沖波、静穏度、漂砂等に関する調査研究《 長崎県沖波波浪推算について 》
Prediction of ocean waves in Nagasaki Prefecture offing wave

業務名委託者
担当者

長崎県沖波推算業務委託（17-6500）
長崎県（吉野真史）

Nagasaki Prefecture has used the spectral method wave prediction to implement estimation of ocean high waves
caused by unusual weather disturbance for the past 50 years and calculated probability wave height in its
prefectural fishing ports. In addition, it has found tidal data for its all fishing ports using tidal data observed in
the past 10 years. Regarding Omura Bay that is a closed sea, waves generated inside the bay have been
calculated using probability wind corrected and calculated with GPV (Grid Point Value) from wind prediction
results.
Key words: Ocean wave prediction, design wave, spectral method, WAM, extreme statistics, tidal level

１．調査の目的
長崎県の漁港事業における設計波は，平成5 年(1993 年)度に実施した九州北西部沖波推算調査等をもとに決定されたが，ここ数年，九州沿岸に接近・上陸する台風が増加し，防波堤，護岸，岸壁等漁港施設の機能が著しく損なわれるケースが増大している．これは，①西部海域(外洋性波浪域)

近年の気候変動が一因と見られるが，現行の設計条件（沖波・風速）を見直す必要性が出②有明海沿岸てきた．
そこで，本調査では長崎県内の各海域について，過去 50 年間を対象として最新のスペク
トル法波浪推算を実施し，確率沖波を算定した．なお，閉鎖海域では確率風速の推算を実施した．
③大浦湾沿岸域

２．調査項目および調査内容
本調査の調査内容を図-2 のフロー図に示

図-1 調査位置図す．なお，本調査は全 3 回の委員会を開催しており，討議内容は以下のとおりである(1)第 1 回委員会
・調査計画，調査実施方針
・気象擾乱抽出の考え方
・波浪推算手法(2)第 2 回委員会

7

沖波、静穏度、漂砂等に関する調査研究

・波浪推算モデルの精度，モデルの選定(3)第 3 回委員会
・設計沖波の検証，妥当性確認
・換算沖波波高算出手法の検討
・換算沖波波高算出マニュアルの素案検討【波浪推算調査】
START
調査計画・準備
1.波浪推算ケースの選定

・被災記録、波浪観測データ、天気図等の収集整理
・対象海域の気象海象特性の検討
・波浪推算ケースの選定(50 年間想定)
2.波浪推算の検証
・検証ケースの選定(20 ケース程度)①・計算条件の設定
・波浪推算用入力データの作成

5.設計波の算出
・波向別波高の極値統計解析による確率波の算定
・沖波の算定地点の設定・確率波周期の検討
・確率波の照査◇推算点から対象漁港までの波浪変形計算◇対象漁港の換算沖波の算出◇確率波に対する対象施設の安全性・機能性の検討
・既往設計波の安全性レベルの検討

・波浪推算の実施(海上風推算、波浪・波浪変形計算の実施

推算波浪と観測波浪の整合

3.波浪推算用入力データの作成

7.マニュアルの作・天気図解析、風等の格子点データ、台風パラメータ等の入力データの作成

8.報告書作成
END

・入力データの時間空間補間等の処理
4.波浪推算と推算結果の整理
・海上風の計算と波浪推算の実施
・推算結果の整理(実測値との比較検証、方向別の波浪諸元の整理)①

図-2 調査フロー8沖波、静穏度、漂砂等に関する調査研究

３．主な調査結果
3.1 波浪推算(1) 波浪推算ケースの選定
昭和30年から平成16年までの50年間に西部海域および有明海沿岸域に影響を及ぼした気象擾乱の選定を行った．選定作業には基礎データとして漁港等の高波災害の資料，対象域および近隣の波浪観測資料（気象庁，NOWPHASなど），気象庁の波浪解析資料（沿岸波浪解析図など），気象庁の風観測資料，地上天気図などを利用した．なお，選定に当っては，予め対象地点において高波浪を発生させる気象擾乱の種類を調べ，波浪の地域性（発生海域の地形や風特性に関連した波浪特性）を考慮して海域別に波浪推算のケースを選定し，見直し検討ケースに洩れが無いように留意した．
その結果，過去 3 回の調査（1955 年～1993 年，39 年間）で選定した 109 擾乱と，それ以降（1994 年～2004 年，11 年間）の擾乱選定結果 82 擾乱とあわせ合計 191 擾乱を選定した．
(2) 波浪推算精度の検証
本調査では第 2 世代モデルと第 3 世代モデルの 2 種類の波浪推算モデルを用いた波浪推算精度の検証を行い，長崎県周辺海域において，推算精度の高い第 3 世代モデル WAM を波浪推算モデルとして選択した．
(3) 入力データの作成
波浪推算に使用する入力データは，6 時間ごとに気象庁から発表される地上天気図(4 回/日)をもとに，気圧の平面分布を計算し，風推算手法を用いて波浪推算の外力データとなる推算風平面分布データを作成した．
なお，有明海は内湾海域であるため，周囲の陸地の影響を強く受ける．そこで，気象庁の GPV 風データを用いて推算風を補正した．
(4) 波浪推算の実施および結果の整理
・西部海域

経時変化出力地点： 伊王島（推算風向）

検証地点である伊王島，福江島，玄界灘，藍島の 4 観測地点のいずれかで波浪観測が行われていた期間の擾乱を対象として，擾乱毎に観測値と推算値の時系列の比較を行い，波浪推算精度

風速（ｍ/ｓ）

191 推算擾乱を対象とした波浪推算結果から5040302010050403020100推算風速観測風速（推算波向）の検証を行った．

他の擾乱に関しても同様の比較を行い，概ね良好な結果が得られた．

推算波高
推算周期

6 12 18
2004年 9月 5日

・有明海海域0

水深の影響あり

観測波高
観測周期

6 12 18
9月 6日

06 12 18
9月 7日

06 12 18
9月 8日

06 12 18
9月 9日

020
16
128
40

周期（ｓ）

値を概ね精度良く再現していると言える．

1086420

波高（ｍ）

図-3 より，時系列レベルでは，推算値は観測

図-3 西部海域の波浪推算結果（伊王島，台風 0418 号）

有明海では地形近似精度を高めた領域を設定し，波浪推算時の外力条件（海上風）について地形の影響を考慮した再検討を行い，これに基づいた波浪推算を行った．
(5) 確率沖波の算出

波浪推算結果を基に極値統計を行い，各海域の波向別の各再現期間に対応する確率波(再現期待値)を算定した．
極値統計には PA 法（ペトルーカス・アッガード）および修正 PA 法（合田法）を用い，再現期間は 1 年,5 年,10年,20 年,30 年を基本とした．

9沖波、静穏度、漂砂等に関する調査研究

・西部海域
旧波は対象漁港から離れた沖抽出地点（St.）の確率沖波であるため各漁港の地形特性（地形による遮蔽等）が含まれない値となっている．したがって，対象漁港における陸側方位の波向の確率沖波は波高・周期ともに旧波は新波より大きくなる傾向がある．ただし，外洋に面するような漁港の海側方位の確率沖波は，波高・周期ともに新波が旧波より大きくなる地点もある．例として，図-4 に長崎漁港の解析結果を示す．

1161141121101081061041021009896949290888684828078767472706866646260585654525048464442403836343230282624222018161412108642116114112
11010810610410210098
96
949290888684828078767472706866646260585654525048464442403836343230282624222018161412108642●長崎漁港●
St.37

N波高（H 0 ）2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96

18.0

NNWNNE

15.0
NWNE

12.0
9.0

WNW

ENE

6.0
3.0
WE0.0WSW

ESE

SW

SE
SSW：旧波

SSE：新波(St.)

S

N

周期（T0）

18.0

NNW：新波

NNE

15.0
NW

NE

12.0
9.0

WNW

ENE

6.03.0
W

E0.0

WSW

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96

ESE

SE

SW
SSW

SSE
S

図-4 長崎港の 30 年確率波(西部海域)
・有明海海域
本調査の極値統計解析では，平面的な補正係数により補正された波浪推算結果を用いている．図-5 は，大正漁
港,松尾漁港を例に 30 年確率沖波期待値を示す．
大正松尾

30年確率沖波期待値
NNW

NW

N(m)
8.0 NNE6.0

NNW
NW

NE

4.0

WNW

30年確率沖波期待値(m)
8.0 NNE
6.0

NE

4.0

WNW

ENE

N

ENE

2.0

2.0
W

E

W

E

WSW

ESE

WSW

ESE

SW

SW

SE

SE
SSW

SSE
S
＜極大値統計期待値＞

SSW

SSE
S
＜極大値統計期待値＞

図-5 有明海海域の 30 年確率沖波（左：対象漁港、右：松尾漁港）

10沖波、静穏度、漂砂等に関する調査研究

3.2 確率風速の算定
大村湾は山岳地形によって囲まれた内湾であるため，海上風の推算にあたっては地形の影響を十分に考慮する必要がある．本調査では非静力学モデルのひとつである MM5 モデルを用いて海上風を推算する方法が，内湾を対象として風推算を行う場合に最も適切な手法であると判断した．
(1) 風観測記録の収集・整理
MM5 モデルで使用する気象場のバックグランドデータはNCAR やNCEP の客観解析データ（1957 年以降，いずれも格子間隔は 2.5°間隔）を使用した．さらに，これらのデータを修正するために，GPV の台風
ST.1●

ボーガスデータを収集した．
推算風データとの比較のために気象庁風観測デー
タ（地点：長崎，佐世保，大瀬戸，長崎空港）を収

ST.2●集した．

●空港(2) 確率風速の算定
図-6 に示す大村湾内の 2 地点（ST1，長崎空港）において地形の影響を考慮した新確率風速の値を算出した．
図-7 に示すように，新しい確率風速の値は現行の確率風速よりも小さい値が多く，また，湾内の漁港

図-6 検討対象地点の位置（北地区と南地区）で ST1 と長崎空港の値を使い分けるので十分な留意が望まれる．

N
NNW

40.0

N

NNE35.0

NE

NE

25.0

20.0

20.0

ENE

15.0

WNW

ENE

15.0

10.0

10.0

5.0
W

NNE30.0

NW25.0WNW

40.0
35.030.0NW

NNW

5.00.0E

WSW

W

WSW

ESE

SW

SSE
S

ESE

SW

SE

SSW

E0.0SE

SSW

推算値(75-04)

SSE
S

既往確率風速30年確率風速の比較

30年確率風速の比較

図-7 風推算結果

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推算値(75-04)
既往確率風速沖波、静穏度、漂砂等に関する調査研究

４．成果の活用
本調査では，長崎県内の各漁港における新設計波の検討を行った．そのために新波浪推算手法や，閉鎖海域における風推算手法などの検討をおこない，より高精度の設計波を算定できた．
今後，この成果は長崎県における漁港整備の新基準として利用されると考えられる．
また，今回の検討で得られた各種手法の重要な知見を，今後の漁港整備で有効に利用される必要がある．

参考文献
1) 財団法人漁港漁村建設技術研究所(1985) : 昭和 59 年度長崎県沖波調査報告書
2) 財団法人漁港漁村建設技術研究所(1988) : 南西九州海域（熊本・鹿児島）沖波推算調査報告書，615p.
3) 土木学会海岸工学委員会海岸工学研究レビュー小委員会編(2001) : 新しい波浪算定法とこれからの海域施設の設計法－性能設計法の確立に向けて－，256p.
4) 長崎県諫早土木事務所(2004) : 有喜漁港県単維持工事(南防波堤被災状況調査委託)，16 諫漁単維 7，長崎県諫早土木事務所
5) 財団法人漁港漁場漁村技術研究所(2005) :鹿児島県西部海域沖波推算調査報告書，鹿児島県鹿児島土木事務所，212p.
6) Davis, C. and Low-Nam, S.(1978): The NCAR-AFWA Tropical Cyclone Bogussing Scheme,
Report for Air Force Weather Agency.
7) Gringorten, I. I.(1963): A plotting rule for extreme probability., Paper, J. Geophys. Res., 68, No. 3, pp.813-814
8) MM5 web site: http://www.mmm.ucar. Edu/mm5/mm5-home.html
9) Petruaskas, C. and P. M. Aagaard (1970): Extrapolation of historical storm data for estimating design wave
heights., Prept.2 nd O. T. C. No.1190, I-409-428.

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