巨大津波の科学（１）〜津波ってそもそもなんだ？

 

はじめまして、をさむです。

僕が学んでいるのは、「固体地球科学」という科学。その名の通り、「地球そのもので起こることのすべての現象を対象に、その真理を解明してやろう」という、特大スケールの学問です。そんな固体地球科学のなかでも、僕が興味を持っているのは、地震、津波、火山。こういったものもどれも地球科学の対象です。

地球科学は、科学と社会との交点にある学問といえます。未知にあふれた地球の真理を追究するというサイエンスとしての一面を持つ一方で、僕たちの生活と密接に関わっており、時に地球は僕たちの生活、社会を一気に混乱に落とし込む脅威にもなります。

そもそも、僕がこの学問を志すようになったのは、ちょうど５年前の今日起こった、ある出来事がきっかけでした。

 

２０１１年３月１１日、１４時４６分、東北地方太平洋沖地震。

東北地方太平洋沖で巨大地震が発生。大きな揺れが日本列島を襲いました。そして、その約３０分後、巨大な津波が沿岸部に押し寄せ、黒い濁流が町を飲み込み、コントロールを失った福島第一原子力発電所はメルトダウンを起こしました。

一連の巨大災害は「東日本大震災」と名付けられ、亡くなった人、未だ行方が分からない人を合わせると１８,４５５人に及びます（２０１６年３月１０日時点）。この地震に伴う大災害は、強烈な記憶とともに、大きな傷跡を残しました。

東日本大震災から５年経った今日、考えたいのは津波による被害の大きさです。内閣府の報告によると、人的な被害の９０％以上が津波によるものでした。また、浸水面積 は５６１km²以上に及び、これは山手線の内側の面積 の約 ９ 倍に匹敵します。

科学をもちいて自然を理解し、より誠実に自然と向き合っていくために、これから３回連載で巨大津波について考えていきたいと思います。

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第一回：津波ってそもそもなんだ？

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第一回は、「津波」とはなんなのか？ということです。

 

僕が初めて津波のことを知ったのは、２００４年スマトラ島沖地震による大津波。テレビで流れた、インドネシアの街を大量の瓦礫とともに押し寄せる濁流の映像に大きな衝撃を受けました。それまでの僕が持っていた津波のイメージは、高い波。それだけでした。

 

しかし、ニュースに出てくる津波の映像は、僕が持っていたイメージとは相容れない、恐ろしいものでした。街に押し寄せる津波は高いだけではなく、大量の水がものすごい勢いで絶え間なく押し寄せ、車や家、すべてのものを洗い流していきました。その姿は、波ではなく水の塊のようでした。

そして２０１１年、東日本大震災でも、同じことが起こったことは皆さんもご存知の通りです。

なぜ、こんなにも大量の水が陸地に押し寄せたのでしょうか？

皆さんがよく知っている海の波とどう違うのか、という観点から津波の正体に迫っていきましょう。

 

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普通の波、「波浪」

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突然ですが、美しい海にいる自分をイメージしてください。どんな音が聞こえますか？

 

ザザァ………

ザザァ………

 

寄せては返す、波の音が聞こえますね？（聞こえなかった人は箱に砂を入れて、傾けてみてください、海の音がしますから。）

海では常に波が起こっています。同じように海で発生し、海岸に寄せては返すこの波、陸上に押し寄せてくる津波とどう違うのでしょうか？

このような海で寄せては返す水の波は「波浪（はろう）」と呼ばれ、二つの種類に分類されます。

一つ目が、その海の直上で吹いている風によって発生する「風波」です。海水面の上空で風によって運動している空気との摩擦で波が起こります。

もう一つが、遠くの海上の台風や低気圧による海水の吸い上げや、強風によって発生し、風のない沿岸部などにも高い波が押し寄せます。これを「うねり」と言います。

私たちが普段から見ることができる波というのは、このように気象現象によって生まれているのです。これらの波も、波の高さが１０mを超えることは珍しくありません。台風が日本の南方からやって来た時、波浪警報が出たりしますね。

しかしこの波浪、津波とは別物なんです。

 

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「津波」

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巨大津波が押し寄せたというのは知っている、けど津波って何者なのでしょうか。

津波という言葉は、『津（港）で大きくなる波＝津波』という意味で、日本で生まれました。そしてこの言葉、現在では、英語でも”Tsunami“と呼ばれ、世界中で使われています。

坂本九の”SUKIYAKI”みたいなものです（ちょっと古いか）。

 

先ほど、普通の波は気象現象によって発生するとお話ししましたが、東日本大震災の巨大津波は、巨大地震によって起こりました。

「うん、地震で起こるのが津波だ」

と言いたくなります。

しかし、実はそうではないのです。地震が起こらなくても、津波は起こります。津波発生のメカニズムについては次回考えていきますので、今回は「波の性質として何が違うのか」に注目してみましょう。

 

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津波と波浪の違い

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さて、今日の最大のポイントです。津波と波浪の違い、それは波長、つまり波の長さの違いによるのです。この違いが大きく波の性質を分け、津波の破壊力をもたらすのです。

まずは、波浪の波長について考えていきましょう。風や台風などで起こる波浪は、強い風が吹いてもある程度大きくなると、波が崩れてしまいます。そのため波浪の波長は、せいぜい数m〜数十m。

このような波が海岸に押し寄せるとどうなるでしょうか？

 

波浪が海岸に押し寄せる時には、押し波（波の山）がやってきても、すぐに低い部分（谷）が来ます。

だから波浪は、

寄せては返す。

そのため、高い波浪が来ても、陸上に大量の水が浸水してくることは珍しいです。

 

それでは、津波の波長はどれくらいでしょう？

短い波長を持つ波浪に対して、津波の波長はなんと、数km〜数十kmもあります。波浪よりも１００〜１０００倍長いのです。この大きな波長は、津波の発生原因のスケールの大きさによるものですが、これが津波の威力を格段に大きくします。

これほど長い波が海岸に押し寄せるとどうなるか。

 

波の盛り上がった山の部分がやってくると、大量の水が陸上に押し寄せてきます。さらに波長がとても長いために、一度陸地に上がった水は海に返すことなく、続けて押し寄せてくる大量の水によって、防波堤を越えてゆき、陸上へと駆け上っていくのです。

だから津波は、

寄せて、（返さず）、寄せて、寄せて、寄せて、、、、

こうして、どんどんと大量の水が陸上に押し寄せてくるのです。津波が陸上に押し寄せてくる時間は長いもので数十分にも及びます。２０１１年の巨大津波による津波が到達した高さは、海水面から最大４０mにも及びました。

さらに、津波の山の部分が到達した後には、谷の部分が到達し、海の水位が急激に下がります。すると、陸上に押し寄せた大量の水は、一気に海に戻っていき、あらゆるものを海へと引きずり込んでいくのです。

つまり大量の水が、大きなエネルギーを持って陸上に押し寄せ続けること。それが、津波の威力の所以なのです。

以下の動画は、海上保安庁が撮影した東北沖地震による津波の動画です。

 

動画の始めから、津波の押し波の部分が到達し、防波堤を越え、陸上へと水が浸水していきます。（この津波では、初めにその前に引き波が存在しましたが動画には映っていません。）

その後、再び引き波が到達し、波が一気に引いていく様子です。押し波が一気に街を破壊し、そして引き波が海へと引きずり込んでいきます。

その威力には、ただただ目を見張るばかりです。

 

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まとめ

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さて、第一回では、津波と普通の波＝波浪の違いについて考えてきました。

まとめると、

ということになります。

このように、津波の恐ろしさはその高さだけではなく、どんどん押し寄せてくる水の量がその威力を支えていると言えます。

ですから、５０cmであれ１mであれ、津波には十分な注意が必要なんです。それは、自分の半分の背丈ほどの水の塊が絶えず押し寄せてくるということなのですから。

では、このような長い波、津波はどのように発生するのでしょうか？

それはまた次回のおはなしです。

ではでは！

 

をさむ

 

 

おまけ

現在、震災５周年を迎え、学術出版社”Wiley“が、科学・医学・社会科学分野の東日本大震災にまつわる論文１２３報を２０１６年４月３０日まで期間限定で無料公開しています。ご興味のある方は是非こちらから！

 

 

※参考文献

• 気象庁「平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震の被害状況と警察措置」
• 内閣府　防災情報ページ
• 国土地理院「津波による浸水範囲の面積(概略値)について(第5報)」