2022年1月26日
森林で沿岸域を守る
ー防災・減災技術の開発に向けてー

海岸林の防災効果と限界

Disaster prevention effects ofcoastal trees and its limit

東北学院大学 柳澤 英明
Tohoku Gakuin Univ. Hideaki Yanagisawa

目次 contents（１）マングローブ林の防災効果と限界～2004年インド洋大津波を事例として

Disaster prevention effects of mangrove forest and its limit ～ Casestudy of the 2004 Indian Ocean tsunami（２）最近の研究紹介～マングローブ防災効果の評価精度向上に向けてRecent study for estimation of disaster prevention effectof coastal tree

社会的な背景

海岸整備

グリーンインフラ (Green Infra)

防護

自然の機能を積極的に利用した基盤整備
infrastructure development using natural function

グレーインフラ (Gray Infra)
コンクリート構造物を基本した基盤整備
infrastructure development using concreate construction◆ 東日本大震災後…(After the 2011 tsunami)
整備後の河川もう一度、グリーンインフラの必要性を見直すことが必要！
It is important 気仙沼
to reconsider thebnefits of green Infra

環境利用マングローブ林の価値
研究の背景
マングローブ林 mangrove forest■ 生態系の形成 Conserving ecosystem■ 木材などの林産資源の生産 Production of forest resources■ 高波・高潮・津波の減衰 Disaster prevention など
Distribution of mangrove forest (Wilkie & Serena , 2003）

マングローブ林の防災効果
研究の背景

Mitigation effect of mangroves（Danielsen,2005など).

２００４ Indian Ocean Tsunami
・ M9以上の地震
Earthquake of Magnitude 9・ 人的被害: 22万人以上 0.22 million casualties（宮城ら，2005）

海岸林の効果 （例えば，石川，1992）① 漂流物の移動阻止 ①Stop floating debris② 破壊力の低減
Wave reduction③ 緊急避難場所
Emergency escape placeなど②③近年の森林面積が縮小
研究の背景
12°E

乱開発

: エビなど養殖池の造成
overdevelopment 木材や薪炭材の利用【インドネシア・スマトラ島北部・バンダアチェ】

2004年インド洋大津波： tsunami damage
津波高: tsunami height 3.5 – 12 m
人的被害: Causalities 70,000人以上
KH-7 / Gambit(1967年)
1kmBandaAceh

衛星画像
6°N

93°E

96°E

マングローブMangrove

現地の状況
マングローブ林が保全・管理されていたならば，養殖池津波の被害が軽減されていたのであろうか？
Aquaculture Pond

If mangroves had reserved and controlled,
Could they reduce tsunami disaster?

インドネシア・Banda Acehにおける現地調査
現地調査（バンダアチェ）
研究の背景

マングローブの倒木条件

津波高 > 10 m

Destruction condition of mangrove trees
地点 ２0.6
0.4
0.2

0.2

000-5

5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45

地点 ３

10.8
0.6
0.4

5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45

株元径 (cm)

生存率

0.8
105

00-5

150

5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45

地点 ４ ( West coast )津波高 > 10m

40

10.8

300.6

200.40.2

100.2

00

00-5

5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45

株元径 (cm)

樹径15cm以上ならば，ある程度の津波高さに耐え切れる
Mangroves with 15cm diameter can survive against a moderate tsunami.

ただし，海抜10m以上の津波には耐え切れない
But mangroves completely destroyed by more than 10 meter tsunami

生存率

0.4

本数

0.6

本数

本数

0.8生存率Survival
Destruction
Survival rate
0-560504030
20100151生存率

本数

地点 1 (East coast )3025201510502km

倒木率を考慮した津波シミュレーションモデル
研究の背景
津波時における倒木限界
Condition of tree destruction
マングローブの被害調査
Field survey of mangrove damage+
被害（破壊状態）
樹木の大きさ（直径）

再現計算(インド洋津波)

津波の数値解析

Numerical simulation
マングローブ林に襲来した津波の外力評価

Numerical simulation
マングローブ林を考慮したシミュレーション

被害 ｖｓ 津波外力

津波外力に対する倒木率
倒木率 ＋ マングローブの抵抗則
DamageResistance law

津波減災効果の定量化
Quantitative estimation of tsunami disasterprevention effect

倒木率を考慮した津波シミュレーションモデル
研究の背景
マングローブ林が保全・管理されていたならば，津波時における倒木限界津波の被害が軽減されていたのであろうか？
津波の数値解析マングローブの被害調査
If mangroves had 再現計算(インド洋津波)
reserved and controlled,Could they reduceマングローブ林に襲来
tsunami disaster? マングローブ林津波
被害（破壊状態）+外力の想定樹木の大きさ（直径）
した津波の外力評価
過去バンダアチェに存在しえたマングローブ林の範囲 (Miyagi ら，2007)
Potential mangrove area

被害 ｖｓ 津波外力

津波外力に対する倒木率
倒木率 ＋ マングローブの抵抗則

津波減災効果の定量化
約 1300 haマングローブ林の津波減災効果
研究の背景
マングローブ林を想定した場合（樹齢40年生の森）With mangrove

mangrove

マングローブ林を想定しない場合
Without mangrove

5 km
Maximum tsunami height (m)013

Maximum tsunami height (m)013

浸水域は減らせないが，津波高さを大きく減少させた

マングローブ林の津波減災効果
研究の背景
マングローブ林を想定した場合（樹齢40年生の森）

マングローブ林を想定しない場合

マングローブ林

７０％減衰
5 km
Maximum tsunami height (m)013

Maximum tsunami height (m)013

浸水域は減らせないが，津波高さを大きく減少させた

津波死亡率曲線0.8

人的被害率マングローブ林の津波減災効果
研究の背景

1.0

0.6
0.4
0.2
0.00246810

津波浸水深 (m)マングローブ林を想定しない場合マングローブ林を想定した場合死亡率

人的被害をバンダアチェ市全体で44%軽減可能 （3万人）
マングローブ林が保全・管理されていたならば，津波の被害が軽減されていた可能性を示唆目次 contents（１）マングローブ林の防災効果と限界～2004年インド洋大津波を事例として

Disaster prevention effects of mangrove forest and its limit ～ Casestudy of the 2004 Indian Ocean tsunami（２）最近の研究紹介～マングローブ防災効果の評価精度向上に向けてRecent study for estimation of disaster prevention effectof coastal tree

防災効果の定量化精度の向上
複雑な支柱根の形状測量

毎木調査の効率化

・マングローブ形状の正確な測定・より多くの場所での毎木調査

防災効果の定量化精度の向上
非接触型測量複雑な支柱根の形状測量
毎木調査の効率化
３Dスキャナの利用・開発

・マングローブ根形状の高精度化
・より多くの場所での毎木調査

低価格３Dスキャナー開発キット
３Dスキャナは高額
数百万円～◆ 高度な専門知識を必要としないレベルで自作◆ 森林計測の精度として利用可能なレベルへ
高性能タイプ

中性能タイプ
360度カメラ(シータSC)

4万円
角度計(Witmotion)

1.5万円
スティックPC(Compute Stick)

4万円

Lidarセンサー(RPLidar A3)

360度カメラ(シータZ1)

10万円

6.5万円
カメラ自動雲台(TurnsPro)

1万円
三脚

1万円

角度計
(Witmotion)

1.5万円
Lidarセンサー(UTM-30LX-EW
もしくは VLP-60)

45～70万円

20万円以下の予算で開発可能

タブレットPC(Surface GOなど)

6万円～

カメラ自動雲台(TurnsPro)

1万円三脚

1万円

100万円以下の予算で開発可能マングローブ森林調査への適用と精度検証

RPLidar A3による測定結果

中性能タイプ
20万円以下樹径の評価結果
RMSE= 1.6 cm
誤差率 = 11 %(x, z)=(2.8, 2.7)
DBH＝16.5cm

マングローブ森林調査への適用と精度検証

中性能タイプ
20万円以下■ 地形・樹種・樹径分布のマッピング（８地点を結合）
地形・樹種・樹径分布図（50m×15ｍ）

オヒルギ = 160本
ヤエヤマヒルギ = 26本

河川側

陸側
断面図

ヤエヤマヒルギとオヒルギの混合林

オヒルギ群

現場作業（一人で実施）：１地点５分（準備含む）×8地点 = 40分程度
毎木調査の効率化

今後の予定低価格３Dスキャナ・TG3DMakerの活用

低価格３Dスキャナの開発

マングローブ森林環境の３Dデジタルトラン
スフォーメーション
DXの整備

津波減災効果の評価に関する高精度化へ
東北学院大学 柳澤研究室HP(tohoku-gakuin.ac.jp)

まとめ【１】マングローブ林の効果と限界① 2004年インド洋津波で効果を実証【２】最近の研究状況① 低価格３Dスキャナによる形状測定② マングローブ森林環境のDX化

20
マングローブ林による減災効果定量化の高精度化へ