ＩＳＳＮ２４３６－０３５Ｘ

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
報告
REPORT OF
THE PORT AND AIRPORT RESEARCHINSTITUTE

VOL.60No.1

June 2021

NAGASE,YOKOSUKA,JAPANNATIONAL INSTITUTE OF MARITIME,PORT AND AVIATION TECHNOLOGY

総
1.

仁・川口

浩二・藤木

高二朗・久保田峻

峻博貴・田中 敦高二朗・久保田博貴・鶴田修己

プレート境界断層デコルマ帯におけるスロースリップ発生メカニズムに関する研究
杉山 友理・橘7.

匠夢・藤木

パラペット後退型護岸に働く波圧に関する検討鈴木

6.

仁・川口 浩二・岩本

仮設被覆工の耐波安定性について
鈴木

5.

善昭

富山湾・寄り回り波の力学機構
田村

4.

雅之・栗山

2019 年台風 15 号による横浜港に襲来したうねり性の波浪
田村

3.

次

波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討
伴野

2.

目

伸也・森川

嘉之

MPM–剛体シミュレーションのための最小二乗法を用いた摩擦接触アルゴリズムの開発と開端杭の地
盤への貫入挙動への適用
中村

圭太・松村

聡・水谷

崇亮

港湾空港技術研究所報告第60巻第1号（2021.6）

波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす
潮汐変動の影響に関する検討
伴野

雅之*・栗山要

善昭**

旨

本稿はGeophysical Research Lettersで出版された論文「Supermoon Drives Beach Morphological Changes in
the Swash Zone」の日本語訳版であり，より詳細な記述や追加の図面を付与したものである．
海浜地形は波浪を主外力として変動するけれども，その応答は様々な要因によって変化し，海面水位の変動もその要因の一つである．しかしながら，既存の地形変化モデルにおいて，潮汐変動，特に潮差の影響については，ほとんど考慮されていない．満月や新月の際に生じる大潮に月の近地点が同期するとking tideと呼ばれる大きな潮差が観測される．この大きな潮差に伴った高い海面水位は沿岸域の浸水リ
スクを高めることが知られている．なお，天体現象としてこの月の近地点の満月はスーパームーンとして一般に知られている．
本論文では，これまで未知であった大潮に伴った地形変化とking tideに伴った地形変化を波崎海岸の25年間の長期観測データをもとに明らかにした．スペクトル解析から，波の遡上域の地形変化は満月・新月周期及び月の近地点周期で変動していることが明らかとなった．潮差との位相差から，潮差が大きくなった際に上部遡上域（平均海面よりも上部）において侵食が生じ，下部遡上域に堆積が生じていることが示され，土砂の沖方向への移動が明らかとなった．統計解析から，大潮やking tideの際には上部遡上域
において有意な侵食が生じていることが明らかとなり，波浪に対する地形応答に影響を与えている可能性も示された．この潮差の変動に伴った地形変化プロセスは次のように考えられた．汀線付近の地下水
位が海面変動に伴って変化するが，特に高い海面水位が記録された後の下げ潮の際に，海面水位の低下に対して地下水位の低下が遅いために，地下水位が高いままとなり，地下水の滲出によって戻り流れが強められ，侵食が生じやすくなると考えられる．
今後の海岸管理においては，スーパームーンの際に高波浪の来襲が重なる場合には，大規模な侵食が起こる可能性があることから，事前の十分な注意が必要であると考えられる．また，本研究で明らかとなった海浜地形変化プロセスは，海面の変動によって生じる地形変化の一つであり，長期的な海面の変化によって生じる地形変化を明らかにする上で，重要なものであると考えられる．
キーワード：砂浜，地形変化，波の遡上域，潮差，大潮，近地点大潮，king tide
* 沿岸環境研究領域 沿岸土砂管理研究グループ 主任研究官** （国研）海上・港湾・航空技術研究所 理事長〒239-0826 神奈川県横須賀市長瀬 3-1-1 港湾空港技術研究所
電話：046-844-5045 Fax：046-844-1274 E-mail:banno-m@p.mpat.go.jp-3-

REPORT OF THE PORT AND
AIRPORT RESEARCH INSTITUTE
Vol.60, No.1 (June 2021)

Cyclic Beach Morphological Changes in the Swash Zone
due to Tidal Range Fluctuations

				
				

Masayuki BANNO*
Yoshiaki KURIYAMA**

Synopsis
This paper is a Japanese translation of the article "Supermoon Drives Beach Morphological Changes in
the Swash Zone" published in Geophysical Research Letters, with more detailed description and additional
drawings for Japanese professionals engaged in coastal manegement.
The effect of the supermoon, which appears much larger than a normal full moon, on the morphologicalchanges of a sandy beach was investigated by analyzing a 25‐year daily observation data set of beachmorphology in the swash zone. The beach morphology fluctuated in two cycles related to the supermoon:
the semisynodic month cycle (from full moon to new moon, and vice versa) and the anomalistic month
cycle (from perigee to perigee). The supermoon makes the erosion of the upper swash zone more likely
by generating a larger tidal range. The high‐water‐level contour positions observed during supermoons
retreated significantly, although there were no trends in the change for all the observations. Erosion due
to high waves coincident with a supermoon can be expected to be more severe in the upper swash zone;
including the supermoon effect in beach morphodynamic models can improve coastal management.
Key Words: sandy beach, beach morphology, tidal range, spring tide, king tide, supermoon***

Senior Researcher, Coastal and Estuarine Sediment Dynamics Group, Coastal and Estuarine Environmenta Field
President, National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone: +81-46-844-5045 Fax: +81-46-844-1274

e-mail:banno-m@p.mpat.go.jp

-4-

目
要

次

旨 ……………………………………………………………………………………………………………… 3

1. はじめに ………………………………………………………………………………………………………… 6
2. データ …………………………………………………………………………………………………………… 7
3. 手法 ……………………………………………………………………………………………………………… 9
3.1

スペクトル解析 …………………………………………………………………………………………… 9

3.2

統計解析 ………………………………………………………………………………………………… 10

4. 結果 …………………………………………………………………………………………………………… 11
4.1

潮差に関連した地形変化の周期性 …………………………………………………………………… 11

4.2

満月・新月及びスーパームーンに伴った侵食 ……………………………………………………… 15

5. 考察 …………………………………………………………………………………………………………… 165.1

地形変化における潮汐変動の影響 …………………………………………………………………… 165.2

海浜地形変化の複雑性 ………………………………………………………………………………… 17

6. 結論 …………………………………………………………………………………………………………… 18
謝辞 ………………………………………………………………………………………………………………… 18
参考文献 …………………………………………………………………………………………………………… 18

-5-

伴野

1.

雅之・栗山

善昭

げ潮による海面水位の変動に対して，前浜付近の地下水

はじめに位が遅れて追随することで，結果として波の遡上端付近
海浜地形が大きく侵食を受けると，浜幅の減少によっでの上げ潮時の堆積，下げ潮時の侵食が生じることが知て砂浜背後への越波や浸水リスクが増大する．また，海られている（Duncan, 1964）．このような前浜付近の地下

岸構造物前面の土砂が洗掘されることで，海岸構造物そ水位が前浜の侵食や堆積に影響を及ぼすことは，茨城県

れ自体の安定性や機能が損なわれる可能性もある．この波崎海岸での観測結果でも示されており（加藤・柳嶋，ようなことから，海浜地形は沿岸域における災害リスク

1992），このプロセスに基づいて前浜の地下水位の上昇をと極めて密接に関連しており，その変動を考慮した沿岸軽減することで海浜の安定性を高める透水層埋設工法（例

災害リスクの評価を行うことが重要である．近年では，

えば，柳嶋ら，2007）は山口県虹ケ浜海岸や静岡県松崎港

地球温暖化に伴った海面上昇や極端気象による沿岸災害

海岸などいくつかの海岸で現地施工がなされている．

リスクの増大が懸念されており，このような将来の沿岸

また，非常に限られた観測結果からの推察ではある

災害リスクの変化を精緻に予測するためには，海面や波が，大潮・小潮に伴った地形変化もいくつかの観測事例

浪の変動に対する地形応答を十分に理解する必要がある．

が報告されており（Aubrey et al., 1976; Clarke et al., 1984;

特に，実際の海浜地形変化は様々な外力の変動に応答す

LaFond, 1939），大潮時には満潮位付近の地盤高が低下する複雑なプロセスの重合によって生じるものであり，個々る定性的な傾向が示唆されている．このような潮汐変動の地形変化プロセスを詳細に明らかにしていくことが地

が海浜地形変化に及ぼす影響について，定量的に評価す

形変化予測において重要となる．

るためには，高頻度な観測データや長期間の観測データ

海浜地形の変動を引き起こす主要因は波浪であるが，によって，波浪の影響を取り除いて検討する必要がある

その応答は様々な要因によって変化し，海面水位の変動が，上述の研究は特定のイベントを捉えた限られた観測も海浜応答に影響を与える要因の一つである．海面水位データに基づくものであり，潮汐変動に対する海浜変動の変動に伴った地形変化に関しても，いくつかの先行研プロセスについて明確に説明できておらず，定量的な評究があり，様々な時間スケールの海面変動に対する海浜価にも至っていない．そこで本研究では，特に大潮・小変動が知られている．

潮に伴った地形変化プロセスに注目した．

長期的な海面水位の上昇に伴った地形変化として，

ここで，大潮は月，地球，太陽の三つの天体が一直線

Bruun則（Bruun, 1962）と呼ばれる概念モデルがよく知られに並んだ満月と新月の時に，それぞれの引力のベクトルている．このモデルは，海浜地形の平衡状態を仮定したの向きが一直線となり，起潮力が大きくなることで大きものであり，海面の上昇によって海浜地形断面が新たなな干満差（潮差）が生じる現象である．満月は29.5日周期

平衡状態（平衡断面）へと遷移することで生じる汀線の後（朔望周期）で起こることから，満月と新月で生じる大潮

退量を概算することができる．このモデルによると，海は14.77日周期（半朔望周期）で生じることになる．一方で，面上昇によって汀線付近の地形は侵食され，汀線は大き月の公転軌道は完全な円ではなく，離心率0.055の楕円でく後退することが予測されている．それよりもやや短いあることから，地球と月の距離は27.55日周期（近地点周10年程度の時間スケールにおいては，月の公転軌道面と期）で変動する．これに伴って，月が地球に最も近くな

地球の赤道面の周期的変動に伴った18.6年周期の潮汐振る近地点では，起潮力が大きくなり，より大きな干満差幅の変動によって，沿岸域の地形が影響を受けているこが生じる．つまり，14.77日周期の大潮と27.55日周期の近とが示されている（Gratiot et al., 2008; Levoy et al., 2017）．

地点が同期した場合，通常の大潮よりも大きな干満差が数ヶ月から数年スケールの水位変動による地形変化とし生じ，満潮時には高い海面水位が記録される．この高潮ては，エルニーニョ・南方振動（ENSO）に起因した水位や位は"king tide"（近地点大潮）と呼ばれ（Flick, 2016; NOAA,

波浪に変化が生じ，冬季の侵食量がそれらの影響を受け2019），沿岸域の浸水リスクが増大することが知られていていることが示唆されている（Barnard et al., 2015; Barnardる（Román‐Rivera & Ellis, 2018）．特に，king tideと同時にet al., 2017）．例えばカリフォルニア州沿岸の冬季の海浜

高波浪や高潮が生じる場合には，浸水リスクは大きく高地形はENSO発生時に侵食されやすい傾向にあることがまる（Gallien et al., 2013）．
一般に，近地点の満月（広義では近地点の新月も含む）

示されている．
さらに短い時間スケールについては，1日の間に生じはスーパームーンと呼ばれ，通常の満月よりも大きく見る潮汐変動と関連する地形変化プロセスについても，定える．地球と月との距離は約406,000 kmから約357,000 km

性的な理解が進んでいる．一潮汐間における上げ潮と下まで変化し，実際に2020年4月8日のスーパームーンは，-6-

波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討

その年の最も小さく見えた2020年10月31日の満月と比較

い，スペクトル解析と統計解析を行うことで，king tideをして直径で約14%大きく見えた（国立天文台，2020）．なお，

含め大潮・小潮が波の遡上域の海浜地形変化に及ぼす影

実際に満月と近地点が完全に時間的に一致することはほ響について検討し，その影響を定量的に把握することとぼないが，おおよそ1日以内の同期をスーパームーンと定した．

義すると，スーパームーン及びそれに伴ったking tideは年

なお，本稿の内容はGeophysical Research Lettersに掲載された論文"Supermoon Drives Beach Morphological Changesに３～４回程度の頻度で生じる（図-1）．
月の位相やスーパームーンは心理的な影響を有するだ

in the Swash Zone"（Banno & Kuriyama, 2020a）を日本語とけではなく，実際に地球物理学的な様々な現象（例えば，

してまとめたものであり，国内の海岸管理者にとって有気象や生物活動など）にも影響を与えることが知られてい用な資料となるように説明等を追加したものである．本る（Balling & Cerveny, 1995; Pertsev & Dalin, 2010; Portugal

研究で明らかにした周期的な潮差の変動が有する影響は，

et al., 2019）．この内，いくつかの現象は，潮汐への影

既存の地形変化モデルには考慮されていないものである．

響を通じて生じていると考えられており（Carpenter et al.,

このような未解明の地形変化プロセスをモデルにおいて

1972; Cochran et al., 2004），上述した大潮に伴った地形変考慮することで，短期的な海浜地形変化の予測精度の向化が観測されていることからも，king tideによる大きな干上が見込まれるだけでなく，短期的な地形変化の積分と満差が地形変化に影響を及ぼしている可能性は十分にあなる長期的な地形変化の再現性も向上することが期待さる．

れる．さらには，長期的な海面上昇を踏まえた海浜地形

これまで，大潮・小潮によって生じる潮汐変動が海浜予測にも与するものであると考えられる．単に地球物理

地形変化に及ぼす影響は定性的な観測結果が示されてい学的な現象の解明にとどまらず，これまで見落とされてるだけであり，十分に明らかにされているとは到底言いいた地形変動要因の一つとして，広く実務への応用も期難い．同様に，より干満差が大きな大潮であるking tideが待できる．

海浜地形変化に及ぼす影響について検討した研究事例は
これまで一つもなかった．このように解明が進んでいな

2.

データ

かった原因は，波浪の影響を取り除いて解析するための高頻度かつ長期の海浜地形観測データを入手することが本研究では，茨城県波崎海岸で観測された1986年3月

困難であったためである．そこで本研究では，世界的に12日 か ら2010年12月31日 ま で の 海 浜 地 形 を 解 析 に 供 し見ても最も良質な海浜地形観測データセットである茨城

た．波崎海岸は鹿島灘南部に位置する延長約16 kmの砂浜

県波崎海岸における約25年間の海浜地形変化データを用海岸であり（図-2(a)），前浜付近の底質粒径は約0.18 mm，

図-1

2020年の月の地心距離と満月及び新月の日（国立天文台，2020）
-7-

伴野

雅之・栗山

善昭

a

a 50°

b
385m
200m

Naka River
40°

Lake
Kasumigaura

Sea of
Japan

100m
0m

Pacific Ocean

20°
120°

Tone River

130°

140°

Hasaki
Coast

図-3
6

150°

4

Elevation (m)30°Tide Gaugeb

Wave Gauge
HORS
Hasaki Coast(a)波崎海洋研究施設の観測桟橋，(b)レッド測深
2002-12-06

Contour position for H.W.L.

2

Contour change

0

H.W.L=1.25 m

-2
-4
-6
-150 -100 -50

0

50

100

150

200

250

300

350

Seaward Distance from the Reference Point (m)Tone River

図-4
5km

400

観測された地形断面の一例とH.W.L.のコンター位
置とその変化の方向(a)波崎海岸の位置，(b)波崎海岸の沿岸状況（2018
年12月19日撮影）に定めた61の基準高さごとにコンター位置の時系列デー

空隙率は約39.5%である（Katoh & Yanagishima, 1995）．海さの基準面は波崎港工事用基準面（T.P.−0.687 m）であり，

図-2タを求め，それぞれを解析に供した．本研究における高岸北端・南端部の構造物周辺や海岸南部のヘッドランド

波崎海岸における朔望平均満潮面（H.W.L.），平均海水面

周辺においては局所的な土砂の堆積や侵食が見られるけ（M.W.L.），朔望平均干潮面（L.W.L.）は，それぞれ1.25 m，れども，海岸の形状は沿岸方向に比較的一様であり（図0.65 m，−0.20 mである．つまり，本研究で対象とした高-2(b)），後述の観測地点において沿岸漂砂が海浜地形断さ−1.0 mから+2.0 mまでの地形変化は，潮間帯よりも広面変化に及ぼす影響は比較的小さい（Kuriyama, 2002）．

い波の遡上域を十分に包含する．コンター位置は，桟橋

地形観測は波崎海岸の北端から約4 km南に位置する波基部付近を原点とした沖向きの座標で表され，例えばコ崎海洋研究施設（Hazaki Oceanograohical Research Station：

ンター位置の変化が負である場合は，侵食に伴った地形

HORS，港湾空港技術研究所）の観測桟橋に沿って実施さの後退（岸方向への変化）を意味する．

れている．観測桟橋の座標は 35° 50' 27"N, 140° 45' 41"Eで一例として，M.W.L.及びH.W.L.のコンター位置の4年ある．観測桟橋は延長約400 mであり，汀線にほぼ直角に間の時系列データ（図-5(a)）においては，夏季の低波浪（図延びている（図-3(a)）．計測範囲は岸沖方向に500 mの区-6）に伴ったコンターの前進と春季の低気圧や秋季の台風間（後述の岸沖座標−115 mから+385 mまで）であり，陸域による高波浪（図-6）に伴ったコンターの後退といった季

115 m区間はレベルとスタッフを用いた水準測量によって節的な地形変化が見られる．

5 m間隔で地盤高が計測され，桟橋領域385 m区間（水中部）

海面水位については，鹿島港内の験潮所（フロート式）

はレッド測深によって同じく5 m間隔で海底地盤高が計測

で1時間間隔で観測されたものを用いた．波浪データにつされている（図-3(b)）．おおよその計測範囲の目安として

いては，NOWPHAS（ 全国港湾海洋波浪情報網）の観測点

は，陸上部の砂丘付近から水深約6 mの範囲に該当する（図「鹿島」（水深約24 m）において超音波式波高計で観測され-4）．地形観測は1986年3月12日より開始され，2011年3月

たものを用いた．波浪観測の時間間隔は，2時間間隔（198631日まで，毎日1回（休日は除く）の頻度で実施された．な

年から2007年），1時間間隔（2007年から2009年），20分間

お，本研究では取り扱わないデータであるが，2011年4月

隔（2010年以降）である．海面水位及び波浪の観測点は，以降に関しては，観測頻度が週1回に変更されている．

いずれも波崎海岸からやや北に位置するが，過去の波崎
海岸に関連した多くの論文において，その代表性が確認

本研究においては，観測された海浜地形から得られるされている．

コンター位置を海浜地形のプロキシとした．具体的に本研究での解析においては，日地形変化量（コンター変は，高さ−1.0 mから+2.0 mまでの範囲において，5 cm毎-8-

化：61の時系列），日潮差，日平均海面水位，日平均沖波

a80エネルギーフラックスを用いた．以降においては，「日」Contour Position [m]波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討

60

いった場合には，「日潮差」を指す．そこで，大部分の海浜地形の観測が午前8時前後に実施されていることか

M.W.L.

40200ら，解析におけるデータの基準時刻を午前8時とし，翌H.W.L.

-20

1995

午前7時までの24時間に生じた地形変化を日地形変化量

ギーフラックスについては，式(1)により観測時間ごとに求めた同時間内のものを算術平均し，日平均値とした（図

120

80

100

40

80
60
40

-5(c)）．

Wave Energy Flux [kN/sec]c(1)

ここで，Ef：沖波エネルギーフラックス，ρ：海水密度，
Hs：有義波高，g：重力加速度，cg,s：有義波周期Tsに対応
する群速度である．添字の0は沖波を表す．
後述するスペクトル解析においては，休日等に伴った

1997

1998

80
60
40
20
0

Offshore Wave Height H0 (m)Year

本研究の解析に用いた時系列データの一例．(a)H.W.L.及びM.W.L.のコンター位置，(b)潮差及び平均海面水位，(c)沖波エネルギーフラックス
10

H0

1.5

統計解析を行ったデータ数は解析に用いたデータの組み

1998

100

1.8

れるため，補間したデータは解析に用いていない．それ故，

9.5

1.2

合わせによって異なる．

スペクトル解析

1996

1997

120

た．後述する統計解析においては，補間によってデータ

3.1

1995

Year

140

図-5

の質が均一とならず，結果に影響を与えることが懸念さ

1996

160

欠測データを近傍のデータからの線形内挿によって補間し，日間隔のデータセット（n = 9,060）としたものを用い

1995

9

0.9

8.5

T0

0.6

8

0.3

海浜地形変化の周期的な変化を検討するために，各0

図-6コンター変化のパワースペクトルを求めた．本研究では，パワースペクトルの算出法として，FFT（Fast Fourer

Offshore Wave Period T0 (s)Sea Level [cm]

時間の算術平均値として定義した（図-5(b)）．沖波エネル

手法

160
120

て定義した
（図-5(b)）．日平均海面水位についても，同24

3.

1998

b

は，同24時間に観測された最高水位と最低水位の差とし		Ef = ρgHs, 0 cg, s, 0/16

1997

Year

とし，単位としてm/dayを用いた．同様に，潮差について

2

1996

Tidal Range [cm]や「日平均」を省略することがあり，例えば単に「潮差」と

7.5
J

F

M A

M J J
Month

A

S O

N

D

7

波崎海岸における月別平均有義波高及び有義波周期（1986年から2010年までのデータを使用）

Transform）法とAR（Autoregressive）法の二つの手法を用いはデータ数に依存する．また，FFT法によって得られた

た．

パワースペクトルは一致推定量の性質を欠くことが証明

FFT法においては，時系列データ数n = 9,060に対し，ゼされており，推定誤差が大きく，しばしば激しく振動す

ロパディングを行うことで，n = 16,384として，フーリエる．このため，スペクトルの平滑化やアンサンブル平均変換を行い，パワースペクトルを得た．ゼロパディングを必要とする（日野，1977）．そこでFFT法よりも安定しにより低減したパワーは，元のパワーレベルまで増幅さたスペクトルが得られるAR法も併用してパワースペクト

せた後，周波数領域に三角形フィルターで5回の平滑化をルを求めた．FFT法が直接法と呼ばれるのに対し，AR法行った．

はARモデルのパラメータをもとにスペクトルを求めるこ

一方で，FFT法はクロススペクトルから位相差などのとから間接法と呼ばれる．AR法は使用するデータ数に制情報を求めやすい利点があるものの，使用できるデータ

約がなく，分解能が良いことが知られている．本研究でnは，よりパラメータ数が多い高次なモデルである式(2)の数が2 個に制約されることに加え，スペクトルの分解能

-9-

伴野

雅之・栗山

善昭

MARモデル（Multiple Autoregressive Model）を用いること

はその周波数におけるパワースペクトル密度を全平均パとした．

ワーで標準化したものである．例えば，ピーク強度が10=xi ( t )kM∑∑ a ( m ) x ( t − m ) + e ( t )=j 1 =
m 1

ij

j

i

というのは，その周波数において平均の10倍のパワーを(2)有しており，強い周期性を有していると判断できる．実ここで，xi(t)：時系列データ，aij(m)：モデルパラメータ（係際には，ピーク強度の有意検定は，ゼロパディングや周数），ei(t)：ホワイトノイズ，t：時刻，m：時間遅れである．

波数領域でのフィルターによる平滑化の影響を考慮したモデルに用いる変数はある高さのコンター変化，ある高等価自由度を有したχ2分布を用いて，スペクトルのピー

さのコンター位置，潮差，平均海面水位，沖波エネルギー

クはホワイトノイズからランダムに生成されたものであフラックスであり，k = 5とした．モデルパラメータaij(m)るとした帰無仮説を有意水準5%で棄却することで行っとモデルで考慮する最大時間遅れMは，コンターの基準

た（Koopmans, 1974; Priestley, 1981; Von Storch & Zwiers,

高さごとに算出した．aij(m)はLevinson‐Durbinのアルゴリ

2001）．FFT法，AR法ともに同じ方法により検定した．

ズムを用い，Yule‐Walker方程式を解くことで求めた．考

ピーク強度はコンターごとの全体のパワーが異なるこ慮する最大時間遅れMは，赤池情報量基準（AIC; Akaike,とから，基準高さ間での大小比較ができない．そのため，

1973）が最小となる最適次数として決定した．なお，次数

周波数領域における振幅をパワースペクトル密度の絶対Mが小さくなることはモデルが単純になることを意味し，値として式(5)により求めた．

それに伴って得られるスペクトルも単純化される．つまり，次数Mが小さくなると，細かいパワースペクトルの=Ampl. 2 X ( f ) ⋅ df

振動が抑えられ，FFTから得られたパワースペクトルに

ここで，X(f )：周波数f におけるスペクトル成分，df：周平滑化を施すことと似た効果を生む．ただし，あまり次波数間隔である．

(5)

また，潮差，平均海面水位，沖波エネルギーフラック

数Mが小さすぎると小さなスペクトルのピークを十分にスのパワースペクトルも同様に求めた．各高さのコンター捉えることができなくなる．
推定されたMARモデルの係数を用い，式(3)及び式(4)変化の位相については，FFT法による潮差とのクロススによりパワースペクトルを求める（Gangopadhyay et al.,

ペクトルから潮差に対する位相差として整理した．また，

1989）．

参考として，各高さのコンター変化と潮差のコヒーレンk2pii ( f ) = ∑ A ( f ) ij σ 2j−1スについても求めた．なお，クロススペクトルのコスペ(3)

クトル，クォドスペクトルについても三角フィルターで5

j =1

M

aij ( f ) = ∑ aij ( m ) e

回の平滑化を行った．
−2π ifm

(4)

m =0

3.2

こ こ で，pii(f )： 時 系 列 デ ー タxi(t)の パ ワ ー ス ペ ク ト ル，

統計解析

満月及び新月に伴った大潮とスーパームーンに伴った

2

A(f )：成分aij(f )を要素とする行列，σj ：イノベーションのking tideによる潮差の増大を評価した．なお，本研究では分散である．aij(f )はaij(m)のフーリエ変換によって求めらスーパームーンを近地点となった時刻から24時間以内のれる．なお，参考として式(3)から周波数ごとにその周波満月および新月と定義した．ここで，波崎海岸では大潮数におけるパワースペクトル密度に占める各変数の寄与が満月及び新月の後，0日から2日遅れて生じることから，率が得られる．MARモデルでの現象の再現性を確認する

満月・新月及びスーパームーンの当日の潮差は必ずしもために，本研究で対象とした潮差による地形変化への影

完全に大潮を迎えていないと考えられる．そのため，潮響が顕著に見られたH.W.L.のコンター変化（結果は後述）

差の増大についての評価は，大潮よりも少し前のタイミを対象に，各周波数においてパワースペクトルに占めるングでの比較となってしまうことから，実際の増大と比各変数の寄与率を求めた．

較すると過小評価された値であることに注意が必要である．

得られたパワースペクトルから，満月・新月の周期である半朔望周期である14.77日周期と近地点周期である

また，満月・新月及びスーパームーンと同じ日に観測

27.55日周期における海浜地形変化の周期性を検討した．

された地形変化を対象に統計解析した．地形変化に対す

この二つの周期において，起潮力が大きくなり，大きなる解析については，以下の理由により上述の大潮の時間潮差が生じる．本研究では，これらの周期性を判定する的な遅れは無視できる．スペクトル解析で得られた位相ために，ピーク強度という指標を導入した．ピーク強度関係において，潮差が最大となるよりも数日前に地形変-10-波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討化が最大となる結果（後述）が示されていることから，結

4.

結果

4.1

潮差に関連した地形変化の周期性

果的に満月・新月及びスーパームーンと同じ日の地形変化が最も顕著であり，本研究で対象する現象の解析においては，同日の地形変化を用いることが合理的となる．

FFT法 に よ る コ ン タ ー 変 化（H.W.L.及 びM.W.L.）の パ

具体的には，各イベント時（満月・新月及びスーパームー

ワースペクトルは1年周期と半年周期においてピークを示ンとなる日）における観測された潮差及びコンター変化のす（図-7(a)）．この1年周期と半年周期のピークは本研究

平均値と全観測データの平均値と比較した．ここでイベで対象とした高さ全体で見られ（図-8(a)），波の遡上域にント時の平均値が全観測データの平均値と同じであるとおける海浜地形が波浪の季節変動によって変化しているいう帰無仮説に対して，統計的仮説検定のt検定を行い，こと（Eichentopf et al., 2020）を示すものである．これに対p値0.05で棄却した．また，イベントによる影響をより詳応して沖波エネルギーフラックスのパワースペクトル（図細に評価するため，H.W.L.のコンター変化の超過確率を-9）も1年周期と半年周期を示すが，それ以外の周期帯にそれぞれ求めた．

おいては有意なピークは確認できなかった．このことか

さらに，14.77日周期と27.55日周期での潮差の増大が波ら，波浪成分は潮差に関連した14.77日周期及び27.55日周浪に対する海浜地形変化の応答に及ぼす影響を検討する期における周期性を有しておらず，これら二つの周期にために，H.W.L.のコンター変化と沖波エネルギーフラッ

おける地形変化に波浪の変動は大きな影響を与えていな

クスの線形回帰式を求めた．全観測データを対象とした

いと考えられる．

回帰式とスーパームーンのイベント時を対象とした回帰FFT法によるH.W.L.のコンター変化のパワースペクト

式を比較することで，スーパームーンに伴った海浜地形

ルにおいて，最も鋭いピークは14.77日周期（半朔望周期）

応答の変化を議論した．

で見られる．これは14.77日周期の地形変化がH.W.L.において最も支配的な地形変化プロセスであることを示すも

a103

Spectrum Density [m2/day]のである．この14.77日周期における大きなピーク強度

102
10

103 1

M.W.L.
morphological change

102 10-1
10 10-2
1

H.W.L.
morphological change

10-1
10-2

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

b

103

Spectrum Density [m2/day]

Frequency [/day]
102
10

10 1
3

M.W.L.
morphological change

14.77days
27.55days

102 10-1
10 10-2 H.W.L.
1morphological change

10-1
10-2

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

Frequency [/day]
図-7

H.W.L.及びM.W.L.のコンター変化のパワースペクトル．(a)FFT法による推定結果，(b)AR法による推定結果．点線は左から1年周期，半年周期，27.55日周期，14.77日周期を表す．

-11-

伴野

a

雅之・栗山

善昭

1000
100
10
1
0.1
0.01

z = -1.0 m

z = 0.0 m

z = 1.0 m

z = -0.8 m

z = 0.2 m

z = 1.2 m

z = -0.6 m

z = 0.4 m

z = 1.4 m

z = -0.4 m

z = 0.6 m

z = 1.6 m

z = 0.8 m

z = 1.8 m

1000
100
10
1

Spectrum Density [m2/day]

0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
10-5

z = -0.2 m
10-4

10-3

10-2

10-1

1 10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

Frequency [m2/day]

1
1000
100
10
1
0.1
0.01 -510

z = 2.0 m
10-4

10-3

10-2

10-1

1

Frequency [m /day]
2

b

1000
100
10
1
0.1
0.01

z = -1.0 m

z = 0.0 m

z = 1.0 m

z = -0.8 m

z = 0.2 m

z = 1.2 m

z = -0.6 m

z = 0.4 m

z = 1.4 m

z = -0.4 m

z = 0.6 m

z = 1.6 m

z = 0.8 m

z = 1.8 m

1000
100
10
1

Spectrum Density [m2/day]

0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
10-5

z = -0.2 m
10-4

10-3

10-2

10-1

1 10-510-4

10-3

Frequency [m2/day]

10-2

10-1

1
1000
100
10
1
0.1
0.01 -510

z = 2.0 m
10-4

10-3

10-2

10-1

1

Frequency [m /day]2

図-8

各高さのコンター変化のパワースペクトル（高さ0.2 m刻み）．(a)FFT法による推定結果，(b)AR法による推定結果．
-12-

波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討

は，H.W.L.を中心に見られ，H.W.L.±0.5 mの高さの範囲

1 yearでH.W.L.から離れるに従ってピーク強度が小さくなってSpectrum Density(cm2 day)いる（図-10(a)）．この高さの範囲を以降では上部遡上域と呼ぶ．同様に，上部遡上域よりも低い場所（L.W.L.付近
まで）でも14.77日周期において大きなピーク強度が見られることから（図-10(a)），この高さの範囲を以降では下Spectrum Density(cm2 day)部遡上域と呼ぶ．なお，これらの14.77日周期のピークは，広範囲の高さにおいて統計的に有意な結果（α = 0.05）であるとともに，全ての周期帯の中で最も大きなものである．
以上をまとめると，波の遡上域における地形変化は，上部と下部の二つの領域で14.77日周期の強い周期性を有しSpectrum Density((N/s)2 day)て変動していることが示された．
この14.77日周期の地形変化の振幅は，上部遡上域と下部遡上域でおおよそ同程度の大きさである（図-10(b)）．
一方で，当該周波数におけるコンター変化のスペクト
ル成分の位相は，上部遡上域と下部遡上域の境界にお

95%

1

0.001

0.01

0.1

1

0.001

0.01

0.1

1

c 2.0

1.5

1.5

1.0

1.0

0.5

0.5

0.5

0

0

0

-0.5

-0.5

H.W.L.
1.0
M.W.L.

Lower swash zone

Reference level of contour position [m]0.1

沖波エネルギーフラックス，平均海面水位，潮差のパワースペクトル

b 2.0

1.5

0.01

Upper swash zone

図-9-10(c)）．また，潮差との位相差（図-10(c)）によると，上
2.0

0.001

Frequency (/day)

いておおよそ逆位相（位相差：約0.8π）となっている（図

a

1012
1011
Wave Energy Flux
1010
109
108
107
106
0.00001
0.0001107
6
10
105 Sea Level
104
103
102
10
1
0.00001
0.00011087
10
106
105 Tidal Range
104
103
102
10
1
0.00001
0.0001

0.5 year Anomalistic monthSemi-synodic month

L.W.L.

-0.5

-1.0
0.1

1

10

Peak rate

100

-1.0

0

0.04 0.08 0.12

0.20

Amplitude spectrum [m/day]
Semi-synodic month cycle

図-10

0.16

-1.0

0

0.5π

π

1.5π

2π

Phase difference with tidal range

Anomalistic month cycle

各高さのコンター変化における半朔望周期（14.77日周期）と近地点周期（27.55日周期）のスペクトル成分の指標．
(a)ピーク強度，(b)振幅，(c)潮差に対するコンター変化の位相差．黒丸：14.77日周期，赤丸：27.55日周期，縦破線：
5%有意水準．14.77日周期成分はFFT法による推定値，27.55日周期成分についてはAR法による推定値，(c)について
はいずれの周期成分についてもFFT法によって推定した．
-13-

伴野

雅之・栗山

善昭

部遡上域においては潮差が最大となる大潮の約1.5日前に周期の周期性は無視できない影響を有していることを意

コンターの後退量（侵食量）が最大となる．それに対応し味する．

て，ほぼ同程度のコンターの前進（堆積）が大潮の数日前

27.55日周期におけるH.W.L.のコンター変化と潮差の位に下部遡上域で生じる．以上のように，14.77日周期にお相差によると，潮差が最大となる0.8日前に後退量が最大

けるパワースペクトルのピークと潮差との位相関係から，となる（図-10(c)）．この結果は，14.77日周期における地

14.77日周期での潮差の増大に伴って上部遡上域では周期形変化とも同様の結果であることから，27.55日周期での的に侵食が生じやすくなり，逆に下部遡上域では周期的潮差の増大によっても上部遡上域で周期的に侵食が生じな堆積が生じやすくなることが明らかとなった．

2.0

次に，27.55日周期（近地点周期）については，FFT法にかったものの（図-7(a)，図-8(a)），AR法によって得られUpper swash zone

よるパワースペクトルではピークを十分に確認できな
1.5

たパワースペクトルでは上部遡上域を中心に有意なピー
有意なスペクトルのピークを示す領域は，14.77日周期における周期的な地形変化で定義した上部遡上域とほぼ一致する．一方で，下部遡上域においては有意なピークが確認できず，一部の領域ではピーク強度が1を下回っている．各高さのパワースペクトル（図-8(b)）においては，
27.55日周期でのピークが確認できることから，下部遡上域においても27.55日周期の周期的な地形変化が存在すると考えられるものの，他の周期帯のスペクトル密度と比較して小さく，このような非常に小さい現象を統計解析で評価することは難しいと考えられる．このため，下部

H.W.L.
1.0

M.W.L.

Lower swash zone

Reference level of contour position [m]ク（α = 0.05）が認められた（図-7(b)，図-8(b)，図-10(a)）．

0.5

0L.W.L.
-0.5

遡上域については，27.55日周期の地形変化を議論せず，
次節の統計解析においては上部遡上域を中心に議論することとした．H.W.L.のコンター変化の27.55日周期におけ-1.0るパワースペクトル密度は，14.77日周期のパワースペク

0

平均パワーと比較すると十分に大きく，全ての周期帯の
図-11Spectrum Density(m2/day)

部遡上域の地形変化を考える上で，14.77日周期と27.55日

Relative Power
Contribution Ratio

0.4

0.6

0.8

1.0

Semi-synodic month cycle
Anomalistic month cycle

中で2番目に大きなピークである（図-7(b)）．つまり，上

図-12

0.2

Coherence

トル密度の11％しかないものの，ピーク強度は2.6であり，各高さのコンター変化と潮差のコヒーレンス

103
102
10

H.W.L. contour change

114.77 days
27.55 days

10-1
10-2
0.0000110.0001

0.001

ηave

0.8
0.6

0.01

1

34%

y

Ef

0.4

78%

Unknown(self)

0.2
00.000010.1

Δη0.0001

0.001

0.01

Frequency (/day)

0.1

1

H.W.L.のコンター変化のパワースペクトルにおける各変数の寄与率．潮差（Δη）の寄与率は14.77日周期において78%，27.55日周期において34%．
-14-波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討

る潮差の増大はking tideである．波崎海岸における潮差のやすくなることが明らかとなった．
なお，スペクトル解析によって示された14.77日周期と全平均値は1.04 m（n = 9,060）であったのに対し，満月及27.55日周期の周期的な地形変化は，潮差の周期性と完全び新月の日の潮差の平均値は1.30 m（n = 613）であり，スーに一致しており，すでに上述しているように，これらのパームーンの日の潮差の平均値は1.43 m（n = 91）であっ周期的な地形変化は潮差の変動によって生じているもの

た．これらの潮差の増大は統計的に有意な増大（α = 0.05）と見做した．実際に，潮差とのコヒーレンス（図-11）やであり，実際の大潮は満月や新月の数日後となることを

MARモデルにおけるH.W.L.のコンター変化のパワースペ考慮すると，大潮及びking tideにおける潮差はさらに大きクトルへの寄与率（図-12）においても，遡上域の地形変化

いと考えられる．
コンター変化の全平均値は，いずれの高さにおいても

において潮差との高い相関性や潮差の大きな寄与が認めおおよそ0 m/dayであった（図-13(a)）．これは本研究で対られ，潮差の関与を裏付けている．

象とした範囲において長期的な地形変化が生じていない
4.2

ことを意味する．これに対して，満月・新月及びスーパー

満月・新月及びスーパームーンに伴った侵食

スペクトル解析では，満月及び新月や月の近地点に伴っムーンのイベント時の上部遡上域におけるコンター変化

た潮差の増大によって上部遡上域において侵食が生じやの平均値はいずれも負の値を示した．この結果は，スペ

すくなることが示された．満月及び新月による潮差の増クトル解析において明らかとなった14.77日周期と27.55

大は大潮であり，近地点が重なったスーパームーンによ日周期での潮差の増大に伴って上部遡上域の侵食が生じ

H.W.L.
1.0
M.W.L.
0.5

0
L.W.L.

-0.25
-1.5

-1.0

-0.5

0

0.5

1.0

Non-exceedance probability

Supermoon event

Full/New moon event

Upper swash zone
Lower swash zone

1.5

Daily change in the contour position [m/day]b

All the observations

1
0.8
0.6

+26 cm +39 cm

Ave.
FM/NM SM

15
10
5
0
-5
-10
-15

0

20

40

60

80

100

120

140

160 180

Offshore wave energy flux [kN/sec]

0.2

-10

Supermoon

d 20

0.4

0

+14%
The smallest
full moon
Erosion at H.W.L.
0.0 m/day→−0.37 m/day (FM/NM)−0.47 m/day (SM)

Tidal range

1.5

Upper swash zonec

Lower swash zone

Reference level of contour position [m]2.0

H.W.L. contour change [m/day]aSupermoon
All observations
-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Daily change in the H.W.L. contour position [m/day]Supermoon event
All observations

図-13

Full/New moon event
Observation value during SM(a)各高さにおけるコンター変化量の平均値．縦軸部分の黄・赤のバーは統計的有意（5%）な範囲．(b)H.W.L.のコンター
変化の非超過確率．最下部分における赤の☓はスーパームーンのイベント時における観測値．(c)スーパームーンに伴う潮差の増大及びH.W.L.での侵食の増大の概略図．(d)H.W.L.のコンター変化と沖波エネルグーフラックスの相関
関係．
-15-

伴野

雅之・栗山

善昭

やすくなることと一致する結果である．なお，満月・新波浪条件下で49%以上大きくなることが推測される．こ月時においては，おおよそ上部遡上域全体で統計的に有の潮差の増大に伴った地形応答の変化は有意水準18.2%

意なコンターの後退傾向が認められたが，スーパームー

で有意なものであり，必ずしも統計的に高い有意性を持っン時においては，H.W.L.周辺のみでしか統計的に有意なたものではない．沖波エネルギーフラックスに対する海傾向が認められなかった．これは全観測データ数に対し

浜応答は単純な線形回帰に従わないと考えられることかて，スーパームーンのイベント数が少ないことも一因でら，本検討はスーパームーンに伴った潮差の増大が波浪あると考えられる．H.W.L.のコンター変化の平均値 ±に対する海浜地形の応答感度に及ぼす影響を概略的に把1S.D.（標準偏差）は，全ての観測データを対象とすると握するためのものである点に注意されたい．

0.0 ± 1.71 m/day（n = 4,905）であったのに対し，満月・新月時では −0.37 ± 1.75 m/day（n = 325），スーパームーン

5.

考察

5.1

海浜地形変化における潮汐変動の影響

時では−0.47 ± 1.93 m/day（n = 42）であった（図-13(b)，図-13(c)）．なお，対象とした有義波高の平均値にはイベン
ト間で有意な差（α = 0.05）はなく，それぞれ1.34 m（全観

以上のように，上部遡上域の海浜は潮差の増大によっ測データ），1.37 m（満月・新月），1.43 m（スーパームーン）て，より侵食が生じやすい状態となることが示された．

であった．

逆の効果として，小潮のように潮差が小さい場合には，下部遡上域については，満月・新月及びスーパームー

より堆積が生じやすくなるものと考えられる．ここでは，ンのイベント時におけるコンター変化は大きくばらつ

潮差の大小に応じて地形変化が影響を受けるのは，潮汐いており，有意な傾向もほとんどの高さで見られなかっに伴った海面変動に対応した前浜の地下水位の応答が関た．スペクトル解析の結果によると，潮差の増大に伴っ連したものであると仮説を示す．

て下部遡上域におけるコンターが前進しやすくなること

既存の研究において，前浜への海水浸透や前浜での地が示されており，その周波数成分の振幅は上部遡上域に下水滲出が土砂移動に影響を与えていることが示されておける前進の振幅と同程度であった（図-10(b)）．しかしい る（Clarke & Eliot, 1987; Coco et al., 2004; Duncan, 1964;

ながら，下部遡上域の地形変化は上部遡上域の地形変化

Masselink & Li, 2001）．例えば，上げ潮時においては，波と比べて変動が大きく，他の周波数成分における地形変の遡上は前浜の地下水位よりも高い位置まで到達し，遡化プロセスが相対的に大きな変動として現れることから，上した海水は海浜に浸透する（図-14）．それによって引き14.77日周期と27.55日周期での潮差の増大に伴った堆積

波が弱められることで，より多くの土砂が上部遡上域にプロセスを実際の地形変化からは明確に見出しにくいも取り残され，堆積が生じる．逆に，下げ潮時においては，のと考えられる．これは，下部遡上域のピーク強度（図-10(a)）が上部遡上域と比較して小さいことからも推察さ

Accretion

れる．
H.W.L.のコンター変化と沖波エネルギーフラックスの線形回帰式においては，波浪が大きくなるにつれてコン

Percolate

ターの後退量（つまり，侵食量）が大きくなる傾向が見ら

Flood Tide
Erosionれた（図-13(d)）．これは定性的にも理解できる結果である．また，全観測データを対象とした線形回帰式の切片は+0.39 m/dayであり，傾きは−0.040 (m s)/(kN day)であった．一方で，スーパームーンのイベントを対象とした線

Erosion形回帰式の切片は+0.27 m/dayであり，全観測データを対象としたものよりもわずかに小さく，傾きは−0.059 (m s)/(kN day)であり，全観測データを対象としたものと比べEffuluent1.49倍の傾きであった（図-13(d)）．つまり，H.W.L.のコン

Ebb Tide
Deposition

ター変化において，スーパームーンに伴った潮差の増大
は，低波浪時のコンターの前進を小さくし，高波浪時のコンターの後退を大きくすると考えられる．このスーパー
図-14ムーン時のコンターの後退は，通常時と比較して，同じ-16-

潮汐変動に伴った海水の浸透と地下水の滲出による地形応答

波の遡上域における海浜地形変化に及ぼす潮汐変動の影響に関する検討

地下水位は海面水位の低下に追随して低下するものの，最大時よりも侵食の最大時の方が早い）が生じていた（図地下水位の低下速度は海面の低下速度と比較すると遅い-10(c)）．この時間的なずれは，海浜地形変化に及ぼす地（Emery & Foster, 1948）ことから，相対的に高い位置になっ形形状そのものの影響（Eichentopf et al., 2020）によるもの

た地下水が前浜の表面から滲出し（図-14），引き波を強くが一因と考えられる．具体的には，既に侵食が生じた状するとともに，前浜が緩い状態となる．それにより，よ態の海浜は，侵食を起こした波浪と同程度の波浪が再びり多くの土砂が上部遡上域から下部遡上域へと移動しや作用しても，侵食量は小さくなりやすい．逆に，堆積がすくなる．このような既存の研究で知られている地形変続いていた状態の海浜は，小さな波浪でも侵食が生じや化は一潮汐間に生じる地形変化プロセスのみを説明した

すい．このように事前の海浜の状態によって海浜地形変ものである．

化は影響を受けることから，周期的に生じる地形変化に本研究で明らかとなった潮差の増大によって生じる地

おいても地形変化が最大となるタイミングは必ずしもそ形変化プロセスを考慮すると，一潮汐間に生じる地形変の影響因子が最大となるタイミングとは一致しないと考化プロセスにおける侵食量と堆積量が潮差によって影響えられる．また，14.77日周期で潮差が変動するが，満潮を受けているのではないかと考えられる．地下水の滲出位と干潮位の変動の大きさが非対称であるため，平均海が生じる下げ潮時において，地下水位の低下速度は海面

面水位も14.77日周期でわずかに変動する（図-9）．海面水水位と比べて遅いことから，大きな潮差はより大きな海位の変動は海浜地形変化にも影響すると考えられており

面水位と地下水位の差を生じさせる．一方で，上げ潮時（Barnard et al., 2015），14.77日周期での海面水位の変動がにおいては，海水の浸透は速く，海面の上昇に伴って地海浜地形の応答に影響を及ぼし，時間的なずれが生じる

下水位も急速に上昇する（Turner et al., 1997）ことから，海可能性が考えられる．

面水位と地下水位に大きな差は生じにくい．つまり，上14.77日周期における上部遡上域と下部遡上域の海浜地

げ潮時の上部遡上域での堆積は潮差の大きさに関わらず，

形変化はおおよそ逆位相（位相差：約0.8π）であり，潮差大きく変化しないのに対し，潮差が大きい場合には，下の増大に伴って上部遡上域が侵食される際に，下部遡上

げ潮時に上部遡上域での侵食がより顕著となる．その結域では堆積が生じる（図-10(c)）．しかしながら，完全に果，潮差が大きい場合には相対的に下げ潮時の侵食が支逆位相ではないことから，下部遡上域の地形変化は波の配的なプロセスとなり，潮差が小さい場合には上げ潮時

遡上域よりも沖側の海浜地形の影響を受け，本研究で十の堆積が支配的なプロセスとなるものと考えられる．以分に検討できていない波の遡上域外との相互作用による上のプロセスが14.77日周期（半朔望周期）と27.55日周期ものである可能性が考えられる．
本研究では，波浪に対する海浜地形の応答（図-13(d)）（近地点周期）の地形変化が生じる原因の仮説として本研についてもスーパームーンに伴った潮差の増大の影響を究で提案するものである．
海水の浸透と地下水の滲出に伴った土砂移動は，堆積受けていることが示唆されたが，前述したように地形応

物の有効重量や土砂移動が生じる境界層の厚さの影響を答は単純な線形回帰式で表すことは難しい．実際の海浜受けることから（Butt et al., 2001），本研究で得られた潮応答は長周期波などの影響も受けると考えられ，波浪も差の増大に伴った地形変化の大きさは，その海岸の潮差

地形の影響を受けて変形することから事前の海浜の状態

や海水の透水性に関連した底質粒径（Kulkarni et al., 2004;

による影響も考慮しなければならない．潮差の変動が波

Masselink & Li, 2001）によって変化すると考えられる．周浪に対する海浜応答感度に及ぼす影響については，さら期的な地形変化の要因の詳細な解明と他の海岸におけるなる検討によって明らかにする必要がある．
以上のように，海浜地形変化は複数のプロセスによっ

影響の大きさについては，さらなる検討が必要である．

て生じる複雑な現象ではあるが，本研究で明らかにされ
5.2

た14.77日周期と27.55日周期の地形変化プロセスは，その海浜地形変化の複雑性

海浜応答は様々な影響が複雑に作用して生じるもので中でも最大規模の周期的変動を有するプロセスの一つである．本研究で得られた結果においても，そのような地ある．実際に，H.W.L.の地形変化において，14.77日周期

形変化の複雑性として考慮すべき種々の要因による影響の地形変化は全ての周期成分の中で最も大きな変動成分が見受けられた．以下に，考察として記述する．

であり，27.55日周期の地形変化が2番目に大きな変動成

14.77日周期及び27.55日周期のスペクトル成分におい分であった．このように，潮差の増大に伴う地形変化プて，上部遡上域における侵食の最大時と潮差の最大時がロセスは，最も重要な周期的変動であると言える．一方で，完全には一致せず，それぞれ1.5日，0.8日のずれ（潮差のこの地形変化プロセスは，周期的な現象であることから，

-17-

伴野

雅之・栗山

善昭

侵食と堆積を周期的に繰り返し，基本的には長期的な地上でも重要なものである．将来の海面上昇や波候の変化

形変化には影響を及ぼさない．しかしながら，周期的な（Hemer et al., 2013）によって深刻な海岸侵食や汀線の後潮差の増大が波浪に対する海浜応答感度にも影響を与え，退が生じる（Vitousek et al., 2017）ことが予測されている中高波浪時にはより大きな侵食を招く可能性が示唆されてで，スーパームーンエフェクトを新たに考慮した数値モ

いることから，潮差の増大と高波浪が重なった場合には，デルの開発を進展させることにより，より精緻な沿岸域

極めて大規模な侵食が生じる可能性がある．このようなのリスク管理が実施できると考えられる．
（2021年6月4日受付）

短期的に生じる大規模な地形変化は，回復するまでに長い時間を要したり，場合によっては海浜の地形変化特性を変えるもの（レジームシフト：Kuriyama & Yanagishima,

謝辞2018）となったりすることで，長期的な地形変化にも影響

本 研 究 の 一 部 はJSPS科 研 費（ 課 題 番 号：19K15106，

を与えることから，長期的な地形の変動を考える上でも17H03315）の助成を受けたものである．また，文部科学

潮差の変動に伴う周期的な地形変化プロセスは重要な現

省統合的気候モデル高度化研究プログラムのもとで実施

象であると考えられる．

された．

6.

供を受けたものである．ここに記し，感謝の意を表する．

海面水位データ及び波浪データは，国土交通省から提結論

また，長期の海浜地形データは波崎海洋研究施設に携わっ本研究では，25年間の海浜地形観測データに対しスペた全てのメンバーによる多大な寄与で取得されたものでクトル解析と統計解析を行うことで，月の位相と月とある．ここに深い謝意を表する．なお，本研究で使用し地球の距離に関連した周期での潮差の増大によって，波たデータセットは，Banno & Kuriyama(2020b)において公の遡上域の海浜地形が周期的に変化していることを明ら開されている．

かにした．満月及び新月による潮差の増大である大潮は本原稿作成にあたり，港湾空港技術研究所の奥谷丈特

14.77日周期で起き，27.55日周期で起こる近地点によって別研究主幹にも多くの指摘を頂いた．ここに謝意を表す

も潮差は増大する．遡上域の地形変化は14.77日の半朔望る．

周期と27.55日の近地点周期で変動しており，二つの周期が同期したスーパームーンによる潮差の増大であるkingtideによって上部遡上域が侵食されやすくなることが示さ

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本研究で明らかにした地形変化プロセスは，既存の地
5)

形変化モデルにおいて，ほとんど考慮されていなかった

Akaike, H. (1973). Information theory and an extension

ものであり，この地形変化プロセスを新たに数値モデル

of the maximum likelihood principle. In 2nd Internationalにおいても考慮することで，特に短期的な地形変化の精Symposium on Information Theory (pp. 267–281).

度が大きく改善されることが期待される．高波浪に伴っBudapest: Akademiai Kiado.
6)

た一時的な侵食を正確に推定できることは沿岸域防災を

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考える上で非常に重要である．必要な浜幅の確保などのBeach profiles at Torrey Pines, California. Proceedings

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ることが期待される．また，この地形変化プロセスは，
7)

海面の変動によって生じる地形変化の一つであり，長期

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的な海面の変化によって生じる地形変化を明らかにする-18-

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-20-

港湾空港技術研究所報告第 60 巻 第 1 号

２０２１．６

編集兼発行人

国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

発

港 湾 空 港 技 術 研 究 所

行

所

横 須 賀 市 長 瀬 ３ 丁 目 １ 番 １ 号
TEL. 046(844)5040 URL. http://www.pari.go.jp/

C （2021）by MPAT
Copyright ○All rights reserved. No part of this book must be reproduced by any means without the written
permission of the President of MPAT
この資料は、海上・港湾・航空技術研究所理事長の承認を得て刊行したものである。したがって、
本報告書の全部または一部の転載、複写は海上・港湾・航空技術研究所理事長の文書による承認を得ずしてこれを行ってはならない。

CONTENTS
1. Cyclic Beach Morphological Changes in the Swash Zone

due to Tidal Range Fluctuations
Masayuki BANNO・Yoshiaki KURIYAMA
2. Ocean swells induced by the Typhoon Faxai hit Port of Yokohama in 2019

Hitoshi TAMURA・Koji KAWAGUCHI・Takumu IWAMOTO・Takashi FUJIKI
3. Dynamics of ocean swells in Toyama Bay

Hitoshi TAMURA・Koji KAWAGUCHI・Takashi FUJIKI
4. Study on Stability of Temporary Armor Units against Waves
Kojiro SUZUKI・Hiroki KUBOTA・Tsutomu TANAKA
5. Study on Wave Pressure acting on Receding Parapet type Seawall
Kojiro SUZUKI・Hiroki KUBOTA・Naoki TSURUTA
6. Study of slow slip mechanism on plate boundary fault decollement zone
Yuri SUGIYAMA・Shinya TACHIBANA・Yoshiyuki MORIKAWA
7. Development of frictional contact algorithm using weighted least squares for MPM–rigid bodysimulation and its application to behavior of open-ended pile driven into the ground
Keita NAKAMURA・Satoshi MATSUMURA・Takaaki MIZUTANI