2023年1月31日、海洋開発研究機構(JAMSTEC)は、海洋短波レーダ(HFレーダ)によって観測された津波海面の流向・流速と数値シミュレーションを組み合わせることで、沿岸津波の最大振幅の予測精度を20%向上させることに成功したと発表した。では、このHFレーダを使った津波予測の手法とはどのようなものだろうか。今回は、こんな話題について紹介したいと思う。
HFレーダを使った津波予測の手法とは？
HFレーダとは、陸上に設置されたアンテナ基地局から沖合数十kmにわたる範囲について、海表面の流向や流速を観測できる高周波リモートセンシング機器のこと。JAMSTECは、津軽海峡東部に3つのHFレーダを設置している。その主な目的は環境変動の把握だというが、このレーダで取得される情報が津波の予測にも適用できることから、応用技術の開発が進められた。
-
JAMSTECが津軽海峡東部に設置しているHFレーダ。2局以上で計測できる範囲では、2次元の流向・流速を推定できるという(出典:JAMSTEC)
-
津軽海峡における沖合観測網「S-net」(黄色の丸)陸上のHFレーダ(ピンクの菱形)、データ同化に利用したHFレーダの観測点(灰色の丸)、沿岸検潮所(赤の三角)(出典:JAMSTEC)
研究チームは今回、HFレーダの有効性を確認するため、2022年1月15日に起きたトンガの大規模火山噴火により発生した津波について、HFレーダでの観測値を取得。海表面の流向・流速のデータと数値シミュレーションを基に、データ同化を実施した。ちなみにデータ同化とは、観測データと数値シミュレーションデータを組み合わせて、数値シミュレーション結果の確からしさを確かめる手法。このデータ同化の結果、沖合観測網を利用した場合と比較して、HFレーダを利用した場合では、津波の最大振幅の予測精度を20%以上も向上させることができたという。
-
沖合観測網を用いた予測結果と、HFレーダを用いた予測結果の比較(出典:JAMSTEC)
精度向上の要因には、津軽海峡沿岸部の複雑な地形による実流況をHFレーダが詳細に捉えていることがあるという。沖合観測網は、津波の早期検知には極めて有効な手段であるものの、津波のデータ同化予測については、湾地形の沿岸といった複雑な地形ではやや不利になることがわかったとのことだ。一方のHFデータも、データサンプリングが不十分であり、観測領域が限定される点などの課題が残されているという。
しかし、リアルタイムでデータを取得し、沿岸から沖合までを面的に観測できる沖合観測網と、複雑な地形においても津波の流況をとらえることができるHFレーダがあれば、両者の観測データや数値シミュレーションをうまく組み合わせることで、津波の早期検出や沿岸津波の高さなど、高精度な予測が可能になるという。
なお同成果は、「Journal of Geophysical Research: Solid Earth」に2023年1月31日掲載されている。
いかがだったろうか。日本は世界有数の地震大国。頻繁に発生するものではないが、実際に起きた際に津波による被害を避けることは難しい。そのためには、このような高精度な津波予測システムはとても有効だろう。未来に津波により失われる命を大幅に減らすことができる、そんなテクノロジーになることを期待したい。
