 う100年確 率気 圧(北西 太平 洋領 域). case(4).
(3) 1323. 地 球温 暖化 シナ リオ に伴 う北西 太平 洋 での波 高極値 の変 化. を 越 え る.し か し,太 平 洋 側 の う ち東 海 地 方 か ら九 州 の 沿 岸 と沖 合 で は標 準 ケ ー ス に お け る16m以. 下 の波高 域. が 北 上 す る こ と か ら,確 率 波 高 は0〜1m低. 下 す る.な. お,南 方 境 界 付 近 の海 域 にお け る確 率 波 高 の変 化 は境 界 条 件 の 設定 方 法 に依 存 す るの で,検 討 対 象 と しな い.ケ ー ス(2)では高 波 高 域 がE方 向 に移 動 す る こ と か ら,東. シナ. 海 を 中 心 に 日本 海 や 太 平 洋 岸 の西 南 部 で 確 率 波 高 が 減 少 す る反 面,太 平 洋 岸 の 東 部 や北 部 で 増 加 す る.そ の 増 減 の 程 度 は,1m以. 上 の 減 少 を 示 す 九 州 西 岸 沖 合 か ら 日本. 海 の 韓 国 沖 合 海 域 を 除 い て,1m以 で は,各 等 波 高 域 がNE方 図‑4. と ケ ー ス(2)の影 響 が 混 在 し,た. 北西 太平 洋領域 にお ける100年確 率波 高. 下 で あ る.ケ. ー ス(3). 向 に移 る こ とか ら,ケ ー ス(1) と え ば,日. 本 海 で は12. m波 高 域 が 孤 立 して 出現 す る特 徴 が み られ る.確 率 波 高 に12m域,つ. い で10m域. が 延 び,北. 海道 の西方 海 域 に. は西 日本 の周 辺 海 域 で減 少 す る反 面,東. 日本 の周 辺 海 域. 達 す る.計 算 に お け る地 形 解 像 度 が 低 い た め,対 馬 ・朝. で 増 大 す る.3ケ. 鮮 海 峡 か ら過 剰 な エ ネ ル ギ ー が 流 入 す る結 果,日. の 移 動 に よ って 西 日本 で は太 平 洋 側 で 確 率 波 高 が減 少 す. 本海西. る一 方,東. 南 部 海 域 の確 率 波 高 は過 大 評 価 され て い る. 図‑5は ケ ー ス(1)〜(4)の100年 確 率 波 高 の空 間 分 布,図‑ 6は ケ ー ス(1)〜(4)の各 ケ ー ス と標 準 ケ ー ス の100年 確 率 波 高 の差 △H100の空 間 分 布 を示 す.ケ. ー ス(1)では 高 波 高 域. もN方 向 に 移 動 す る こ と か ら,確 率 波 高 は標 準 ケ ー ス に 比 べ て 全 般 的 に0〜1m大. き く な り,日. 本海 の 中央部 よ. り大 陸 側 の 海 域 や 北 海 道 の 東 側 海 域 で そ の 増 加 量 は1m. case(2). case(1) 図‑5. case(1)‑normal case. る.そ の 変 化 の幅 は1m以. 下 で あ る.. ケ ー ス(4)では,太 平 洋 で16m波 ナ海 で14m波. 風経 路. 日本 の太 平 洋 岸 で は増 大 す る こ とが 指 摘 され. 高 域 がNW方. 高 域 がN方 向 に,東. シ. 向 に拡 大 す る こ とか らわ か る. よ う に,領 域 全 体 で 確 率 波 高 が増 大 す る.し か し,標 準 ケ ー ス と の確 率 波 高 の 差 を与 え た 図‑6の 第4図 に よ る と, 太 平 洋 岸 西 南 部 や 伊 勢 湾 周 辺 海 域,北 海 道 の 日本 海 側 と. case(3). case(4). 台風 特性 の変 化 に伴 う100年確 率波 高(北西 太平 洋領 域). case(2)‑normal case. 図‑6. ー ス に共 通 す る 特 徴 と して,台. case(3)‑normal case. 台風 特性 の変 化 に伴 う100年確 率波 高 の差(北 西 太平洋 領域). case(4)‑normal case.
(4) 1324. 海. 太 平 洋 側,黄. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 海 中 央 部 に お いて 確 率 波 高 は小 さ くな る.. そ の 増 減 の程 度 は大 部 分 の 海 域 で1m以. 下 で あ り,日 本. 周 辺 の 海 域 で は0.5m以 下 の 海 域 が 多 くを 占 め る. 5. 日 本 海 に お け る 確 率 波 高 の 変 化 図‑7は 標 準 ケ ー ス に お け る100年 確 率 波 高 の 空 間 分 布 を示 す.確 率 波 高 は 朝 鮮 半 島 の東 側 海 域 で 領 域 全 体 の最 大 域 で あ る11m波 部 の5〜6mに. 高 域 を与 え,そ. case(1)‑normalcase. こ か ら楕 円状 に沿 岸. 向 け て 小 さ くな る.. 図‑8は ケ ー ス(1)〜(4)の各 ケ ー ス と標 準 ケ ー ス の100年 確 率 波 高 の 差 の 空 間 分 布 を 与 え る.図 準 ケ ー ス と比 べ て11mの. は省 略 す る が,標. 波 高 域 がNE方. 向 に拡 大 した り. (ケ ー ス(1),ケ ー ス(3)),消 失 した り(ケ ー ス(2))ある い は NE方 向 に 移 動 す る(ケ ー ス(4)).し か し,日 本 海 の 中央 部 を 中 心 に 楕 円 状 に10m域 沿 岸 部 の5〜6mに. が 広 範 に拡 が り,そ. case(2)‑normalcase. こか ら. 向 け て 減 少 す る と い う挙 動 は共 通 す. る.標 準 ケ ー ス との 差 を み る と,ケ ー ス(1)では確 率 波 高 は 広 範 な 海 域 で0.5〜1mあ. る い は1.5m大. き く な るが,. 日本 沿 岸 で の 増 加 は 津 軽 海 峡 沖 合 を 除 く海 域 で0.5m以 下 に と ど ま る.ケ ー ス(2)では,確 率 波 高 は 日本 海 の 西 側 か ら大 陸 側 に 向 け て 最 大1.5m小 北 部 沿 岸 で は0.5m大. さ くな る 一 方,日. 本側. き くな る.日 本 沿 岸 を 西 か ら北 側. case(3)‑normalcase. に向 けて み る と,確 率 波 高 の変 化 は 山 陰 沿 岸 で の0.5m 減 少 の状 態 か ら次 第 に小 さ くな っ て東 北 地 方 北 側 に至 る まで ほ と ん ど0に 近 い 値 を と り,北 海 道 西 部 で0 .5mの 増 大 に 至 る と い う挙 動 を示 す.全 体 と して 日本 沿 岸 に沿 っ た変 化 は有 意 で な い.ケ 島 の 沖 合 で0.5m以 m,日. ー ス(3)では,確 率 波 高 は朝 鮮 半. 上 減 少 す る反 面,日. 本 海 の 北 東 部 で1m以. 本 海 中 央 部 で0.5. 上 増 大 す る.日. 確 率 波 高 は西 南 部 で ほ とん ど変 化 せ ず,北 地 方 に至 っ て も,そ. の増 大 は0.5m以. 本沿岸 で は 陸地方や東北. case(4)‑normalcase. 図‑8. 台風 特性 の変化 に伴 う100年確 率波 高 の差(日 本海 領域). 下 に と ど ま る が,. 東 北 北 部 か ら北 海 道 西 部 の 沖 合 で は1m近. くに な る.. す い.. ケ ー ス(4)では,確 率 波 高 は大 陸側 沖 合 の 小 海 域 に お け る0.5m程 度 の 減 少 を 除 い て,お 度 合 は 北 海 道 西 部 沖 合 で1mに 0.5m以. 下 と 小 さ い.北. お む ね 増 大 す る.そ. 達 す るが,日. の. 本 沿岸 で は. 6. 東 シ ナ 海 に お け る 確 率 波 高 の 変 化 図‑9は 標 準 ケ ー ス に お け る100年 確 率 波 高 の空 間 分 布. 海 道 西 部 沖 合 は 台 風 に伴 う波 浪. を示 す.太. 平 洋 側 で は16m波. が 発 達 しや す い 海 域 に あ た るの で,台 風 経 路 や 台 風 勢 力. 側 に17m域. も あ る.東. の変 化 に伴 う波 高,す. 西 岸 に14m域. な わ ち 確 率 波 高 の変 化 が 出 現 しや. 高 域 が 拡 が り,一 部 南 東. シ ナ海 で は,沖. が あ る が,西. 縄 近 海 か ら九 州. 表 島 付 近 か ら九 州 北 部 に か. け て13mの. 等 値 線 が,台. 値 線 が,中. 国 上 海 付 近 か ら済 州 島 に か け て10mの. 線 が 伸 び て お り,NW方. 湾 か ら対 馬 に か け て12mの. 等 等値. 向 に 向 けて 波 高 が 小 さ くな る.. 山 東 半 島 付 近 の黄 海 奥 部 で は8mを. と る.. 図‑10は ケ ー ス(1)〜(4)の各 ケ ース と標 準 ケ ー ス の100年 確 率 波 高 の 差 の空 間 分 布 を表 す.ケ. ー ス(1)では,そ れ ぞ. れ の等 値 線 が 標 準 ケ ー スの 場 合 よ り も北 上 す る こ とか ら, 境 界 の影 響 が 現 れ る南 側 海 域 を除 い て,海 域 全 体 で お お 図‑7. 日本海 領域 にお ける100年確 率波 高. む ね 確 率 波 高 が 大 き く な る.そ. の 度 合 は東 シ ナ 海 で 約.
(5) 1325. 地球 温 暖化 シナ リオ に伴 う北 西太 平洋 で の波高極 値 の変化. 図‑9 0.5m,日. case(1)‑normalcase. case(2)‑normalcase. case(3)‑normalcase. case(4)‑normalcase. 東 シナ海 領域 にお け る100年確率 波高. 本 海 で 約1mで. あ る.し か し,九 州 西 側 海 域 や. 四 国 沖 の 太 平 洋 側 で は確 率 波 高 は0.5m程 度 小 さ くな る. ケ ー ス(2)では,等 値 線 もE方 向 に 移 動 し,太 平 洋,東. シ. ナ 海,日 本 海 の いず れ で も全 体 と して波 高 は小 さ くな る. そ の 規 模 は九 州 西 岸 や 韓 国 東 岸 で2mに. 達 す るが,1m. 以 下 の海 域 が 多 くを 占 め る.ケ ー ス(3)では,境 界 の影 響 が 現 れ る 南 側 海 域 を 除 け ば,確 率 波 高 の増 減 の領 域 が 相 半 ば し,確 率 波 高 は東 シナ 海 中 央 部 や 四 国 沖 合 海 域,日 本 海 中 央 部 で0.5m程 域 で は1m程. 度 大 き くな る反 面,そ. れ以外 の海. 度 ま で 小 さ くな る.. ケ ー ス(4)では,確 率 波 高 は東 シナ 海 中 央 部 か ら黄 海 や 朝 鮮 半 島 東 岸,四 5m小. 国 の 沖 合 海 域 お よ び沖 縄 周 辺 海 域 で0.. さ くな り,そ. の 他 の広 範 な 海 域 で は0.5〜1m大. き 図‑10. くな る.と. くに 日本 周 辺 海 域 の うち,九 州 南 西 岸 海 域 に. お け る確 率 波 高 の 増 大 は1mを け る減 少 は1mに. 台 風 特 性 の 変 化 に 伴 う100年 確 率 波 高 の 差(東. 越 え,四 国 沖 合 海 域 に お. 近 い値 を示 す. 一 部 の 海 域 で は こ れ ら が10hPaお. 7. 結. よ び1mを. 越 え る.. 語 参. 本 研 究 で 得 られ た 結 果 は つ ぎの よ うに要 約 され る. (1)台風 経 路 の 移 動 は,日 本 周 辺 で み れ ば 確 率 気 圧 の低 下(確 率 気 圧 降 下 量 の増 大)を も た らす.台. 風発生位 置で. の 中 心 気 圧 の 低 下 の影 響 は 高 緯 度 地 域 ほ ど減 少 す る. (2)日本 沿 岸 で み れ ば,台 風 経 路 の移 動 に 伴 い,確 率 波 高 は 四 国 の 西 半 分 か ら九 州 東 岸 の太 平 洋 側 で 減 少 し,東 日本 ・北 日本 で 増 大 す る. (3)台風 発 生 位 置 での 中 心 気 圧 の低 下 に伴 い,確 率 波 高 は ほ ぼ増 加 す る が,日 本 沿 岸 で は九 州 東 岸 か ら東 海 地 方 の沖 合 や 日本 海 を含 む 北 海 道 の沿 岸 で む しろ減 少 す る. (4)確率 気 圧 と確 率 波 高 の 変 化 量(絶 対 値)は 多 くの 海 域 で5hPaお. シナ海. 領 域). よ び0.5mよ. お よ び1m以. り小 さ く,大 部 分 の海 域 で10hPa. 下 に と ど ま る.し か し,九 州 西 側 海 域 な ど. 考. 文. 献. 橋 本 典 明 ・河 合 弘 泰 ・松 浦 邦 明 (2005): 地 球 温 暖 化 を 考 慮 し た 将 来 の 台 風 特 性 の 解 析 と 確 率 台 風 モ デ ル へ の 導 入, 海 岸 工 学 論 文 集,. 第52巻,. pp.1221‑1225.. 野 中 浩 一 ・山 口 正 隆 ・畑 田 佳 男 ・伊 藤 吉 孝 (2000): 拡 張 型 確 率 的 台 風 モ デ ル を 用 い た 波 高 の 極 値 推 定 シス テ ム, 海 岸 工 学 論 文 集, 第47巻, pp.271‑275. 山 口 正 隆 ・畑 田 佳 男 ・細 野 浩 司 ・日野 幹 雄 (1984):. エネルギ ー. 平 衡 方 程 式 に 基 づ く浅 海 波 浪 の 数 値 予 知 モ デ ル に つ い て, 第31回 海 岸 工 学 講 演 会 論 文 集, pp.123‑127. 山 口 正 隆 ・畑 田 佳 男 ・宇 都 宮 好 博 (1987): 一 地 点 を 対 象 と し た 浅 海 波 浪 推 算 モ デ ル と そ の 適 用 性, 土 木 学 会 論 文 集, 第381号/II‑7,. pp.151‑160.. Yamaguchi, M. and Y. Hatada (1997): An extremal analysis system and its application to the estimation of extremes of meteorological and oceanographic elements around the coasts of Japan, Proc. WAVES97, Vol.2, pp.932-946..
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