東日本大震災での津波の被害像と今後の減災への課題—津波数値シミュレーションへの現状と期待
2011年8月25日 サイエンティフィック・システム研究会

今村文彦
東北大学大学院工学研究科附属災害制御研究センター津波工学研究分野

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背景と目的2

基盤となる取組（科学・技術）
z 明治時代 地震津波のメカニズム議論
z 検潮（津波）観測始まる（科学的なデータ）
z 1952 日本で津波警報システム始まる（地震規模）
z 1960 チリ沖地震津波（国際警報システム，沿岸防災施設整備）
z 1983 日本海中部地震津波 （警報10分以内に）
z 1993 北海道南西沖地震津波（警報5分以内に）
z 1980年代 数値シミュレーション技術発達
z 1990 ハザードマップ作成，海底津波計，GPS波浪計観測開始
z 1999 気象庁量的予報始まる（データベース）
z 2000年以降 スマトラ地震・インド洋津波，ハイチ，チリ沖
z 2011年 東日本大震災（リアルタイム観測）
3津波の発生モデル（断層運動）
A fault movement is described by its location including its depth,•Mechanical characteristics; (strike, dip- and slip-angles of the fault plane),•Geometrical characteristics (length, width and dislocation of the fault plane), and•Dynamic characteristics(rupture direction, rupture velocity and rise time of the fault movement).
•Earthquake magnitude•Depth of the fault•Length and width of the fault plane•Strike and dip angle of the fault plane•Dislocation and slip angle

海底N

θ走向

震央

深さ

Lさ
長

H

断層
幅
震源
すべり量
傾き δD

λすべり角

F.Imamura, DRCR4三陸沖での津波数値予報に向けて

5現在の津波警報と課題
地震発生後の津波による人的被害・２次被害を軽減できる■ 気象庁の量的津波警報システム（世界最先端）
・日本近海に４０００箇所の地震断層・１０万件のデータベース化
・６６予報区ごとに津波の高さ情報（ほぼ都道府県ごとの量的予報）

気象庁による量的津波警報

１．精度の向上：データベースは予めの想定
現実の地震現象とは違う＝＞リアルタイムシ
ミュレーションは不可欠
２．津波高さではなく浸水域（非線形＋詳細地形）が不可欠（時空間マルチスケール）
３．新しい津波被害(複合マルチフィジックス)の予測が不可欠

詳細地形データによる浸水再予測

複合津波災害４．情報の発信：受け手の情報認知が大切，
避難行動シミュレーション
6予測（津波警報）の現状
遠地津波の事例7

2010年チリ中部沿岸の地震発生から津波警報発表まで
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2月27日（日本時間）
15：34 チリ中部沿岸でM8.8の地震発生
16：00 遠地地震に関する情報（地震発生について）
17：32 遠地地震に関する情報（チリ沿岸で1ｍ越えの津波）
19：00 記者会見（第１回）（日本到達は明朝13時頃、津波警報～注意報を想定。警報等の発表は2時間前までに）
この間、津波シミュレーションを適宜実施、日本への津波の影響を評価
遠地地震に関する情報にて、海外で観測された津波の状況を適宜発表
2月28日
08：30 記者会見（第２回）（9時30分に津波警報（東北北部には大津波）発表
表予定、1960年チリ津波時には後続波が高くなっていた）
09：33 津波警報発表
8２つのチリ地震津波再現

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現在の数値計算技術精度
東北大学モデル
到達時間
波高．振幅
波形
波数分散効果地形データの精度

赤線：シミュレーション結果
黒線：実測結果

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沿岸での比較検討

赤線：シミュレーション結果
黒線：実測結果

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2011東日本震災での津波災害

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本震と余震活動• 本震M9.0(14:46)500kmx200km記録
上最大規模• 直後に（多段階）– 三陸沖M7.5(15:08),茨城県沖M7.3(15:15),海溝沿い
M7.4(15:25)• 余震活動の推移– 福島・茨城・房総沖に，– 長期渡る余震活動– 北・南，沖への連動？
東北大学・地震噴火予知，内田助教
http://www.aob.geophys.tohoku.ac.jp/info/topics/20110311_news/index_html

13発生した地震と津波（断層モデル）
Example of faults model for tsunami(Fujii&Satake,2011)
http://iisee.kenken.go.jp/staff/fujii/OffTohokuPacific2011/tsunami_ja.html

波源はどこまで広がっていたのか？
破壊過程の影響は？
なぜ，宮城県沖ですべり量が大きいのは？
今後の余震の可能性は？
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• 東北大学モデルvers1.0

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沿岸各地で観測された津波波形（気象庁）
15:00押し波

15:30大きな引き波

気象庁資料

押し波が振り切れてはいるが，貴重なデータ
第一波の到達時間＝＞逆伝播による波源域の推定ができる．

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沖で観測された津波記録（釜石沖海底ケーブル津波計＋GPS波浪計波浪計）
2011/3/11 14:40～15:20

TM1（海溝寄り）では14時46分頃にP波が到達し、14時58分頃に約3.5mの津波（押し）が到達した。その4分後にTM2（陸寄り）ではほぼ同振幅の津波が観測された。

TM1（海溝寄り）では11時45分頃にP波が到達し、その7分後に約7cmの津波（押し）が到達し、その4分後にTM2（陸寄り）では約10cmの津波が観測された。

東京大学地震研究所

178m
3m

1m

津波警報等発表の推移（青森県太平洋沿岸～福島県）

青森県

8m
3m

1m

6m

10m以上

3m
10m以上

★3/11 14:46 地震発生
①3/11 14:49 津波警報の発表
14:50 岩手3m,宮城6m,福島3m（大津波）
青森県太平洋沿岸1m（津波）6m②3/11 15:14 津波警報の更新
岩手6m,宮城10m以上,福島6m、青森県太平洋沿岸3m（大津波）

岩手県

3m

10m以上
6m

③3/11 15:30 津波警報の更新
15:31 岩手～千葉九十九里･外房10m以上、青森県太平洋沿岸8m（大津波）

3m
10m以上
6m

宮城県

10m以上
6m
3m

福島県

6m

10m以上

3m
★

①

②

③

潮位観測データ（実況監視していたもの）
潮位観測データ（データ断となり後日回収されたもの）
潮位観測データ（データ断）
津波の高さの予想

14:49
Mj7.9

14:58
PTWCよりM7.9

15:40頃
Mw8.8を推定 15:43
PTWCよりM8.8

18津波の被害の特徴• 広域浸水 Huge amount of inundation (443km2)+ destructive
wave force• 直接間接 Floating of debris, ships, cars and tanks• 津波被害車23万台，被害被害船舶1.9万隻• 2次的被害：火災，塩水浸水• 地形変化
Ships and fire at Kesennuma

Destruction on community at Senda

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燃料タンク(気仙沼朝日地区）

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津波シミュレーションの課題• 初期値：波源の複雑さ（不均一性，アスペリティー，非地震性）＝＞ リアルタイム津波観測の利用• 挙動：陸域での複雑さ（３D，土地利用，植生の効果）• 津波に伴う現象（流れ，土砂移動，漂流物）• 更なる利用：シミュレーションの出力：最大波高，到達時間＋流速，波力，継続時間，減衰など）• 復興計画への貢献：津波のリスク評価，ゾーニング• 減災への貢献：避難シミュレーション，防災・避難計
画
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22

リアルタイム浸水予測（阿部,2009)23

HPCI 戦略分野での絵姿
現状

津波の予測精度の高度化

想定地震による津波高さを予め計算した津波データベースで予測
Tatehata et al.,1997

5年間の検討地震発生直後に得られた地震データ等を利用し、津波の伝播をリアルタイムで解析• 解像度5mの高精度予測、津波高さではな
い具体的な浸水範囲とハザードを予測• 約４０都市を同時に２分以内で予測、時間• 海底地すべりなど、非地震性津波が考慮されていない、 差を利用して広域で詳細に予測、非地震性津波を予測• リアルタイムでの浸水範囲、ハザード予測は実現されていない• JMA(1999), NOAA, Titov
et al., 2005

活用・社会への貢献

高精度な津波警報を
準リアルタイムで発信
避難等に必要な浸水域などの高精度な情報を発信
漂流物、土砂移動、海面変動など複合災害を含めた津波被害を予測
地震・津波など一連の災害での避難シミュレーションを開発
する

5m毎の浸水深分布

5m毎の浸水域

津波ハザード・被害の推定

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