(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、沿岸近傍の津波波形を予測する第１のステップと、
（ｂ）前記第１のステップ（ａ）で予測した沿岸近傍の津波波形を用いて、沿岸近傍から沿岸の対象地点を含めた小規模な２次元津波シミュレーションを行うことにより、沿岸の津波波形と波高を予測する第２のステップとを施すことを特徴とする津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法。
【請求項２】
請求項１記載の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、前記第１のステップの津波伝播特性Ｇ２（τ）は、小断層すべりに対する海域入射地点のシミュレーション波形Ｓ２（ｔ）と沿岸近傍予測地点のシミュレーション波形Ｘ２（ｔ）を周波数領域でデコンボリューションすることにより算出し、前記津波伝播特性Ｇ２（τ）と全断層すべりに対する海域入射地点の観測津波波形Ｓ１（ｔ）をコンボリューションすることを特徴とする津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法。
【請求項３】
請求項１記載の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、前記第２のステップは、小規模の２次元津波シミュレーションを利用した沿岸の津波波形と波高予測を行うことを特徴とする津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法。
【請求項４】
請求項１記載の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、近距離地点の津波入射波形と長時間の津波入射波形を利用した際は、沿岸の津波波形と波高の予測精度向上が期待されることを特徴とする津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法については、提案されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】金沢敏彦：日本海溝海底地震津波観測網について、地震ジャーナル、Ｖｏｌ. ５５、Ｎｏ. ６、ｐｐ. ２８−３３、２０１３
【非特許文献２】杉野英治、呉長江、是永眞理子、根本信、岩渕洋子、蛯沢勝三：原子力サイトにおける２０１１東北地震津波の検証、日本地震工学会論文集、  １３  、２（特集号）、ｐｐ. ２−２１  、２０１３
【非特許文献３】Ｓａｔａｋｅ, Ｋ.,  Ｆｕｊｉｉ, Ｙ.,  Ｈａｒａｄａ, Ｔ.   ａｎｄ  Ｎａｍｅｇａｙａ, Ｙ. :   Ｔｉｍｅ  ａｎｄ  Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｓｅｉｓｍｉｃ  Ｓｌｉｐ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２０１１  Ｔｏｈｏｋｕ  Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ  ａｓ  Ｉｎｆｅｒｒｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｔｓｕｎａｍｉ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  Ｄａｔａ, Ｂｕｌｌ. Ｓｅｉｓｍｏｌ. Ｓｏｃ. Ａｍ.,１０３, ｐｐ. １４７３−１４９２, ２０１３
【非特許文献４】内閣府: 南海トラフの巨大地震モデル検討会、第１２回会合参考資料、ｈｔｔｐ；／／ｗｗｗ. ｂｏｕｓａｉ. ｇｏ. ｊｐ／ｊｉｓｈｉｎ／ｃｈｕｂｏｕ／ｎａｎｋａｉ＿ｔｒｏｕｇｈ／１２／ｓｕｂ＿１. ｐｄｆ、２０１２
【非特許文献５】海上保安庁：海底地形デジタルデータ「Ｍ７０００シリーズ」
【非特許文献６】長谷川賢一、鈴木孝夫、稲垣和男、首藤伸夫：津波数値実験における格子間隔と時間積分間隔に関する研究、土木学会論文集、第３８１号／ＩＩ−７、Ｎｏ. ２、ｐｐ. １１１−１２０、１９８７
【非特許文献７】国土地理院：「５ｍメッシュ標高データ」、ｈｔｔｐ；／／ｗｗｗ. ｇｓｉ. ｇｏ. ｊｐ／
【非特許文献８】Ｏｋａｄａ, Ｙ. :   Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｄｕｅ  ｔｏ  Ｓｈｅａｒ  ａｎｄ   Tｅｎｓｉｌｅ  Ｆａｕｌｔｓ  ｉｎ  ａ  Ｈａｌｆ−Ｓｐａｃｅ, Ｂｕｌｌ. Ｓｅｉｓｍｏｌ. Ｓｏｃ. Ａｍ.,Ｖｏｌ. ８２, Ｎｏ. ２, ｐｐ. １０１８−１０４０, １９９２
【非特許文献９】Ｉｍａｍｕｒａ, Ｆ.,  Ｓｈｕｔｏ, Ｎ.   ａｎｄ  Ｇｏｔｏ, Ｃ. : Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｔｒａｎｓｏｃｅａｎｉｃ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｓｕｎａｍｉｓ, ６ｔｈ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ＡＰＤ−ＩＡＨＲ, ｐｐ. ２６５−２７２, １９８８
【非特許文献１０】後藤智明：津波数値計算、１９８６年度（第２２回）水工学に関する夏期研修会講義集Ｂコース、土木学会水理委員会、Ｂ−３−１〜Ｂ−３−２１、１９８６
【非特許文献１１】ナウファス：国土交通省港湾局全国港湾海洋波浪情報網、ｈｔｔｐ；／／ｗｗｗ. ｍｌｉｔ. ｇｏ. ｊｐ／ｋｏｗａｎ／ｎｏｗｐｈａｓ／
【非特許文献１２】藤原了、田宮貴洋、是永真理子、橋本紀彦：津波波源モデルの違いによる津波波力の差異の評価、日本地震学会２０１３年度秋季大会、２０１３
【非特許文献１３】江原義郎：デジタル信号処理、東京電機大学出版局、ｐ. ３８、１９９１
【非特許文献１４】相田勇：三陸沖の古い津波のシミュレーション、地震研究所彙報、５２、ｐｐ. ７１−１０１、１９７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、海域での津波波形入射直後に沿岸近傍の津波波形と沿岸の最大津波水位を早期に予測する、津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、
（ａ）海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、沿岸近傍の津波波形を予測する第１のステップと、（ｂ）前記第１のステップ（ａ）で予測した沿岸近傍の津波波形を用いて、沿岸近傍から沿岸の対象地点を含めた小規模な２次元津波シミュレーションを行うことにより、沿岸の津波波形と波高を予測する第２のステップとを施すことを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、前記第１のステップの津波伝播特性Ｇ２（τ）は、小断層すべりに対する海域入射地点のシミュレーション波形Ｓ２（ｔ）と沿岸近傍予測地点のシミュレーション波形Ｘ２（ｔ）を周波数領域でデコンボリューションすることにより算出し、前記津波伝播特性Ｇ２（τ）と全断層すべりに対する海域入射地点の観測津波波形Ｓ１（ｔ）をコンボリューションすることを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔１〕記載の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、前記第２のステップは、小規模の２次元津波シミュレーションを利用した沿岸の津波波形と波高予測を行うことを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕記載の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法において、近距離地点の津波入射波形と長時間の津波入射波形を利用した際は、沿岸の津波波形と波高の予測精度向上が期待されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１０】
事前に海域入射地点と沿岸近傍予測地点（線形理論が成立する水深５０ｍ以上）の津波伝播特性を準備しておくことにより、津波発生後海域の地点に津波入射波形が収録された際に、対象とした沿岸近傍地点での津波波形の即時予測が可能である。
【００１１】
更に、予測した沿岸近傍地点の津波波形を利用して、小規模の２次元津波シミュレーション（非線形理論を用いる水深５０ｍ未満）を実施することにより、海岸線汀線の詳細な津波波高分布を即時予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法の模式図である。
【図２】東北地方太平洋沖地震の断層すべりを示す図である。
【図３】海底地形モデルを示す図である。
【図４】宮城県中部沖における観測津波波形と線形長波理論を用いた計算津波波形の比較を示す図である。
【図５】本発明の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法の模式図（図１）の計算手順を示す図である。
【図６】本発明にかかる津波シミュレーションの評価地点（●は約１０ｋｍ間隔）と主要断層すべり領域（□）を示す図である。
【図７】海域入射地点（８４６，８９５）の津波波形を示す図である。
【図８】沿岸近傍予測地点（８９３）の津波波形を示す図である。
【図９】牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量の比較を示す図である。
【図１０】海域地点８４６の津波入射波形から予測された沿岸近傍４地点（９４４，９１９，８９３，８６６）の津波波形を示す図である。
【図１１】異なる海域入射地点に対する沿岸近傍予測地点９１９の最大津波水位の誤差評価を示す図である。
【図１２】異なる海域入射地点に対する牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量の比較を示す図である。
【図１３】海域入射波形（地点８４６）の異なるデータ長に対する沿岸近傍予測地点９１９の最大津波水位の誤差評価を示す図である。
【図１４】海域入射波形（地点８４６）の異なるデータ長に対する牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法は、（ａ）海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、沿岸近傍の津波波形を予測する第１のステップと、（ｂ）前記第１のステップ（ａ）で予測した沿岸近傍の津波波形を用いて、沿岸近傍から沿岸の対象地点を含めた小規模な２次元津波シミュレーションを行うことにより、沿岸の津波波形と波高を予測する第２のステップとを施す。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
２０１１年東北地方太平洋沖地震による東日本太平洋沿岸の壊滅的な津波被害の経験を受けて、海域で発生した地震直後に適切な地震と津波の予測を行うことを目的に、日本海溝海底地震津波観測網（Ｓｅａｆｌｏｏｒ  Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ  ａｎｄ  Ｔｓｕｎａｍｉｓ  ａｌｏｎｇ  ｔｈｅ  Ｊａｐａｎ  Ｔｒｅｎｃｈ：Ｓ−ｎｅｔ）（上記非特許文献１参照）が東日本の太平洋沖で整備されつつある。今後、沿岸から遠く離れた海域で津波が地震発生直後に観測されるため、震源域やマグニチュードに対応した海底面変位に還元せず、海域で観測された津波記録を利用した沿岸での津波波形・波高の直接的な予測手法の開発が期待される。
【００１６】
そこで、本発明では、海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、海域での津波波形入射直後に即時的な沿岸近傍の津波波形と沿岸の津波波高を予測する方法を開発した。
【００１７】
図１は本発明の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法の模式図である。
【００１８】
具体的には、図１に示した２つのステップにより、沿岸の即時的な津波波形・波高の予測を行う。
（１）震源断層面１での地殻変動により、海域２で観測された津波入射波形３と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、沿岸近傍４の津波波形５を予測する（１ｓｔ  ｓｔｅｐ：津波伝播特性を用いた直接的予測）。
（２）１ｓｔ  ｓｔｅｐで予測した沿岸近傍４の津波波形５を用いて、沿岸近傍４から沿岸６の対象地点を含めた小規模な２次元津波シミュレーション７を行うことにより、沿岸の津波波形８と波高９を予測する（２ｎｄ  ｓｔｅｐ：小規模な数値計算）。
【００１９】
以下、１ｓｔ  ｓｔｅｐと２ｎｄ  ｓｔｅｐについてその詳細を説明する。
（津波伝播特性を利用した沿岸近傍の波形予測）
（１）２０１１年東北地方太平洋沖地震の２次元津波シミュレーション
２０１１年東北地方太平洋沖地震の津波波源モデルについては、地震発生後、幾つかのモデル（上記非特許文献〔２〕，〔３〕，〔４〕参照）が提案されているが、各波源モデルによる線形の津波波形の差異は小さく、どの波源モデルを用いても２次元津波シミュレーション結果より観測記録を概ね説明できる。
【００２０】
図２は東北地方太平洋沖地震の断層すべり（上記非特許文献〔４〕参照）を示す図であり、□は主要断層すべり領域を示している。
【００２１】
ここでは、その中でも波源モデルが最も詳細に表現されている内閣府の津波波源モデル（上記非特許文献〔４〕参照）である図２を用いることにした。
【００２２】
図３は海底地形モデル（上記非特許文献〔５〕参照）（格子間隔１２１５ｍ、等深線間隔５００ｍ）を示す図である。
【００２３】
本発明では、図３に示すように、有限差分法より２次元津波シミュレーションを行い、メッシュサイズ（格子間隔）は海域から内陸に向かって段階的に小さくなるように設定した（４段階：１２１５ｍ，４０５ｍ，１３５ｍ，４５ｍ格子間隔) 。津波の１波長に対して２０程度の格子を配置し（上記非特許文献〔６〕参照）、時間刻みは線形理論で０．８１秒、非線形理論で０．０９秒とした。各領域の格子中心に、水深・標高データを割り付けて地形モデルを作成した。水深データについては海上保安庁の海底地形デジタルデータ「Ｍ７０００シリーズ」（上記非特許文献〔５〕参照）、標高データについては国土地理院の「５ｍメッシュ標高データ」（上記非特許文献〔７〕参照）を用いた。津波の初期水位については、半無限弾性体中での鉛直成分の地殻変動（上記非特許文献〔８〕参照）より計算した。下記に、津波シミュレーション（上記非特許文献〔９〕参照）で用いる非線形浅水長波理論式を示す。
【００２４】
【数１】
0006437883.tif 000002
【００２５】
【数２】
0006437883.tif 000003
【００２６】
【数３】
0006437883.tif 000004
【００２７】
ここで、ｘ・ｙ水平方向座標、ｚ：鉛直方向座標、ｔ：時間、ｇ：重力加速度、η：水位、ｈ：水深、Ｍ・Ｎ：流量、Ｄ＝（ｈ＋η）：全水深、である。
【００２８】
線形長波理論を用いた２次元津波シミュレーションより、海域から沿岸近傍（水深５０ｍ程度）（上記非特許文献〔１０〕参照）の津波波形を計算した。線形解析では、上記（２）・（３）式において移流項（第２項と第３項）と海底摩擦項（第５項）を考慮しない。線形波動場では、津波はｃ＝√ｇｈで表現される深さ依存の波速で伝播する。一方、非線形浅水長波理論を用いた２次元津波シミュレーションより、沿岸近傍から沿岸の津波波形を計算した。非線形波動場では、津波はｃ＝√ｇ（ｈ＋η）で表現される波速で伝播する。
【００２９】
図４は宮城県中部沖における観測津波波形と線形長波理論を用いた計算津波波形の比較を示す図である。
【００３０】
図４に、一例として、宮城県中部沖での計算された津波波形とＧＰＳ波浪計（上記非特許文献〔１１〕参照）（国土交通省）により観測された津波波形を比較した（上記非特許文献〔１２〕参照）。計算された津波波形は観測波形を良く再現することから、本発明で用いた２次元津波シミュレーションの妥当性が分かる。
（２）津波入射波形と津波伝播特性による沿岸近傍の波形予測
本発明の１ｓｔ  ｓｔｅｐでは、海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、沿岸近傍の津波波形を予測する方法を開発する。津波入射波形は上記した２０１１年東北地方太平洋沖地震の全断層すべりによる２次元津波シミュレーション結果を利用した。海底地形による津波伝播特性については、なるべく小さな断層領域を対象とした海域入射地点と沿岸近傍予測地点｛図２と図６（後述）｝の津波伝播特性を抽出する必要がある。そこで、２０１１年東北地方太平洋沖地震の主要断層すべりによる２次元津波シミュレーションを上記した線形理論より行い、その結果を用いて海域入射地点と沿岸近傍予測地点の津波伝播特性を事前に準備した。本発明の計算手順を図５に示す。
【００３１】
図５は本発明の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法の模式図（図１）の計算手順を示す図、図６は本発明にかかる津波シミュレーションの評価地点（●は約１０ｋｍ間隔）と主要断層すべり領域（□）を示す図である。
【００３２】
本発明の検証では、全断層すべりを用いた２次元津波シミュレーション結果を正解とし、本発明による計算結果の比較対象とした。
【００３３】
津波伝播特性Ｇ２（τ）は、主要断層すべりに対する海域入射地点のシミュレーション波形Ｓ２（ｔ）と沿岸近傍予測地点のシミュレーション波形Ｘ２（ｔ）を周波数領域でデコンボリューションすることにより算出した（式［４］）。その津波伝播特性Ｇ２（τ）と全断層すべりに対する海域入射地点のシミュレーション波形Ｓ１（ｔ）をコンボリューションする（式［５］）ことにより沿岸近傍予測地点の津波波形Ｙ（ｔ）を簡便にかつ即時的に算出することができる。
【００３４】
Ｇ２（ω）＝Ｘ２（ω）／Ｓ２（ω）                ・・・（４）
Ｙ（ω）＝Ｓ１（ω）×Ｇ２（ω）                  ・・・（５）
入射波形と出力波形、津波伝播関数には、以下のデータ処理（参考文献〔１３〕参照）を施した。
・入力波形には、移動平均によるローパスフィルタ（１８０秒のタイム・ウィンドウ）を施し、後続波を除外するためにデータ長を主要動含む４８分程度に短縮化した後、コサイン・テーパーを施した。
・以下の式より、７分間以下の高周波信号を遮断した。
【００３５】
Ｍ＝０．４４３×ｆｓ／ｆｃ                        ・・・（６）
ここで、ｆｓ：サンプリング周波数（１Ｈｚ）、Ｍ：サンプル数、ｆｃ：遮断周波数である。
・出力される合成波形、津波伝達関数については、移動平均によるローパスフィルタを施した。移動平均の際のタイム・ウィンドウは、合成波形に対しては６０秒、津波伝播関数に対しては２００秒とした。
【００３６】
図７は海域入射地点（８４６，８９５）の津波波形を示す図、図８は沿岸近傍予測地点（８９３）の津波波形を示す図である。
【００３７】
東北地方太平洋沖地震の全断層すべりを用いた２次元津波シミュレーションにより計算された海域入射地点８４６と８９５の２地点の津波波形（本発明では、観測された津波入射波形を模擬) を図７に示す。最大振幅に顕著な差は見られないものの、最大振幅が出現する時間が異なっていることが分かる。一方で、本発明の１ｓｔ  ｓｔｅｐにより計算された沿岸近傍地点８９３の予測波形（図８参照）については、海域入射地点８４６と８９５を利用した２つの予測波形の最大振幅出現時間に顕著な差はなく、このことは海域入射地点と沿岸近傍予測地点の津波伝播特性が適切に評価されていることによる。また、波形全体については、沿岸近傍予測地点と海域入射地点が近距離に位置する方（海域入射地点８９５）が、予測結果と正解の整合性が高く、津波が沿岸に近づいてきた際には本発明の予測精度が向上することが示唆される。
【００３８】
本発明の結果は、２０１１年東北地方太平洋沖地震により発生した津波については、主要断層すべり領域と内陸を結んだある測線上に海域入射地点と沿岸近傍予測地点がある場合には、本発明より簡便かつ適切に津波の振幅と位相を予測することができることを示している。
（小規模の津波シミュレーションを利用した沿岸の波高予測）
図９は牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量の比較を示す図であり、図９（ａ）は小規模の２次元津波シミュレーションの計算領域を示す図であり、図９（ｂ）は最大津波水位上昇量を示している。図１０は海域地点８４６の津波入射波形から予測された沿岸近傍４地点（９４４，９１９，８９３，８６６）の津波波形を示す図である。
【００３９】
牡鹿半島汀線｛図９（ｂ）中、太線｝において、沿岸の最大津波波高を予測した。図１と図５に示した２ｎｄ  ｓｔｅｐでは、東側境界面（図９中、点線）に対して１ｓｔ  ｓｔｅｐで算出された沿岸近傍地点の予測津波波形を入射する。その４地点の予測波形が振幅と位相ともに同程度あることから、２ｎｄ  ｓｔｅｐの東側境界面（図９中、点線）への入射波形として、１ｓｔ  ｓｔｅｐで算出された沿岸近傍地点９１９の予測津波波形を利用した。解析領域の北側、南側、西側の境界面を解放境界とし、それら３境界では津波が入射せず、東側の境界面では入射波により励起される津波波動場の流出入が自由な状態とした。本津波シミュレーションは、非線形浅水長波理論に基づき、４５ｍ格子間隔、０．０９秒時間刻みで行った。
入射波形として沿岸近傍地点の予測津波波形（海域入射地点８４６からの予測津波波形）を利用した小規模の２次元津波シミュレーションより牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量を算出した。その結果を図９（ｂ）に示す。全断層すべりを用いた２次元津波シミュレーション結果（本発明では正解）と比較して、本発明による結果は最大津波水位上昇量に差は認められるものの、その形状は概ね一致し空間分布の傾向を概ね捉えていることが分かる。北側の境界面付近の整合性が低いことは、解析範囲外から回折等してくる津波の寄与を本発明の条件（東側境界面のみの入射）では考慮していないためである。ある断層モデルによる津波痕跡高と計算値の空間的な適合度を表す指標（上記非特許文献〔１４〕参照）として、幾何平均Ｋと幾何標準偏差ｋ（Ｋ，ｋとも１が完全調和) があり、参考までに本ケースで得られた値はＫ＝１．６，ｋ＝２．３である。本発明は、海域で入射された津波波形を利用し、沿岸での１０ｍを超える最大津波水位上昇量を予測しており、即時的な沿岸の津波波高予測としての利用価値は高い。
（津波推定の精度）
（１）津波入射距離による精度検討
図１１は異なる海域入射地点に対する沿岸近傍予測地点９１９の最大津波水位上昇量の誤差評価を示す図、図１２は異なる海域入射地点に対する牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量の比較を示す図である。
【００４０】
異なる海域入射地点に対して、沿岸近傍予測地点と牡鹿半島汀線の最大津波水位上昇量を比較検討し、津波入射距離による予測精度を検討した。沿岸近傍予測地点９１９の最大津波水位上昇量（１ｓｔ  ｓｔｅｐによる本発明の結果）は距離が遠いほど誤差が増す傾向にあるが、１００ｋｍ以上離れた海域地点で津波入射を行った場合でも５０％以内の精度で予測可能である。また、牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量（２ｎｄ  ｓｔｅｐによる本発明の結果）に対しても同様の傾向が認められた。沿岸近傍予測地点から２０ｋｍ程度離れた地点を海域津波入射とすれば２０％程度の精度で予測ができており、沿岸近傍予測地点と海域入射地点の距離が近いほど、津波予測結果の精度が向上することを確認した。
（２）津波入射時間による精度検討
図１３は海域入射波形（地点８４６）の異なるデータ長に対する沿岸近傍予測地点９１９の最大津波水位上昇量の誤差評価を示す図、図１４は海域入射波形（地点８４６）の異なるデータ長に対する牡鹿半島汀線での最大津波水位上昇量の比較を示す図である。
【００４１】
海域入射波形のデータ長に対して、沿岸近傍予測地点と牡鹿半島汀線の最大津波水位上昇量を比較検討し、津波入射時間による予測精度を検討した。データ長が短いほど誤差が増す傾向にあるが、１５分程度の津波主要動（図７参照）が入射されれば全波形を用いた場合と同程度の精度で最大津波水位上昇量を予測できることを確認した。
【００４２】
本発明の特徴あるいは利点としては、事前に海域入射地点と沿岸近傍予測地点（線形理論が成立する水深５０ｍ以上）の津波伝播特性を準備しておくことにより、津波発生後海域の地点に津波入射波形が収録された際に、対象とした沿岸近傍地点での津波波形の即時予測が可能であることにある。更に、予測した沿岸近傍地点の津波波形を利用して、小規模の２次元津波シミュレーション（非線形理論を用いる水深５０ｍ未満）を実施することにより、海岸線汀線の詳細な津波波高分布を即時予測することができる。実際に本発明より沿岸近傍地点から海岸線汀線の津波波高を算出する（２ｎｄ  ｓｔｅｐ）までに掛かった時間は、４５ｍ格子間隔で約２０分の時刻歴波形出力に対して、８コアによる並列計算機を用いて約２０分であった。仮にコア数が現状の１０倍程度（８０〜１００コア）に増える場合、小規模の２次元津波シミュレーションに要する計算時間は、飛躍的に短縮化されることが期待される。また、今回の津波予測地点である牡鹿半島沿岸は複雑な地形をしているため、詳細な格子間隔での計算が必要であったが、比較的海岸線が一様である仙台平野などでは格子間隔を粗くするなどの検討より、計算時間短縮化の工夫をすることは即時予測（可能であれば、津波検知後５分以内）を行う上で重要である。
【００４３】
本発明では、津波波形・波高の即時予測方法として、津波伝播特性を利用した沿岸近傍での津波波形予測方法と小規模の津波シミュレーションを利用した沿岸の津波波高予測方法を開発した。２０１１年東北地方太平洋沖地震（Ｍｗ９．０）の全断層すべりによる２次元津波シミュレーション結果と比較検討し、本発明の有効性を確認した。また、津波入射の距離と時間に対する津波推定の精度を検討し、１００ｋｍ離れた地点と半分のデータ長の津波入射波形を利用した場合でも５０％以内の精度で即時予測が可能であることを示した。したがって、本発明による沿岸近傍及び海岸線汀線の津波波形と津波波高の即時予測は、避難行動を取る際の余裕時間や津波波高の程度を把握する上で非常に有効である。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の津波伝播特性を利用した沿岸の早期津波予測方法は、海域で観測された津波入射波形と事前に準備した海底地形による津波伝播特性を利用することにより、海域での津波波形入射直後に沿岸近傍の津波波形と沿岸の最大津波水位を早期に予測する早期津波予測方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  震源断層面
２  海域入射地点
３  海域で観測された津波入射波形
４  沿岸近傍地点
５  沿岸近傍の予測津波波形
６  沿岸地点
７  沿岸から沿岸近傍
８  沿岸の予測津波波形
９  沿岸の予測津波波高
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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