特集

Special feature

波と沿岸防災～その課題と展望～

四面を海に囲まれた我が国において、「海」は国民の生活や産業に豊かな恵みを届けると同時に自然災害の脅威ももたらしています。沿岸における「海」からの災害は「波」によって引き起こされますが、その「波」には、風波による高波だけではなく津波、高潮、長周期波など様々な種類や捉え方があり、それらの特性に応じた効果的な対策を講じる必要があります。沿岸防災においては、そういった「波」にどのように対処していくのかが常に求められてきました。

特集では、我が国の沿岸域に自然災害をもたらす津波や高潮、長周期波などの「波」に焦点をあて、その種類・特性を概観しつつ、「波」を切り口に今現在取り組まれている実効的な波への対策や研究等とその進捗状況・課題について一般の人にも分かりやすく紹介・解説します。

高波は強風によって起こる
危険な波１）

図1「高波」は、主に低気圧の発達による強い風が原因で発生する高い波で、周期が 15～20 秒程度になるものもあり、気象庁では波浪注意報・警報の対象になる程度の高い波と定義しています。これに対して、「津波」や「高潮」は、周期が数十分から数時間と非常に長く、沿岸で砕けることなく陸地の奥深くまではい上がる性質を持つため、沿岸域が大規模に浸水することが多いです。

海水を押し上げて津波が起こります②③ 海の表面から底までの水がかたまりとなってやってきます①

地震により海の底が動きます

津波の発生メカニズムと2）
沿岸への影響（図1）
津波は、①地震により海底が隆起・沈降し⇒②海面が上昇・下降して⇒③
海の底から表面までの海水が波を形づ
くり、⇒④大きな海水の塊となって沿岸に押し寄せるものです。
津波の高さは海岸付近の地形によって大きく変化します。岬の先端やＶ字型の湾の奥などの特殊な地形の場所では、波が集中して増幅するので、特に注意が必要です。

高潮の発生メカニズムと
3）
沿岸への影響（図2）
高潮は、台風や強い低気圧が通過するとき、①大気圧の低下に伴い、海水面が吸い上げられるとともに、②湾口から湾奥に向けた強風により、海水が吹き寄せられることにより、波というよりむしろ潮の満ち引きのように、湾内の潮位が全体的に上昇する現象です。
高潮が、満潮や高波と重なると、潮位がいっそう上昇し、普段は波が来な
いようなところまで波が押し寄せることがあります。

④

海岸に津波がおしよせます図2

地震発生！

台風や低気圧沖から打ち寄せた高波

高潮

吹き寄せ効果吸い上げ効果通常の潮位（天文潮位）
１）参 考：総合情報誌「地域防災」
No.33（2020年8月）、【論説】
津波・高潮と沿岸防災（高知工科大学システム工学群
教授 佐藤 愼司）２）気象庁HP https://www.data.jma.go.jp/eqev/data/tsunami/generation.html,  https://www.jma.go.jp/
jma/kishou/know/faq/faq26.html を元に作成
３）出典：気象庁HP https://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/db/tide/knowledge/tide/takashio.html

CDIT 2023 ▷ No.59

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巻頭座談会波と沿岸防災〜波浪研究のいま〜

森 信人

神谷 昌文

平山 克也

橋本 典明

宮﨑 祥一（司会）

京都大学防災研究所
気象・水象災害研究部門
教授

国土交通省港湾局
海岸・防災課長

国立研究開発法人
海上・港湾・航空技術研究所
港湾空港技術研究所
波浪研究グループ長

一般財団法人
沿岸技術研究センター
参与
九州大学名誉教授

一般財団法人
沿岸技術研究センター
理事長

司会（ 宮﨑 ）▷本日は海岸工学の第一線でご活躍されてまず、波の特性と沿岸防災に関わる問題認識とかその解決いる森先生、橋本先生、平山グループ長の 3 人の研究者のに向けた取り組みについて伺いたいと思いますが、森先生

方々、そして国土交通省で沿岸防災をご担当されている神いかがでしょう。

谷課長にお集まりいただきました。お忙しい中、ありがとうございます。
本日の座談会のテーマは、波と沿岸防災です。四面を海

1波の発生原因として重要なのは
台風と冬の低気圧に囲まれた我が国において、海は国民の生活や産業に豊かな恵みを届けると同時に、自然災害の脅威をもたらしてい森▷いくつかコメントしたいと思います。まず波浪についます。沿岸における海からの災害は波によって引き起こさては、日本の場合、台風と冬の低気圧が発生原因として非れますが、その波には風波による高波だけではなく、津波、常に重要だということが挙げられます。特に台風は、太平

高潮、長周期波などさまざまな種類や捉え方があり、それ洋沿岸だけではなく最近は北の方に行くものもありますのらの特性に応じた効果的な対策を講じる必要があります。

で、やはり台風と高波という組み合わせが非常に大事だと

沿岸防災ではそういった波にどのように対処していくのか

思っています。

というのが常に求められてきました。

4

その中で研究サイドとして注目しているトピックが二つ本座談会では、今回は特に「 波 」に焦点を当てまして、あります。一つは、物理的な機構として、特に強い台風のその特性を踏まえた実効的な防災対策、あるいはそのため目の周りでどの程度の高波が起きて、どういう特性があるの調査研究を実施するという観点から、改めてそれぞれのかというのはまだわからないことが多いということです。観

お立場における波と沿岸防災に関しての問題意識ですと測データが圧倒的に不足していて、最も強い気圧低下が起か、取り組みの状況を共有していただくとともに、今後のきて風速が上がる中心周りのデータが無いために、波浪モ展望に向けて皆様でご議論をしていただければと思います。

デル開発が進まないということです。特に 2018 年以降、2

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波と沿岸防災特集〜3 年続けて強い台風が日本に上陸したり接近したりしてろです。政府全体としても、パリ協定 2 ）や IPCC3 ）の特別報

いますが、その中で波浪に関する被害がかなり顕著になっ告書を受けまして、令和 3 年の 10 月に気候変動適応計画 4 ）ていると思っています。

を策定し、2050 年のカーボンニュートラル 5 ）に向けて、緩解決方法として、 外洋については風速 30 から 40 メー
トル毎秒より高いところで海面が風からどれくらいエネ

和策と適応策を車の両輪とした対応をいかに進めていくの
かが大きな課題となっています。

ルギーを受けて発達するかというのが非常に重要なので、特に港湾においては、多様な産業活動や国民生活を支え

我々は気象庁ともリンクして、ここ 3 年間、漂流ブイを流る重要な物流産業の基盤であり、また生活の基盤ですので、し、できるだけ台風の近くでのデータを取るという取り組

この対応の方向性、どう取り組んでいくのかが、これからみをしています。現在約 20 基が太平洋にありますが、これの港湾政策の重要な課題だと考えています。現在、交通政くらいのブイのボリュームがあると年に数個は台風の中心策審議会港湾分科会の防災部会 6 ）の中でも、気候変動等をのデータが取れるようになってきまして、モデル開発に使考慮した臨海部の強靱化のあり方についてご議論いただいいたいと思っています。

ているところです。

二つ目は沿岸部の波の特性と防災です。特に 2018 年の台風 21 号（ Jebi ）と 2019 年の台風 15 号（ Faxai ）と 19 号
（ Hagibis ）が大阪と東京の港湾エリアにかなり大きなダ3内湾で発達する波の予測は
今後の研究課題

メージを与えたことは皆さんの記憶にも新しいと思います。
この中で私が改めて認識したのは、内湾で急激に発達する

平山▷森先生のお話にもあったように、最近、沿岸域での風波の推定及びモデリングの知見というものがまだまだ不高潮・高波災害が顕著になってきています。まだわからな

足していて、難しいということです。人工海岸、非常に鋭いことも多い中で一つわかったことですが、内湾でも波は角な形の埋立地、沖防波堤があったりして、その周りでス結構発達するということに関して、そういった計算技術がペクトルモデルを使って解析すると、モデリング上かなりまだ十分ではないということを我々は思い知らされ、再認難しいところがあります。さらに、内湾で急激に発達する識させられました。また、港湾の浸水被害を考えた時に、高波、そこから越波、越流量にどうもっていくかというとその状況をきちんと計算して説明することが、実はまだでころまで、ワンクッション、ツークッションあるので、そきていません。高潮の計算はできても、それに越波が重なっ

れをどういうふうに解決すればよいかを考え、取り組んでて浸水が起こるところまでを考慮した計算がなされていないるところです。

いために、港湾施設の設計もこれまで必ずしも十分ではな

2

更新される既往最高潮位や既往最大有義波高神谷 ▷森先生に、非常に貴重なご意見を頂いたと思います。国土交通省としても、平成 30 年台風第 21 号、令和元

かった面があるのではないかと再認識し、そういったことへの対応がまだまだ研究課題として残されていることがわ
かりました。

4 進化している波浪予測技術

年房総半島台風・東日本台風及び令和 4 年台風第 14 号では、既往最高潮位や既往最大有義波高 1 ）を更新するなど、宮﨑▷ありがとうございます。今回のテーマ「 波 」、その現

近年台風の強大化が顕著となっており、これにどう対応し象や作用原理についての研究の動向や研究の目指す方向、ていくかが大きな課題になっています。

重点的に取り組んだ方がいいと思われる分野としてはどう

一つの要因としては、やはり気候変動があるのではない

いったことが挙げられるでしょうか。

かと捉えています。本日の座談会のメンバーでもあります橋本 ▷波浪の研究は非常に幅広く、森先生、平山さん、

森先生、橋本先生、平山グループ長にも委員として参画い私はそれぞれ研究のテーマやアプローチが異なっています。

ただいている「 港湾における気候変動適応策の実装に向け

波浪が沿岸に及ぼす影響を評価するためには、沖合での波た技術検討委員会（ 委員長：磯部雅彦高知工科大学学長 ）」浪の出現特性、さらに沿岸域や港内での波浪変形や構造物において、今まさに実装に向けご議論いただいているとこに及ぼす影響など様々な研究を実施する必要があります。

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私は波浪観測と解析法の開発や波浪推算法の研究をしてきました。

5 波浪推算技術の進歩と設計体系

波浪を扱う場合、水面の変動そのものを対象とする研究や、有義波高、有義波周期、波向といった波浪諸元を対象としてそれらの出現特性を調べる研究があります。さら平山▷私は沿岸域の波の変形をテーマに長年研究を続けてに、波浪のエネルギーが周波数と方向に対してどのようにきました。特に港湾空港技術研究所が所有している大型の分布しているかを示す方向スペクトル 7 ）を対象とした研究

平面水槽と波形の伝播変形を解く波動方程式を使って研究もあります。有義波高、有義波周期などの波浪諸元に比べをしています。最近では、先ほどお話のあった東京湾や大て、方向スペクトルはいまだに一般の技術者にはなかなか阪湾で浸水被害が生じた高波による越波の再現に取り組ん

理解していただけないところもありますが、私自身は波浪でいます。例えば大阪湾では、既往最大クラスの高潮が観の観測・解析・予測に関わる分野で方向スペクトルをベー測されたものの、幸いにも潮位が防潮堤を完全に越えてしスにして長年研究してきました。この分野にも課題が幾つまうことはほぼなかったのですが、それに伴う高波が越波す

か残っています。例えば、我が国では方向スペクトルをベーることで港湾などの堤外地で浸水が生じました。そういっスとする第 3 世代波浪モデル

た現象の理解を深めるために平面水槽で模型実験をしたり、が 1990 年代後半頃から利8）

その再現計算を実施したりということを行っています。

用されるようになり、波浪推算の精度は以前に比べて格段に向上しました。しかし、うねりの推算にはまだ改良すべ

その中で一つわかったことを挙げますと、例えば護岸設

き課題があり、さらに研究を進める必要があります。この

計で指標としている許容越波流量というものがありますが、課題を解決しようとすると、観測データ、特に方向スペク

これは岸壁設計ではそのまま通用しません。というのは、トル情報が必要です。実はこの課題に限らず方向スペクト

護岸の場合にはパラペット（ 波返し工 ）を越えた水はそこか

ルの利活用に関する研究はこれからの取り組むべき課題だ

らすぐに海には戻らず、ある程度陸側に溜まるので、平均と思っています。例えば、方向スペクトル情報があれば港的な越波流量を想定できれば、護岸背後がどれくらい浸水

内静穏度解析などのより合理的な検討や、長周期波の出現

するかがわかります。しかし、岸壁の場合にはパラペット

特性のより高度な検討が可能になります。また、港内の係がないので、越波した水の一部は波が引くタイミングでそ

留船舶の動揺対策や荷役等の港湾実務などの日常的な港湾のまま海に戻ってしまいます。ですから、例えば越波が継の管理・運営にも有用で高度な波浪情報の提供が可能にな

続するなかで浸水する状況が平衡状態にある場合には、時ると思います。

間平均越波流量としては結果的にゼロになるために、それ不規則な海洋波の数学的表現

方向スペクトルの定義

η (x, t ) = ∫ ∫ dZ (k , ω ) exp { i (kx − ω t )}S (k , ω )dkdω =< dZ * (k , ω )dZ (k , ω ) >kω（方向分布関数）（方向）( ピアソンほか（1955）
による）

不規則な海洋波と方向スペクトル─方向スペクトル（周波数と方向に関する波浪のエネルギー分布）を等高線で表したもの─

6

CDIT 2023 ▷ No.59︵周波数スペクトル︶︵周波数︶方向スペクトル（周波数と方向に関する
エネルギー分布）特集

波と沿岸防災しながら、波浪推算の技術が進歩する中で従来の設計体系にどのようにすり合わせていくかという検討を併せて進めているところです。

6 気候変動には「変化」と「変動」がある
森▷橋本先生がおっしゃいましたが、波浪研究というのは大型水槽における岸壁上の浸水実験

裾野が広くて、私はどちらかというと、大量に計算してデータを使って気候学的に解析し、現象を理解するということをやってきました。気候変動には 2 種類ありまして、温暖を基準に許容値を決めることができません。そこで、越波化によってゆっくり変化していく、トレンドが変わる「 変が生じる場所の浸水深に何かしら基準を設けて、岸壁の高化 」と、もう一つは internal variability（ 内部変動性 ）、今さの設計ができないかという検討を始めたところです。

年と来年とか、毎年現象が変わるという「 変動 」というもこういった波の変形を考える際に、まず基本になるのがのに分けられると思います。気候の変化・変動と波浪がど

沖波の条件です。まさに今のお話にありました方向スペク

ういうふうにリンクしているかを調べた中で、最近思ってトルなども含みますが、特に港湾施設の設計では設計沖波いることが一つあります。今の設計波は 50 年確率波 9 ）がメが必要となります。この設計沖波は本来、波が変形する前インだと思いますが、それを不規則なシグナルの中からいの沖合の地点で与えられる必要があるので、物理的にいう

かに極値統計 10 ）等を使って推定するかということを実務上と波長に比べ水深が十分深いところで設定することになりやられているかと思います。

ます。ですが、実際の港湾の近傍でそんなに急に深くなる

一方で気候の自然変動をよく見ていると、不規則だけれところはそう多くはないので、なかなか理想通りにはいき

ども構造というのがあって、特に ENSO（ エルニーニョ・南ません。ただ、それでも今までなんとかやってこられたの

方振動 ）系 11 ）とかアリューシャン低気圧 12 ）と日本の東北のは、波浪推算の実用化の歩みによるところが大きいと思わ

波浪などは意外にリンクしています。自然科学的には、不れます。波浪推算の技術は近年急速に進歩していますが、規則性の中にも構造が見られるので、そういうものが日本

それでもごく最近までは海底地形を考えない深海モデルを

沿岸の波浪にどういうふうに繋がっていて、ひいては沿岸用いた波浪推算が主流でした。この場合には、港湾の近傍部の防災対策等にどうリンクしていくかということに非常でもモデル上は水深が十分深いとみなされるので、推算しに興味があります。

た結果をそのまま沖波とみなすことができました。一方、ちょっと話がずれつつありますが、やはり気候変動の影

最近では擾乱時の波浪推算に海底地形による波の変形まで

響をどういうふうに科学的に取り入れて、それが実務にど考慮できる浅海モデルが適用されるようになり、沿岸域でう生かされるかに興味を持っています。気候の変化だけでの波浪推算の精度が上がってきています。

はなくて変動も重要なので、両方を加味してどういうふう

そうなると、観測値をはじめとした波浪の現象の再現という面では非常に良いのですが、港湾の近傍では変形がすに日本の沿岸の防災対策につなげていくかというのは、今日皆さんからご意見をお聞きできればと思います。

でに始まった波が推算されるので、それをそのまま沖波として設定できないという問題があります。そういった場所
では、港湾施設の設計沖波をどうやって決めるかという検7「変化」と「変動」の重ね合わせを考える討が非常に難しくなります。そこで、従来の深海モデルでなんとか決めてきた沖波は、本来の定義による沖波ではな

橋本 ▷森先生の話に関連しますが、例えば台風の発生数いという意味で、疑似沖波という言い方をしたり、浅海でには約 30 年の周期があることを示すデータがあります。ま推算された変形後の沖波は、もうこれは沖波とは言えない

た、気候変動の研究成果の一つとして、温暖化とは別に地ので、準沖波と呼んだりというように、新たな用語を定義

球には約 10 数年周期で寒暖の変動があり、21 世紀初め頃

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から数年前までは気温上昇の停滞期、ハイエイタス 13 ）が向スペクトルの発展を解くモデルがあって、そこではどのあったことがわかっています。一方で、我々が極値統計で周期でどの角度から波がくるかという細かい情報も得られ確率波を検討する際には、ある統計的な法則に則って 50

ますし、さらに平山さんたちのモデルのように、一つ一つ

年に一回の頻度で発生する波高を推定するわけです。とこの波の形の伝播を解いて、細かい変形、場合によっては越ろが、これまでの観測データをよく調べてみると、その事

波流量まで計算できるようなモデルもあります。しかしそ象を発生させる母集団の特性が実際には不変ではないわけ

れらがいま一つ設計体系の中に活かされていないと感じてです。今後は、変わりゆく地球環境の中で波浪の出現特性

いまして、そのあたりをそろそろ大幅にアップデートできの変化や変動をどのようにきちんと設計体系の中に入れてる時期にあるのではないかと個人的に思っています。

行くのかを考えなければなりません。本当に難しい問題だ平山▷森先生がご指摘されたとおり、波の変形に関する現と思います。我々の研究対象は、これまでに起こってきた

在の設計体系は、（ 換算 ）沖波に対して整理された実験結果

事象だけではなく、将来の変化や変動も含めて考えていかに基づく図表等の使い方も含めて、構築されています。一なければならないということで、森先生と同じ意見です。

方、近年では数値計算モデルが非常に発達してきています
が、これまではどちらかというと、図表の適用範囲外とな

8 気候変動対策をどう実装していくかる条件では計算結果で対応しましょうとか、現在の設計体系に合わせる形での使われ方が多かったように思います。
ですが、守備範囲の異なる数値計算モデルの連携が進む中神谷▷皆さんから非常に大事なご指摘をいただきました。

で、これまでの設計体系に必ずしも縛られなくてもいいと

気候変動もそれ以外の事象についてのご指摘もそうなんでころもだんだんと出てきているのかもしれません。橋本先

すけれども、新しい知見や研究、技術について、社会に対生からもご指摘があった通り、方向スペクトルという情報

してどう実装していくかということが非常に大きな課題だ

が今の設計では十分に活かしきれていないということもあと考えています。例えば、気候変動にともなう波浪の増大りますので、それを加味した時にどういった設計ができる等に対して防波堤や防潮堤の構造をどうするかというようのかということを、確かに考える時期にきているなと感じな設計上の問題、海面上昇等によって物流エリアや産業エているところではあります。

リアにおける浸水域等がどのように変わっていくのかとい

一方で、我々の研究所は現場に近いというのも一つ大きうような利用上の影響、これらに対してどのような取り組

な強みなのですが、やはり急激に変えすぎると現場は混乱みを進めるべきかというのが大きな点として出てくると思してしまうということもあります。実際、現場ではこれまいます。これらは、産業・物流・生活機能が集積する臨海での方法で設計されて機能している施設がたくさんありま部において特に大きな影響を与えるため、今後の政策を考すので、そういったものとの整合を図りつつ、現場の理解える上で、しっかりと現実的な検討を深めていかなければを得ながら、より精緻なものに設計体系も含めて変えていいけないと認識しています。

くことを徐々に進めていく必要があると思っています。また、そこの繋ぎが非常に大事だとも思っています。今まさ

9 設計体系の見直しをどう進めるかにその繋ぎをやる時期でもあるし、繋いだあとどこにもっていくかということを考える時期でもあるのかなと感じています。

森▷波浪にかかわる研究について、少し細かい話ですが一つコメントさせていただきます。先ほど平山さんからもありましたように、現在の設計体系は沖波を出してそれを何

10波高、周期、方向だけではわからない現象

らかの公式で越波量なり波圧にもっていくという仕組みに8なっていると思います。この体系は私が知る限り、合田良橋本▷ナウファス（ NOWPHAS ）15 ）の波浪観測年報が港實 14 ）先生の世代で色々苦労されてまとめられたものです。

空研資料として出版されていた初期の頃は観測地点数が少

一方で、ここ 15 年 20 年ですけれども、数値計算モデルなかったので各地点の気象擾乱の上位数ケースの周波数スが非常に発達してきました。橋本先生が言われたような方

ペクトル 7 ）がその印刷物に掲載されていました。ところが

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特集

波と沿岸防災

段々と地点数が増えてきて、印刷物に掲載することが困難になりました。現在閲覧可能な 80 年代初め頃の年報に掲載されている周波数スペクトルを見ると、長周期波がある
擾乱時には発生しているのに、別の擾乱時には発生していないなど多様であることがわかります。有義波高や有義波
周期だけでは擾乱時にいったい何が起こっているのかは十分に把握できません。私は長周期波が含まれる擾乱時に、
例えば越波災害などが激化しているのではないかと思っています。
森先生は以前、フリークウェーブ、一発大波 16 ）の研究をされていましたが、フリークウェーブは方向集中度が高い方向スペクトルの発生時に波浪の非線形性により振幅の場合には、有義波高、有義波周期だけでは不十分で、方向増幅率が増大して発生することを示されています。同様にスペクトルの方が現象そのものを理解しやすい。ですから沿岸域の長周期成分の増幅も波浪の非線形性に伴って発生必要な精度のオーダーということではなく、現実に発生ししますが、方向スペクトルの集中度に依存して増幅率が大た事象の理解という意味で、方向スペクトルは有用な情報

きく変化します。今の NOWPHAS では有義波高や有義波だと言えると思います。

周期のような波浪諸元だけではなく、方向スペクトルも計

宮﨑▷今の段階では設計のためというより、そういう現象

算可能です。また、第３世代波浪モデルの推算では有義波を分析して説明するためには方向スペクトルがわかるのが高や有義波周期ではなく、実際には方向スペクトルを計算一番良いということですね。

しています。方向スペクトルを港湾構造物の設計体系に今橋本▷そういうことです。そのようなことを理解してもらすぐ導入するのは困難かと思いますが、多様な波浪の特性

うためのハードルは非常に高く、現場の人と議論すると、をしっかり理解してさらに技術を深化させて行くためには、「 いや、そこまでは要らないよ 」というふうに言われてしま

方向スペクトル情報を利活用できる準備をして行く必要がうこともあります。

あろうと思っています。

11 方向スペクトルでリアルに再現

12 設計体系の中での方向スペクトル
平山 ▷橋本先生のご意見はまさにそのとおりだなと思っ

宮﨑▷有義波高、有義波周期や波向といったパラメータでて伺っていました。 現象の再現をする上では、 実は方向はなく方向スペクトルを用いて解析すると予測の精度や再スペクトルを入れないとやはり合わないですね。NOWT-

現性が高まるというお話を頂いたと思うのですが、目指す

PARI17 ）という波の変形計算プログラムを開発して運用してべき精度のオーダーはどのくらいのものなんでしょうか。

きていますけれども、開発した当初の頃は実験場で起こす

橋本▷方向スペクトルの必要性を研究者でない方々にお話ような綺麗な、といっても複雑ですけれども、関数に従う

しするのは、いつも難しく感じています。港湾施設の設計

多方向の波を造波して計算していました。でも、実現象をと利用に分けて説明すると、設計では 50 年に 1 度の発生再現するためには、やはり様々な情報を含む方向スペクト

確率の波浪条件を設定します。これは現実に起こっている

ルをそのまま入れないと合わないということで、今は波浪

事象ではなく想定です。そのような想定に方向スペクトル

推算で得られる色々な形をした方向スペクトルを計算モデの情報を直接に活かせる段階に技術は進んでいません。でルにそのまま入力して、そこから波形を作って越波を再現

も被災時に、なぜ越波がこのような起こり方をしたのかとする形に変わってきています。

か、あるいは港内静穏度を考えた時に、なぜこのような荒一方で、設計波を算定する際になかなかそれができないれ方をしたのかなどの問題を検討する際には、想定ではなのは、極値統計解析で想定された 50 年に 1 度発生する波

くリアルな現象を把握しなければなりません。このようなの波高、周期、波向に対して、さらにどういう方向スペク

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トルを想定するのかといったところが、まだまだ知見がな

響は、公共セクターだけではなくて、臨海部全体にあまねいというか、なかなかやりきれない部分ですね。その中でく影響するようなものです。やはりきちんと技術的根拠にも、最低限、方向集中度というか、海域や波向によってう基づいた臨海部全体での政策的な取り組みがこれまで以上

ねり性が強いのかそれとも風波成分が多いのか、というとに重要になってきます。そういうことを考えた場合に、技

ころくらいまでは反映できるように検討してみようという術的な知見を持っている機関の役割というのは、より重要ことで、今、少し始めたところです。本来であれば、例えになってくると思っているところです。

ば二方向波浪みたいなものもあるのかもしれませんが、方向スペクトルの形状にまで踏み込んだ設計はまだハードルが高く、しかし、そういった検討も将来的には必要だなと

14 日本と世界をどう繋ぐか

思っています。
それでも、何らかの設計沖波を仮定する方法は現在の数

森 ▷気候変動の研究をここ 15 年くらいやっていますが、値計算技術を完全に活かしたことにはならないので、そう

15 年以上前はピュアな科学だったのが、今はかなり工学及いう意味では波の発生・発達から一気通貫で構造の設計まび実務に近づいてきているというのが私の印象です。技術

で、それも何万回も計算をして確率的にどうなるというよ的知見を体系化してオールジャパンで考えていかなければうな検討がもしかしたら今後出てくるかもしれません。たならない段階にきており、神谷課長が言われたことはまさだそこまで一気には行けないので、一旦は沖波という形でにその通りだなと思っています。

値を決めて、それに対して設計するというやり方から徐々に移行していくというような感じかと思います。

特に波浪について重要なのは、海面上昇と高潮と波浪はセットで考える必要があり、それをどういうふうに気候変

なお余談ですが、現在の設計体系の中で方向スペクトル動の中の変化予想として入れていくかというのがこれからの重要性が最も顕著に現れるのは、波の回折だと思うんでの一番近い所の課題ではないかと思います。一方で波浪、す。港内静穏度を考える際に、波の一方向性しか考えない

特にうねりは太平洋全体から来ますし、台風は気候モデルと港内に全然波が回って行かないという状況が算定され、がどういうふうに予測するかにかかっています。ですので、多方向性を考えた場合とは結果がかなり異なってしまう。

日本だけを見ているのではなくて、世界のコミュニティがすなわち、岸壁前面での波の状況をかなり過小評価してしどういう予測を出していて、日本のモデルはどういう予測

まう可能性があります。ですから、我々が色々な研修等でで、その中で、例えば波浪の将来変化をどういうふうに取話をする時は、地方整備局や港湾管理者の職員の方々に、り入れていくかなど、結構広い視点からローカルまで落と

方向集中度のパラメータをしっかり設定して回折計算をしし込む必要があるので、そこは非常にチャレンジングな課てくださいとお願いしています。

題だと思っています。特に今 WMO（ 世界気象機関 ）19 ）でも波浪の将来予測などを取りまとめつつありますので、日13 技術的根拠に基づいた取り組みが重要神谷▷設計につきましても色々考えなければならないことがあると、あらためて感じたところです。お話がありまし

本と世界をどういうふうに繋ぐかというのが一つポイント
かなと思います。

15 CDITには研究と実務の橋渡しを期待

た方向スペクトルのようなモデルの話もありますし、DX18 ）も進展しています。気候変動も含めてどのような体系で設森 ▷もう一つは気候科学は文部科学省とか環境省がこれ計をしていくのがこれからの対策として有効なのかというまでリードしてきていますが、基本は研究にフォーカスしことも考えるべき課題だと思っています。

ています。これらの科学的成果をどのように実務に結びつ加えて、今、沿岸センターでは港湾工事のための波浪予

けていくか、繋げていくかというのはもうまさに沿岸セン測を行っていると思うんですけれども、それを災害時におター、国交省の皆さんの役割です。そういう科学的知見をいても使えないかといったことも、中長期的には重要な課

工学的あるいは社会科学的なところにどういうふうに落と題だと感じています。いずれにせよ、気候変動等による影し込むかというのは、これから非常に重要ですし、頑張っ

10 CDIT 2023 ▷ No.59

特集

波と沿岸防災る方向スペクトルを利活用できるように変えていかなけれていただきたいと思います。
沿岸センターに期待することは、長期的には、新しい設ばならないと思っています。

計に向かって技術をリードしてほしいということが一つあります。短期的には、様々な観測データ、モデルで予測等も行われていますので、それらをどういうふうにまとめて、

17 既往データの再解析とデータベース化

実務にもそして外部にも使いやすいデータ及び考え方として展開していくかということを非常に期待しています。最橋本 ▷先ほども述べましたように、高精度で信頼性の高近よく使う言葉で、ビッグデータ、DX、デジタルツイ

い方向スペクトル情報が利用可能になれば、様々な調査・というのがあります。まさにこの波浪の予測、観測、研究において沿岸波浪の出現特性がより適切に検討可能にモデル化というのはそれにマッチしますので、国交省と民なると思います。ついでながら、現在、港湾局等で実施し間をつなぎながら沿岸センターには日本をリードして行っている気候変動適応策に関する検討においても、方向スペていただきたいと思っています。

クトル情報はこれまでの波高・周期・波向を用いた検討よ

ン

20 ）

21 ）

りも高感度に波浪の出現特性の変化を把握することが可能

16 新たな技術体系の確立に向けてです。特にうねりや波向の変化については従来の波高・周期・波向を用いた検討では精度良く変化を捉えることは困難であり、方向スペクトルの利用が合理的だと思います。

橋本▷合田先生を中心として体系化された我が国の港湾施

まずは既往データの方向スペクトルの再解析とデータ

設の設計体系が世界で高く評価されている理由の一つは、ベース化が必要です。そして、方向スペクトル情報を利活

方向スペクトルの概念が初めから取り入れられていたから用できる環境の整備が必要です。そのためには、港湾に関だと思っています。当時の港湾技術者にとっては、方向ス

わる様々な調査・研究や設計・施工および維持・管理等のペクトルの概念をいきなり取り入れることはまだ難しいとあらゆる場面において方向スペクトル情報の利用を前提ということもあり、有義波高、有義波周期、波向を介して間した議論を沿岸センターが中心となり国、研究所、大学、接的に方向スペクトルの特性が導入されています。その当民間企業など様々な分野の方々に加わっていただいて進め

時にはまだ精度の良い方向スペクトル情報がない段階でのられないかなと思っています。

体系化で、その点でも極めて先進的かつ優れたものだと思います。
一方で、近年、港湾・海岸の諸施設に想定外の被災事例が発生しているように思います。特に周期の長いうねり性

長年に渡り NOWPHAS で観測されてきた膨大なデータを用いて高精度な方向スペクトルを解析し、データベース
化し、利活用できれば、NOWPHAS の世界的な評価もさらに一段と高まるものと思っています。

波浪やそれに伴う大きな越波を主因とする被災が発生しています。これらは施設の設計段階での波浪条件の設定の際には必ずしも想定されていなかったことかと思います。今18 日本と世界の波浪研究

後これらの被災に対応できる新たな技術を検討して、設計などの実務に取り入れて行くためには、災害を発生させた

宮﨑▷森先生から日本と世界をどう繋ぐかというご指摘、

特異な海象を従来の波高・周期・波向の波浪諸元のみで検そして橋本先生からは日本の設計体系が海外でも高く評価

討するには限界があることから、波浪の本質的な構造を表されているというお話をいただきました。世界で海岸工学

す方向スペクトルに立ち返って検討することが必要かつ合のご研究をされている方もたくさんいらっしゃいますし、

理的かと思っています。現在では以前に比べて計算機やソ各国や地域によって求められるテーマも違ってくるのかも

フトウエアも著しく進化しました。そろそろ新しい技術体

しれませんが、日本の海岸工学は世界の中でどういう位置系への転換に向けた試みが始まっても良いのではないかと付けにあるのでしょうか。世界をリードしているのでしょ思っています。また、森先生が言われたビックデータやデうか。

ジタルツインの時代では、有義波高や有義波周期のような橋本▷すごく答えにくい質問です（ 笑 ）。研究レベルは研究

波浪情報からさらに進めて、リアルな波浪特性を評価でき

テーマや研究者によってそれぞれですから。波浪の研究は、CDIT 2023 ▷ No.59 11

今、日本では海岸工学分野の人が数多くいて、理学系の人《 用語説明 》

は数少なくなっています。ところが欧米の波浪研究は、工1.
【有義波高】

学系の人よりもむしろ物理や数学など理学系の人たちも数多く頑張っています。実は森先生や私も参加している波浪
予報モデルの国際ワークショップには欧米の理学系の方々が数多く参加されています。皆さん優秀な上に個々人が単独で頑張るというよりも、チームでモデル開発を進めるのが非常に上手ですね。そういう意味で波浪予報モデルの分野は欧米が先行してしまい、日本が後からそれを導入して改良を進めている状況です。ちなみに世界初の第 3 世代波
浪モデルは一昨年ノーベル賞を受賞した Hasselmann22 ）が進めたプロジェクトで開発されたものです。一方で、港湾・海岸分野の様々な技術については、港空研などは現場の情報を持っていますから、欧米の研究者がかなわない分野もあり、昔から高い評価を得ています。

宮﨑▷本日は波をテーマに大変貴重なお話をいただきまし
た。CDIT としては、データをきちんと揃えて、誰にでも使えるような形にしていかないといけないということですとある地点で連続する波を 1 つずつ観測したとき、波高の高い方から順に全体の 1/3 の個数の波（例えば 100 個の波が観測された場合、高い方から 33 個の波）を選び、これらの波高および周期を平均したものをそれぞれ有義波高、有義波周期と呼び、その波高と周期を持つ仮想的な波を有義波と呼ぶ。
2.【パリ協定】「京都議定書」の後継となる国際協定で、フランス・パリで開催された第 21 回気候変動枠組条約締約国会議（COP21）において 2015 年 12 月に採択された、2020 年以降の気候変動問題に関する国際的な枠組み。
3.【IPCC】
気候変動に関する政府間パネル（Intergovernmental Panelon Climate Change）の略称。世界気象機関（WMO）及び国連環境計画（UNEP）により 1988 年に設立された政府間組織で、各国政府の気候変動に関する政策に科学的な基礎を与えることを目的とする。
4.【気候変動適応計画】

か、また新しい設計の考え方を広めていくような役割、そ

気候変動適応（気候変動の影響による被害の防止・軽減そのれから技術的な知見を工学的な現場につなぐ橋渡し的な役

他生活の安定、社会・経済の健全な発展又は自然環境の保全

割を持っているというご指摘もいただきました。全くそのを図ること）に関する施策の総合的かつ計画的な推進を図る

通りだと思っています。今日いただいたご意見等も踏まえ

ため、気候変動適応法第 7 条に基づき政府が策定する計画。

まして、今後も調査研究活動に取り組んで参りたいと思います。引き続きのご指導をお願いしまして、本日の座談会
はクローズとさせていただきたいと思います。どうもありがとうございました。

5.【2050 年のカーボンニュートラル】
2020 年 10 月、政府は 2050 年までに温室効果ガスの排出を全体としてゼロにする、カーボンニュートラルを目指すことを宣言した。
6.【交通政策審議会港湾分科会の防災部会】
2011 年、港湾における津波対策のあり方に関する調査審議等を目的として、交通政策審議会令第 7 条に基づき港湾分科会の下に設置された部会。
7.【周波数スペクトル・方向スペクトル】
海面を伝わる不規則な波浪は、周期（周波数）と伝播方向（波向）の異なる無数の成分波が重なり合って合成されたものとして表現できる。各成分波のエネルギーが周波数に対してどのように分布しているかを示したものを周波数スペクトル、
各成分波のエネルギーが周波数及び波向きに対してどのように分布しているかを示したものを方向スペクトルという。
8.【第 3 世代波浪モデル】
風波の発達及び減衰の物理過程として、 風によるエネル
ギーの入力、非線型相互作用によるエネルギー輸送、砕波等に伴うエネルギーの消散の 3 つがある。このうち、非線型相互作用によるエネルギー輸送は、始めのうちは寄与が小さいとされ、考慮されず（第 1 世代波浪モデル）、その後

12 CDIT 2023 ▷ No.59

特集

波と沿岸防災重要性が認識されても膨大な計算を要するために、簡単なの情報を各地に設置された観測機器からリアルタイムで情報パラメータで便宜的に表現されていた（第 2 世代波浪モデを収集し、国土交通省、内閣府、港湾空港技術研究所が協ル）。しかし、計算機能力の向上と効率的な計算方法の登場

力して管理・運営している日本沿岸における定常観測網。ナ

により、非線型相互作用によるエネルギー輸送を計算する

ウファスで観測された波浪情報は「リアルタイムナウファス」

ことが可能になった。この種の波浪モデルを第 3 世代波浪というWeb サイトを通じてリアルタイムに情報発信される。

モデルと呼ぶ。
9.
【50 年確率波】

16.
【フリークウェーブ、一発大波】
通常、不規則な海洋の波の中には有義波高よりも高い波が施設の供用期間 50 年間の中で、平均的に 1 回発生すると予含まれ、10 波に 1 波は有義波高の 1.3 倍、100 波に 1 波は想される波高の高い波浪のこと。過去に発生した波高の高

1.6 倍、1000 波に 1 波は 2 倍に達すると言われる。この経

い波浪データを元に統計解析により求められる。一方、波験則を拡張すれば、数千あるいは数万波に 1 波は有義波高

浪データが十分に観測されている場合には、実測値を用いの数倍となることが考えられる。これを一発大波（いっぱ

た設定が可能である。

つおおなみ）または “ フリークウェーブ ”（Freak Wave）と10.
【極値統計】
気象要素などの年最大値データを用いて、これまでに経験

呼ぶ。
17.
【NOWT-PARI】

した現象やそれらを超える規模の現象がどのくらいの頻度多様化する港湾設計の実務に対応するために開発された、（再現期間）で発生するかを合理的に推定しようとする統波の非線形性と分散性を考慮できるブシネスク方程式と各計。極値統計では、これまで外れ値と考えて母集団とは別

種の境界処理法を用いて、現実の港内外で生じるさまざまのものとして扱って来た現象を、母集団の一部として扱えな波浪変形を同時に、かつ高精度に算定できる計算モデル

るようになる可能性があることから、異常気象や極端気象（ブシネスクモデル）のこと。

を扱う場合に利用されている。

18.
【DX】

11.
【ENSO（エルニーニョ・南方振動）系】

Digital Transformation（デジタルトランスフォーメーショ

El Niño-Southern Oscillation の略。 大気ではインドネシン）の略称。データとデジタル技術を効果的に活用し提供

ア付近と南太平洋東部で海面の気圧がシーソーのように連ができるよう、ビジネスや組織の活動・内容・仕組みを戦動して変化し、海洋では赤道太平洋の海面水温や海流など

略的、構造的に再構築していくこと。

が変動する、各々の相が数か月から数十か月の持続期間を

19.
【WMO（世界気象機関）】

持つ地球規模での自然現象の総称。大気に着目した場合にWorld Meteorological Organization: 世界の気象業務の調は「南方振動」、海洋に着目した場合には「エルニーニョ現整・標準化・改善や各国間の気象情報の効果的な交換を奨象」（もしくは、単に「エルニーニョ」）と呼ぶ。

励することにより人類の活動に資するため、世界気象機関

12.
【アリューシャン低気圧】
冬季のベーリング海からアリューシャン列島付近にほぼ定条約に基づき、1950 年に設立された国連の専門機関の一つ。
20.
【ビッグデータ】

常的に発生し、大きく発達する低気圧。シベリア高気圧と一般的なデータ管理・処理ソフトウエアで扱うことが困難の間に西高東低型の気圧配置を形成し、北太平洋の広い範なほど巨大で複雑なデータの集合。単に量が多いだけでな

囲に北西季節風を吹かせ、黒潮などの海流や日本沿岸の水く、様々な種類・形式が含まれる非構造化データ・非定型位にも影響を与える。

的データであり、さらに、日々膨大に生成・記録される時

13.
【ハイエイタス】
hiatus：地球温暖化による気温上昇が一時的に停滞する現象。
14.
【合田良實】

系列性・リアルタイム性のあるものを指すことが多い。
21.
【デジタルツイン】
現実世界の物体や環境から収集したデータを使い、仮想空

ごうだ よしみ（1935-2012）：「合田式」として有名な波圧

間上に全く同じ環境をあたかも双子のように再現する技術算定公式の確立など数々の偉大な業績を残した海岸工学・のこと。

港湾工学の世界的権威。元港湾技術研究所（現港湾空港技術研究所）長、横浜国立大名誉教授。
15.
【ナウファス（NOWPHAS）】

22.
【Hasselmann】
Klaus Ferdinand Hasselmann（クラウス・フェルディナン
ド・ハッセルマン、1931-）：ドイツの海洋・気象学者。2021

Nationwide Ocean Wave information network for Ports

年 12 月、地球温暖化などの予測手法、「気候モデル」の確立

and HArbourS（全国港湾海洋波浪情報網）。日本沿岸の波でノーベル物理学賞を受賞。

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