東北大学は1月6日、世界の港湾ネットワークの位相、港湾同士の接続性、地球温暖化による海面上昇などを考慮して、津波が港湾および世界の港湾ネットワークにもたらすリスクを包括的に評価する手法を開発し、マニラ海溝で巨大地震・津波が発生する想定の下に分析を行ったところ、現在の海面水位では最大11港湾が、気候変動による海面上昇が生じた2100年時点では最大15港湾が被災し、東日本大震災時より経済損失が大きくなる可能性が示されたことを発表した。

  • (a)コンテナサービスの港湾ネットワーク。(b)現在の海面水位で被災することが推定される11の港湾。(c)2100年までの海面上昇シナリオで被災が推定される15の港湾。

    (a)コンテナサービスの港湾ネットワーク。(b)現在の海面水位で被災することが推定される11の港湾。(c)2100年までの海面上昇シナリオで被災が推定される15の港湾。地図中のオレンジ色の点は、媒介中心性変化率が0より大きい場合で、対象港湾が他の港湾間の「最短経路」に位置する頻度が増加し、代替の中継港として機能することが示されている。青色の点は同性変化率が0より小さい場合で、対象港湾が他の港湾間の「最短経路」に位置する頻度が減少し、予定されていた船舶が寄港せず、他の港湾へ転換されることが示されている(出所:東北大プレスリリースPDF)

同成果は、東北大 災害科学国際研究所(IRIDeS)のチュア・コンスタンス特任研究員、東北大大学院 工学研究科の大竹拓郎大学院生(研究当時)、同・鄭安棋大学院生(研究当時)、IRIDeSのサッパシー・アナワット准教授、同・今村文彦教授に加え、シンガポールや中国の研究者も参加した国際共同研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」系の自然災害の原因と影響を調査する研究を扱う学術誌「Npj Natural Hazards」に掲載された。

港湾は、海面水位の大きな変動に弱い。しかも、港湾の機能停止はその港湾だけの話では済まず、その港湾を航路に含むネットワーク全体に影響が及ぶ。東日本大震災の際には、津波によって港湾や船舶が最大で1兆8000億円に上る経済被害を受けたとされ、また港湾が機能停止したことで、1日に5100億円の海上貿易の損失が数か月間にわたって生じ続けたと推計されている(およそ3か月で76兆5000億円)。このように、1つの港湾が機能を停止することが港湾ネットワークに大きな損害をもたらすが、これまで津波が世界の港湾ネットワークにもたらすリスクの評価は十分に進んでいなかった。そこで研究チームは今回、津波が港湾および世界の港湾ネットワークに与えるリスクを包括的・定量的に評価する手法を開発したとする。

今回開発された手法は、ネットワーク理論と津波ハザード評価を組み合わせたものであり、世界の定期船ネットワークの位相や港湾同士の接続性、さらには近年懸念されている地球温暖化による海面上昇なども考慮されているのが特徴だ。ネットワークの位相の変化と、津波によって影響を受ける航路数および最も多くの航路が影響を受ける港湾を定量的に評価するものだという。

続いて、今回開発された手法に対し、南シナ海のマニラ海溝で巨大地震・津波が発生するシナリオを適用し、世界の港湾および港湾ネットワークに生じるリスクの分析が行われた。その際、津波高に関するデータに加え、「気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第6次評価報告書」の最新データに基づく将来の海面上昇も考慮に加え、合計104ものシナリオが検討された。マニラ海溝地震・津波シナリオを現実に即した内容にするため、研究チームにはアジアの海面上昇モデリング、マニラ海溝断層に関する固体地球物理学、津波数値解析の各専門家も参加し、各ハザードに関する最新の知見とリスク評価モデルが提供された。

分析の結果、マニラ海溝地震・津波は、現在の海面水位では最大で11の港湾に被害を与えることが判明。また、2100年時点の海面上昇条件下では、最大で15の港湾に被害を与える可能性が明らかにされた。なお最も被害が大きい港湾は、200日以上も機能が停止することが予測されるという。また経済損失の度合いは、港湾の機能停止期間ではなく、年間貨物取扱量と関係していることも突き止められた。

この結果からは、海面上昇による津波高や港湾ネットワークへの影響は場所によって異なるが、どのシナリオでも香港、マニラ、高雄の各港湾の貿易損失額が大きいことが示されたとする。それに加えて寸断される航路の数は、2004年のインド洋津波や2011年の東日本大震災時を上回っていたとのこと。これは主に、南シナ海に多くのハブ港湾があり、世界有数の海上輸送の要所となっていることが理由だという。

そして今回の研究では、新たな指標として、媒介中心性変化率が導入された。媒介中心性とは、対象となる結節点(港湾)がそれとは別の2つの結節点(港湾)間の最短経路上にある回数の指標で、対象の港湾が港湾ネットワーク全体においてどのくらい重要であるかどうかを示すものだ。その港湾の媒介中心性が、津波の前後でどのくらい変化したかを示すのが媒介中心性変化率である。同変化率を導入したことで、津波で影響を受けにくい港湾の機能を評価して代替港湾を提示することも可能になったとした。

今回の手法は、他地域の津波リスク評価にも適用できるという。今回の手法により、港湾・海運関係者は津波のリスクを事前に把握して防災・減災に活かし、被災後も競争力を維持するための事業継続計画を考えることが可能になるとしている。