三大湾および西日本における地球温暖化による高潮被害の予測
Estimation of inundation damage caused by
global warming in three major bays and western parts of Japan鈴木武＊

Takeshi SUZUKI＊

国土交通省 国土技術政策総合研究所
National Institute for Land and Infrastructure Management摘

要

温暖化による海面上昇と台風の大型化は、日本の沿岸に高潮による浸水リスクの増大をもたらす。そのため、海面が上昇し、高潮が大きくなった場合、それらの程度に応じ浸水と浸水による被害がどれだけ変化するかを、三大湾（東京湾、伊勢湾、大阪湾）の奥部および西日本地域（中国地方、四国地方、九州地方）を対象に予測した。予測は、地形と堤防・護岸を持つモデル空間を作成し、そこに潮位の変化を与え、越流と浸水の計算を行った結果に基づいている。多数の条件での予測の結果を整理することにより、ある海面上昇量で、高潮がある割合で大きくなったとき、高潮の浸水による被害額がどれだけになるかを定量的に予測することが可能になった。

キーワード：温暖化、海面上昇、浸水モデル、高潮、被害グラフ
Key words：global warming, sea-level rise, inundation model, storm surge,
damage graph1．はじめに日本は、海に面する市町村に人口の 46％、工業出荷額の 47％、商業販売額の 77％が集中するなど、沿岸域は社会・経済活動にとって重要な地域となっ1）ている 。地球の温暖化が進んだ場合、海水の膨張や陸上雪氷の融解・崩落等で海面が上昇するとともに、海水温の上昇等により台風が大きくなる可能性が高いと予想されている。そして、こうした変化が起これば、温暖化による海面の上昇と台風の大型化による高潮偏差の増大で、沿岸域では高潮による浸2）水の危険性が高まると予想されている 。
地球温暖化による高潮の脅威の増大への備えを、はじめから終局の状況にあわせて行おうとすれば、当面の被害を軽減・防止するために短期間に巨大な投資が必要となり、社会として許容することが困難になる。温暖化は何十年、何百年にわたって徐々に進行し、高潮による脅威も同様のスケールで増大するため、温暖化の進行に合わせて対策を徐々に進めていくことが社会の資金的負担を軽減し、実行可能性を高める。そうした対策のシナリオを想定していくためには、温暖化の程度の違いによって高潮による浸水とその被害がどのように変化するのかを見積もることが必要である。

高潮による浸水の危険度を見積もる方法の一つとして、その潜在的被害規模である満潮位以下の土地面積、居住人口、資産集積を調べる方法がある。それらはすでに推計されており、日本の場合、平均満2潮位以下に土地が 861 km 、居住人口が 200 万人、資産が 54 兆円存在し、海面が 1 m 上昇した場合に2は、それらの値はそれぞれ 2,339 km 、410 万人、3）109 兆円になると見積もられている 。しかし、その方法は堤防等を越えて海水が流入するという機構が考慮されていないため、現実に起こる被害との乖離が大きいだけでなく、海面上昇がどれだけになったとき温暖化の影響が急速に増加するのかを知ることもできない。
そうした問題を克服するため、海岸には堤防等が存在し、高潮が発生した場合に堤防等を越流して海水が陸域に浸入するという機構を組み込んだ浸水モデルを作成した。そして、そのモデルを使い、温暖化が進んだ場合の高潮による浸水の状態と浸水による被害を予測した。
日本の三大湾（東京湾、伊勢湾、大阪湾）
は、奥部に大規模な低地を持ち（図 1：数値地図 50 m メッシ
ュ標高をもとに作成）、そこに大都市圏の一部が広がり、多くの人口と資産が集積している。また、西日本地域（中国地方、四国地方、九州地方）
は他の地

受付；2008 年 12 月 21 日，受理：2009 年 4 月 27 日＊
〒 239-0826 神奈川県横須賀市長瀬 3-1-1，e-mail：suzuki-t92y3@ysk.nilim.go.jp
2009 AIRIES231

鈴木：三大湾および西日本における地球温暖化による高潮被害の予測

東京湾奥部伊勢湾奥部

大阪湾奥部

図 1 三大湾奥部低地の標高．
域に比べて台風の来襲頻度が高く、中心的な都市が沿岸に多く集まっている。そのため、本研究では三大湾の奥部と西日本地域を予測の対象とした。
2．高潮による浸水と被害の予測方法
2.1 三大湾の高潮浸水
三大湾の奥部において高潮による浸水を予測する
ため、地形と堤防等のデータを格子情報として持つ空間を作成し、その空間で線形長波理論により海水の流動を表現する。海水の状態は、モデルの海側境界で海面変動を与え、それに対応する海水の流動と水面の変動を計算することによって表現する。堤防4）,5）等からの海水流入を本間の越流公式 で計算し、6）
海水の遡上は岩崎・真野 の方法で計算する。これ
らにより三大湾奥部の低地における浸水状況を表現するモデルを構築し、そのモデルに海面上昇量と台風の強度を与えて高潮による浸水を予測した。
計算を行う海面上昇量は、IPCC 第 4 次評価報告
2）
書 で予測されている範囲を包含するよう 0 cm から 10 cm 単位で 100 cm までとした。台風の強度は、海岸構造物の設計で使われている台風の中心気圧低下量を 1 とし、中心気圧低下量を 0.7 から 1.6 まで0.3 ずつ変化させた。
2.2 西日本の高潮浸水
台風の来襲頻度が高い西日本地域（中国地方、四国地方、九州地方）において高潮による浸水を予測するため、連続する低地を一つの計算領域として主要な低地に計算領域を設定した。設定した計算領域ごとに現状を表現する地形と堤防等のデータを与え、レベル湛水法によって高潮浸水の状況を表現す
4）,5）る。堤防等からの海水流入は本間の越流公式 を用い、様々な高潮偏差の場合の浸水を計算し、生起確率で重みを付けて期待値を求める。これらにより西日本地域における浸水状況を表現するモデルを構築し、そのモデルに海面上昇量と高潮増大率を与えて高潮による浸水を予測した。
2）
計算を行う海面上昇量は IPCC 第 4 次評価報告書で予測されている範囲を包含するよう、0 cm から10 cm 単位で 100 cm までとした。高潮増大率は現232

資産単価

浸水深

一般資産額

被害率

世帯数

従業者数
一般資産
被害額
公的施設比率

被害額

公的施設
被害額

図 2 被害額の推計手順．
状の高潮偏差が一定倍率で変化すると想定し、現状を 1 として 0.7 から 1.6 まで 0.1 ずつ変化させた。
2.3 浸水被害額
三大湾奥部および西日本地域における資産の格子データを作成し、それを浸水シミュレーションの結果と重ね合わせることにより浸水被害を推計する。
被害額を推計する体系は図 2 のとおりである。
平成 12 年国勢調査地域メッシュ統計の一般世帯数、農漁家世帯数、平成 13 年度事業所・企業統計
調査の産業大分類別の事業所数、事業所従業員数を2求める。それらに都道府県別家屋 1 m あたり評価額、1 世帯あたり家庭用品評価額、産業大分類別事業所従業員 1 人あたり償却資産評価額および在庫資産評価額、農漁家 1 戸あたり償却資産評価額および在庫資産評価額を乗じて、家屋資産額、家庭用品資産額、事業所資産額、農漁家資産額を求める。西日本モデルにおいては、この他に農地面積と単位面積あたり生産額から農業生産額を求める。
浸水計算によって得られた最大浸水深をもとに浸水高別項目別被害率より分類ごとの被害率を求め、資産額および生産額に乗じて一般資産被害額を求める。そして、一般資産被害額に公共土木施設比率、公益事業等比率を乗じ、公共土木施設被害額、公益事業等被害額を求め、それらに一般資産被害額を加7）え高潮浸水による被害額とする 。
予測した様々な条件での高潮浸水に対して浸水被害額を求め、海面上昇と高潮に関する条件が与えられた場合に高潮による浸水の被害額がどの程度にな地球環境 Vol.14 No.2るかを表すグラフを作成した。
3．結果と考察3.1 三大湾の浸水作成した高潮浸水モデルによる計算結果の例として、海面が 60 cm 上昇し、台風が 1.3 倍に大型化した場合における三大湾の最大浸水深の分布を図 3に示す。
東京湾奥部には東部の荒川や江戸川の周辺にゼロメートル地帯が広がるが、それらの低地を守る護岸や水門等の防護水準が比較的高いため、それらの地域に脆弱な地域はそれほど多くみられない。むしろ東京南部沿岸に高潮に脆弱な地域が多くみられる。
伊勢湾奥部では、木曽三川周辺から名古屋港周辺にかけてゼロメートル地帯が幅広く分布するが、高潮に対して脆弱な地域は木曽三川河口沿いと名古屋港奥部周辺に限られる。その中でも浸水深が大きいと予想されるのは、比較的古くに開発された名古屋港の埋立地とその周辺の地域である。大阪湾奥部では、大阪の北部から中部にかけて臨海部の埋立地の背後にゼロメートル地帯が広がるが、堤防や水門の整備が進んでいるため、高潮に脆弱な地域はそれほど多くない。高潮に脆弱な地域が多くみられるのは、大231－236（2009）

阪港の中部から南部に広がる埋立地とその周辺である。
3.2 西日本の浸水作成した高潮浸水モデルによる計算結果の例として、海面が 60 cm 上昇し、高潮偏差が 1.3 倍になった場合の西日本地域における平均浸水位以下となる地域を図 4 に示す。
中国地方は高潮に脆弱な地域が瀬戸内海沿岸の全域にわたって広く分布している。日本海沿岸では、高潮が相対的に大きくないことと、高波を防ぐために高い堤防等を設置している場合が多いことから、高潮による被害の危険性が低くなっている。高潮に脆弱な地域は、古くに開発されたため護岸や堤防等の防護水準が低かったり、港湾や漁港として海陸を往来するため防護水準が低かったりしている場合が多い。
四国地方は瀬戸内海沿岸と豊後水道沿岸で高潮による浸水の危険性が高い。太平洋沿岸では、高潮が相対的に大きくないことと、高波や津波を防ぐために高い堤防等を設置している場合が多いことから高潮による被害の危険性が低くなっている。高潮に脆弱な地域は、古くに開発されたため護岸や堤防等の防護水準が低かったり、港湾や漁港として海陸を往来するため防護水準が低かったりしている場合が多い。

a．東京湾

b．伊勢湾

c．大阪湾
図 3 三大湾における高潮による浸水深（海面上昇 60 cm，台風強度 1.3 倍）．
233

鈴木：三大湾および西日本における地球温暖化による高潮被害の予測

a.中国地方b.四国地方c.九州地方図4

西日本における高潮浸水地域（海面上昇 60 cm，高潮偏差 1.3 倍）．

九州地方は九州北西部、北九州、周防灘、別府湾、宮崎県南部、薩摩半島に高潮に脆弱な地域がある。こうした地域分布は主に堤防や護岸の整備水準が低い区間が断片的に存在することによって生じている。九州は台風の来襲の頻度が高い地域であるため、早めの手当てと長期的な取り組みを組み合わせた対策の検討が求められる。
3.3 浸水による被害
3.1 で予測した三大湾の高潮浸水に対する被害額
は図 5 のとおりである。各湾ともに台風強度が 1 を超えたところから急に被害が大きくなる。被害額は各湾の高潮防護水準および資産分布の影響を受けて傾向に差がみられ、台風強度 1.3 までは三つの湾の中で伊勢湾の被害額が最も大きく、台風強度 1.6 では大阪湾の被害額が最も大きくなる。東京湾は台風強度が 1.3 を超えると被害が急に拡大し、大阪湾は台風強度 1.0 のあたりから被害が加速度的に増加する。
3.2 で予測した西日本地域の高潮浸水に対する被害額は図 6 のとおりである。三つの地方の中で中国地方が最も被害額が大きく、次いで四国地方、九州地方の順である。中国地方と九州地方で、海面上昇が 20 cm と 40 cm の間の間隔が 0 cm と 20 cm の間の間隔よりやや大きくなっていることから、20 cm
234を超えるところで被害額の増加割合がやや大きくなることが分かる。20 cm を超えるところで被害額の増加割合がやや大きくなることを除けば、高潮による浸水の被害額は海面上昇や高潮増大に対して直線的に増加している。
それを超えると被害額が急に大きくなる温暖化の水準は、西日本地域では海面上昇が 20 cm の状態であり、それが温暖化による高潮被害増大に対する対策を考える際の一つの注目点となる。しかし、海面上昇が 20 cm のところで被害額の増加割合が大きくなるものの、全般的には海面の上昇や高潮の増大に対して被害額は一定割合で増加する。このことは、高潮への対応は「ある危険な水準までは備えをあまりしなくてよいが、それを超える危険性が高まった時点でしっかり行えばよい」ということにはならず、「大きな被害を出さず、対策の実施主体の負担を大きくしないためには、温暖化の進行に合わせて適切な対策を徐々に講じていくことが合理的である」ということを示唆している。ただし、気象モデ
ルの進歩等により海面の上昇や高潮の増大がある時点で急激に大きくなるというような知見が得られるのであれば、被害がある時点で急激に大きくなるということを考慮に入れる必要が出てくるかもしれない。

地球環境 Vol.14 No.2

被害額（兆円）海面上昇 0cm
海面上昇40cm
海面上昇80cm

0.10.4海面上昇 20cm
海面上昇 60cm
海面上昇100cm

0.71.0

被害額（兆円）20181614121086420231－236（2009）

1.3

台風強度

1.620181614121086420

海面上昇 0cm海面上昇40cm
海面上昇80cm

0.1

0.4

0.7

1.01.3

台風強度

a.東京湾

1.6b.伊勢湾

2018161412108642
0

被害額（兆円）海面上昇 20cm
海面上昇 60cm
海面上昇100cm

海面上昇 0cm
海面上昇40cm
海面上昇80cm

0.10.4海面上昇 20cm
海面上昇 60cm
海面上昇100cm

0.7

1.0

1.3

1.6

台風強度

c.大阪湾
図5

三大湾における浸水被害額．

8

被害額（兆円）

被害額（兆円）20

15107654325

10.6

0.7

0.8

海面上昇 (cm)

0.9

11.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

高潮増大率
020

406080

00.6

0.7

0.8

0.9

海面上昇 (cm)

100

11.1

1.2

1.3

1.41.5801001.61.7

高潮増大率
0a.中国地方

204060b.四国地方

5被害額（兆円）

0432100.60.7

海面上昇 (cm)0.80.911.11.21.31.41.51.61.7

高潮増大率020406080100c.九州地方
図6

西日本における浸水被害額．

235

鈴木：三大湾および西日本における地球温暖化による高潮被害の予測

4．おわりに

引用文献

三大湾奥部および西日本地域を対象に、温暖化で海面が上昇し、台風が強くなり高潮が大きくなった場合に、それらの程度に応じて浸水の状態や浸水による被害がどのようになるかを予測するとともに、そこから導かれる対策への示唆を整理した。こうした研究の成果が積み上がり、温室効果ガスの安定化濃度の目標設定に役立つことを期待する。
浸水モデルを使った浸水計算の結果から、どの場所が高潮に対して脆弱性を持つかについての知見が得られた。
高潮に対して脆弱と考えられる場所では、弱点箇所の整備を早急に進めるとともに温暖化による高潮の増大に耐えられるよう堤防等の増強を徐々に進めるなど、長期と短期の双方の視点から合理的な高潮対策プログラムを作成し、それを着実に進めるということが求められる。関係者の尽力を期待したい。
謝辞

本研究は環境省地球環境研究総合推進費戦略的研
究開発プロジェクト（S-4）
「温暖化の危険な水準及び温室効果ガス安定化レベル検討のための温暖化影響の総合的評価に関する研究」の成果の一部である。
研究の遂行に際し協力をいただいた方々に深く感謝する。

236

1） 原沢英夫・西岡秀三（2003）地球温暖化と日本 第 3
次報告－自然・人への影響予測．古今書院．
2） IPCC（2007）Climate Change 2007: Synthesis Report,Summary for Policymakers.
3） 松井貞二郎・立石英樹・磯部雅彦・渡辺 晃・三村信 男 ・ 柴 崎 亮 介（ 1 9 9 2 ）海 面 上 昇 に 伴 う 日 本 の沿 岸 域 の 浸 水 影 響 予 測 ． 海 岸 工 学 論 文 集 ，3 9 ，1031-1035．
4） 本間 仁（1940）低溢流堰堤の流量係数．土木学会誌，
26（6）, 635-645．
5） 本間 仁（1940）低溢流堰堤の流量係数．土木学会誌，
26（9）, 849-862．
6） 岩崎敏夫・真野 明（1979）オイラー座標による二次
元津波遡上の数値計算．海岸工学講演会論文集，
26，
70-74．

鈴木武

Takeshi SUZUKI

1961 年、山形県生まれ。国土技術政策総合研究所 沿岸海洋研究部 沿岸防災研究室長。1983 年、運輸省に採用され、運輸省運輸政策局、国土庁計画・調整局、外務省経済協力局などを経て 1998 年
より港湾技術研究所、2001 年より国土技術政策総合研究所に勤める。港湾技術研究所では海水浄化研究室長、機械作業システム研究室長を勤め、国土技術政策総合研究所では沿岸域システム研究室長、港湾計画研究室長を勤め、2008 年より現職となる。地球温暖化による沿岸域の高潮被害の予測と対策、沿岸域における温室効果ガスの排出量の推計と削減方策、広域的な沿岸域計画の手法などをテーマに研究活動を行っている。