あびきの特性とその被害対策工の検討
Characteristics of Secondary Undulation and Measures against Damage
加藤 広之*・丹治 雄一**
Hiroyuki KATO and Yuichi TANJI* （財）漁港漁場漁村技術研究所

第一調査研究部 研究主幹** (財) 漁港漁場漁村技術研究所

第一調査研究部 主任研究員

The largest-scale secondary undulation occurred in February 2009 around the coastal area ofKagoshima Prefecture, leading to damages such as capsizing and inundation of fishing boats in theKojima fishing port of Kamikoshiki Island in Kagoshima Prefecture. This study shows the propagationof secondary undulation using nonlinear long wave equations and verified calculation techniques byusing the local observational data obtained separately from the particularly severely hit Kojima fishingport.

At the same time, consideration is made on the effect of basic countermeasures against

secondary undulations such as removal or reconstruction of the present fishing port structure.
Keywords: secondary undulation, nonlinear long wave equation, placement of fishing port facilities,
countermeasure construction

転覆、突堤基礎万どの流失，あるいは港外において養殖施設の被害が生じた．
被害の状況を写真-1～3 に示す．

1．概要
2009年2月に鹿児島県を中心とした海域で「あびき」と呼ばれる大きな副振動が発生し，鹿児島県上甑島浦内湾内の小島漁港では振幅3m にもおよぶ水位変動が生じ，漁船転覆や床下浸水などの被害が発生した（柿沼ら2009；長崎海洋気象台，2009）．このあびきは1979年に長崎で発生した既往最大のあびき（振幅278cm，周期35分）を超えるものであった．あびきは九州西部海域では毎年発生する事象であり，今後も被害が生じる可能性が高く，被害を最小限にするための方策を検討することは重要な課題である．
あびきの発生メカニズムについてはHibiya ら(1982),赤松(1982)，柿沼ら(2010)により検討されており，九州西方の東シナ海上で発生した振幅3hPa程度の微気圧擾乱により発生した気圧波が，九州西岸への伝播過程で増幅されることが知られている．
本研究は，あびき発生時の潮位データを調査し，あびきの空間的な発生状況を調査するととともに，非線形長波方程式による数値計算であびきの空間的な伝播状況についても検討した．さらに、特に被害が大きかった小島漁港を対象に，数値計算を実施し，既存の現地観測データにより計算手法の検証を行うとともに，現状の漁港構造物配置に対して、あびき対策の効果を検討したものである．

写真-1 冠水の状況

2．被害状況
九州地方及び奄美地方の西岸に発生した「あびき」と呼ばれる長周期波の現象によって，九州西岸の漁港および背後集落に被害が生じた．
特に被害が大きかった小島漁港においては，浸水，漁船

写真-2 漁船転覆状況

233．あびきの特性
3.1 被災時の潮位状況
被害のあった上甑島および検討対象地点を図-1に示した．また表-1に被災時の各地の最大副振動の諸元と発生時刻を整理した．上甑島の最大振幅は，被災調査による値であるが他地点に比べ特に大きいことがわかる．

図-2 1988 年以降の年最大副振動の振幅と周期
表-2 最近の顕著なあびき

図-１ 調査対象地点と計算領域
表-1 各地の最大副振動の諸元

次に，図-3で示した年最大副振動の中から，比較的振幅の大きかったあびきの事例を調べた．比較的最近であるが，2004年3月および2007年4月のあびきの全振幅が大きく，その値は2004年3月では長崎で137cm，枕崎では160cm（枕崎の既往最大），2007年4月は長崎で177cm，枕崎で102cmのあびきが生じていた．
観測潮位データから潮位成分を除去した時系列を作成した．図-4に2009年のあびきの時系列を示す．3地点の最大振幅発生時刻をみると，地点と到達時刻の位相関係は見られない．最大振幅発生については，入射周期と各地点の地形的特性による固有モードの影響が大きいのではないかと考えられる．

福江，長崎，枕崎の観測潮位データ（気象庁）によると，いずれの地点も2月24日夜半から25日朝にかけて顕著な副振動がほぼ同時期に発生していたことが確認できた．

3.2 過去の顕著なあびきの特性
福江，長崎，枕崎の1988年以降の年最大副振動を抽出したものを図-2に示した．対象3地点の年最大副振動は，あびきが発生されやすいと言われている冬季（12月～4月）に多く発生している．
また周期については多少ばらつきがあるものの，長崎では概ね35分を中心に，福江と枕崎では15分から20分の範囲を中心に分布している．
なお，上甑島の浦内湾では第1モードが27分，第2モードが12分との報告がある．

図-3 2009年2月のあびき

24各地点に到達したあびきのパワースペクトルを比較すると，各地点でほぼ同様の形を示していることがわかり，福江と枕崎では16分前後，長崎では固有周期の第1モードに近い36分前後のエネルギーがいつも大きくなっていることが判明した．これらより，被災時だけでなく過去のあびき発生時においても，地形特性による固有モードの周期で増幅しているものと考えられる．

図-5 計算に用いた深浅図（2）計算結果
計算結果のうち，入射周期12分のケースの水位の平面分布を図-6に示した．これをみると，福江島の西方からの進行波と，南方からの進行波が沖縄トラフの縁で屈折し，北東方向に進路を変えて進む様子が見られ，福江島と上甑島の間でこれらが合わさっているとみられる．合成した波が五島灘で増幅されながら長崎湾の方向に進行する様子が再現されている．

図-4 顕著なあびきのパワースペクトル（長崎）3.3 数値計算によるあびきの伝搬特性（1）計算条件
あびきの伝播特性を把握するため非線形長波方程式による計算を行い，計算結果の出力は図-1に示す各湾口と湾内の２箇所とした．
周期については，長崎湾と上甑島浦内湾の固有周期を参考に，あびきの周期特性を調べることを念頭に6分から36分までを6分毎に計6ケースの計算を行った．計算条件を表-3に示す．
表-3 計算条件

図-6 計算によるあびきの伝搬状況（周期12分）
次に，周期12分、24分、36分の各地点への到達水位を比較した．
福江では入射周期が長くなるほど振幅が大きくなっている.また、上甑島浦内湾内では入射周期24分で最も振幅が大きくなっており，長崎湾内も上甑島と同様の傾向を示しているが，計算条件の周期の範囲では入射周期が長くなるほど振幅も大きくなっている．また枕崎では振幅自体は大きくないが，入射周期12分の場合に振幅が最大となっている．これは枕崎沖の陸棚でトラップされた陸棚波の振動周期である可能性が高い．このように，各地点により増幅の状況が異なることがわかる．
周期24分の各地点の水位時系列を図-7に示す．なお，点線は湾内地点の値を示している．

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図-7 各地点の水位時系列（入射周期24分）
次に，各地点の到達波の最大振幅と周期について整理した．

図-9 到達波の最大振幅周期
長崎湾と上甑島浦内湾では，入射周期の条件によっては，入射波高0.1m に対して2倍以上に増幅されて到達している．計算では浦内湾では24分のケースで3.3倍，長崎湾では36分のケースで4.5倍と，湾口よりさらに増幅されている結果となっている．また，長崎湾では計算周期の範囲では，入射周期が長くなるほど増幅率も大きくなっているのに対して，浦内湾では24分より長くなると逆に増幅率が低下する傾向がみられる．各地点とも入射周期が長くなるほど最大到達波周期も長くなるが，その変化の様子は地点によって異なることがわかる．
表-4は，各地点へあびき第1 波の波峰到達時刻について，福江に到達した時刻を基準に整理したものである．なお，1波造波と連続造波では第1波の波峰到達時刻が異ならないことは確認している．
図-8 到達波の最大振幅
表-4 第 1 波の到達時間（福江到達時間を基準）

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図-10 造波による到達波の違い（周期24分）
これより，各地点への到達時刻は入射周期によらないことがわかる．また，計算では長崎、枕崎よりも上甑島への到達が早い結果となったが，過去のあびき発生時の潮位データからは明確な位相は読み取れなかった．これについては，被災時の潮位なども考慮した再現計算などについて，検討する必要があると考えられる．

図-11 計算に用いた水深データ
表-5 計算条件

4．小島漁港におけるあびき対策工の検討
ここでは、鹿児島県上甑島の小島漁港を対象に，非線形長波方程式による数値計算を実施し，安田ら(2009)により実施された現地観測データにより計算手法の検証を行うとともに，現状の漁港構造物配置に対して撤去・新設等の基本的なあびき対策の効果を検討する．

4.2 現地計測結果による数値計算の検証
安田ら(2010)の上甑島浦内湾内の現地観測データを対象にして，計算の検証を行った．計測器設置期間中に観測されたあびきのうち，2010年3月6日に小島漁港内St.9で観測された振幅2.76m，周期10分のあびきを対象とした．
検証計算は中領域とし，観測された潮位データの偏差成分を中領域の沖側境界から入射させた．
計算結果のうち，St.6とSt.8の水位変動時系列を図－12に，St.6における周波数スペクトルを図-13に示した．

4.1 非線形長波による計算
東シナ海広域を含む大領域（200m 格子）から，中領域（20m格子），少領域（2m 格子）まで3段階にネスティングした地形を用い，非線形長波方程式によるあびきの伝播計算を行った.
入射波高は湾内の増幅を確認するため0.1m とし，周期は安田ら(2010)の現地観測結果を参考に，浦内湾の固有周期である24分，12分，10.5分の3ケースとした計算に用いた地形データを図-11に，計算条件を表-5に示す.

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St.A

図-14 固有周期による計算の違い
周期 12 分のケースについて，小島漁港周辺の押し波時と引き波時の代表的なPhase の水位平面分布と流速ベクトルを図-15に示した．
図-12 水位変動の比較（St.6 ，St.8）

図-15 計算結果（周期12分）
押波時では2ヶ所の対の防波堤間の狭窄部岸側での強い流れと防波堤岸側背後で渦が生じている．一方，引波時では押し波時と反対側に強い流れと渦が生じているが，防波堤の岸側と比べ沖側の方が水域が広いため渦の径が大きく若干渦による流れが緩和されていると思われる．

図-13 周波数スペクトルの比較（St.6）
図-12より，水位時系列レベルでは完全な一致まではしなかったが，振幅としてはほぼ同等の波形が再現されていること，周波数スペクトルにおいて概ね一致していることから，計算手法の妥当性が確認された．
なお，観測された他のあびきについても，ほぼ同等の傾向を示した．

4.3 小島漁港へのあびきの伝搬計算
次に3段階にネスティングした地形を用いたあびきの伝播計算を行った．
各入射波周期に対応する水位変動についてSt.A において比べた結果を図-14に示した．周期12分のモードで顕著な増幅が見られ，安田ら(2009)と同様の結果となった．

図-16 被災時の漁船係留位置と被災状況
図-16に示すように小島漁港内の漁船が主に防波堤の遮蔽域に係船していることから，係留船舶への影響は押し波時の方が大きいと考えられる.
周期12分の計算結果のうち，現況の漁港構造物配置における最大水位変動分布を図-17に，最大流速分布図を図-1828に示す．漁船転覆被害が主に発生した係留位置と比べると， 計算結果のうち，評価対象点（図-19参照）における最大水位変動，最大流速の計算結果について，対策なし（現況
漁港北側の突堤背後の係留位置では強い流れが遮蔽されていることと，逆に転覆被害が生じた港奥と南側係留位置 の漁港構造物配置）と比較したものを図-20に整理した．
では強い流れが生じていることと、水位変動も港奥にいく また各案の最大水位変動分布を図-21に，最大流速分布を図-22に示す．
ほど大きくなっていることがわかる.

図-20 各対策工法の比較
図-17 最大水位変動平面分布

図-18 最大流速平面分布

4.4 対策案の検討
漁船転覆被害が顕著に生じた港奥と南側係留位置を対象に、対策案を図-19に示す.
各案（①：既設突堤の撤去，案②：波除堤の新設，案③：港口に防波堤の新設，案④：港口に二重防波堤を新設）について，数値計算により基本的な効果について検討を行った．計算周期は増幅の大きかった12分とした．

図-19 対策工29

図-21 各対策工の最大水位変動分布
先ず最大水位変動分布をみると，対策案①と②では大きな変化は見られないが，港口の防波堤により狭窄部を設けた対策案③では湾奥だけでなく南側係留位置でも水位変動の低減が見られ，防波堤を更に1 対追加した対策案④では更に水位変動が低減した．

図-22 各対策工の最大流速変動分布
次に最大流速分布をみると，対策案①の突堤背後の遮蔽域を開放すると突堤端部を基点に生じる渦がなくなり，広範囲に流速が低減している．逆に対策案②のように強い閉鎖域としても渦の低減は見られない．対策案③および④のように港口で狭窄部を設けると，漁港内での構造物の配置変化なしで港奥，南側係留位置での流速低減域30が広がり効果が確認された．
以上，4 つの対策案に対して数値計算によるあびき低減の基本的な効果を把握したところ，構造物背後では水位変動や渦による流速が大きくなる傾向が見られた.
これを低減する方策としては，構造物を撤去し，遮蔽域を開放する案と港口に対の防波堤を設置し航路狭窄部を設ける案で効果が見られ，水位変動，流速とも1～2 割ではあるが低減することができた．
小島漁港は浦内湾の湾奥に位置し，自然地形により常時は静穏度が高いと考えられ，漁港構造物再配置の可能性も考えられる．また港口に設置した対の防波堤は，漁船係留位置の変更を伴わない対策であり，漁港利用者にとっては良安である．流速低減は漁船の係留への負荷の緩和が期待できる.
ただし，実際にあびき対策工として詳細に検討する際には，経済性と併せて通常の高波浪に対する静穏度確保や漁港利用の観点からも確認する必要がある．

1) 片山裕之・加藤広之・丹治雄一・中山哲嚴・浅野敏之（2011）：
数値計算による鹿児島県上甑島小島漁港のあびき対策の検討、土木学会論文集 B2（海岸工学），Vol.67，No.2，2011
pp.1_181－185.
2) 赤松英雄(1982)：長崎港のセイシュ（あびき），気象研究所
研究報告，第 33 巻，第 2 号，pp.95-115.
3) 浅野敏之・島田知樹・山本竜太郎・片山裕之 (2011): 分岐
した細長い湾における副振動対策としての防波堤設置の効果について，土木学会論文集 B3（海洋開発）, Vol.B3-67,No.4．
4) 柿沼太郎・浅野敏之・井上太介・山城 徹・安田健二(2009)：
上甑島浦内湾における 2009 年 2 月潮位副振動の被害調査，
土木学会論文集 B2（海岸工学），Vol.B2-65，No.1，pp.1391-1395.
5) 柿沼太郎・井上太介・日高壮一郎・浅野敏之・柊田幸助(2010):気圧変動に伴う長周期波発生過程の数値解析，土木学会論文集 B2（海岸工学），Vol.B2-66, No.1, pp.171-175．
6) 片山裕之・加藤広之・丹治雄一・中山哲嚴 (2010): 2009 年
2 月のあびき被害と来襲特性についての検討，海洋開発論文

5．おわりに集，第 26 巻，pp.837-842．

7) 長崎海洋気象台・鹿児島地方気象台・熊本地方気象台
2009 年2月に鹿児島県上甑島小島漁港に被害を引き起(2009)：平成 21 年（2009 年）2 月 24 日から 28 日にかけ
こしたあびきの伝播特性と基本的な構造物によるあびきて九州西岸を中心に発生した潮位の副振動に関する現地調対策について，非線形長波方程式による数値計算により検査，災害時気象資料，23p.
討を行った．
8) 安田健二・山城 徹・城本一義・萩平裕樹 (2009): 2009 年
その結果，以下のことが明らかとなった．
3 月の上甑島浦内湾における副振動の観測，海洋開発論文集，○九州西方で発生した微小気圧波は，福江島西方からの進第 26 巻，pp.843-848．
行波と沖縄トラフで屈折しながら五島灘に向かう進行波
9)Toshiyuki Hibiya and Kinjiro Kajiura(1982): Origin ofが合成し増幅しつつ進行してくるものと推定され，この海
the AbikiPhenomenon ( a kind of Seiche ) in Nagasaki Bay,
域は特にあびき被害対策が必要である．
J. Oceanogr. Soc. Japan, Vol.38, pp.172-182, 1982.
○数値計算によると，あびきの第1 波の波峰が到達する時
10) M. P. C. de Jong and J. A. Battjes: Seiche characteristics
間は入射周期によらないと推定される．
of Rotterdam Harbor, Coastal Eng., Vol.51, Nos.5-6,○3段階ネスティング地形を用いた非線形長波方程式によpp.373-386, 2004.
りあびきの観測結果を再現したところ，計算の妥当性が確
11) 気象庁：潮汐観測．
認できた．
12) 志賀 達・市川真人・楠元健一・鈴木博樹：九州から薩南諸○小島漁港では，浦内湾の固有周期のうち第1モードであ島で発生する潮位の副振動の統計的調査，測候時報，第 74 巻，る24分ではなく，第2モードである12分のときに顕著な増特別号，pp.S139-S162，2007.
幅が見られた．
○小島漁港内の漁船転覆箇所を対象に，防波堤の撤去，新設などの基本的なあびき対策の効果を数値計算により検討したところ，波除堤により水域を囲む対策はかえって波高，流速とも増幅させ，港口の防波堤新設と対象箇所沖側の突堤撤去により波高，流速が低減できる可能性を示した．
あびき対策としては，例えば本研究で検討した対策工の組合せや，陸上部の浸水対策（例えば護岸の嵩上げ等）も検討していく必要がある．

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