津波の概要
語 源
「津波」の語源
通常の波とは異なり、沖合を航行する船舶の被害は少ないにもかかわらず、港(津)では大きな被害をもたらすことに由来する。
強波(つよなみ)」が「津波」になったとする説もあるが、有力ではない。

「Tsunami」の語源
英語文献において、Tsunamiという語が使われた例は、『ナショナルジオグラフィックマガジン』1896年9月号で明治三陸地震津波を報じた記事"The Recent Earthquake Wave on the Coast of Japan"が最古とされている。

その後、1904年の地震学の学会報告にはじまり、地震・気象の学術論文等に限られていた。
元々英語圏では"tidal wave" という語が使われてきたが、この語は本来潮汐 (tide) による波を指し、地震による波にこの語を使うのは学問的にふさわしくないとされ、現在では tsunami が用いられる。


津波の特性
  津波の特徴
津波(津浪)とは
地震、地滑り、海底火山の噴火、隕石の落下などの原因により発生した大規模な水(通常は海)の動きによってできる高波である。
風や低気圧などの気象学的要因による波とは異なって、1波1波の間隔である波長が非常に長いことが特徴で、大きな津波によって過去に幾度も災害が発生している。

津波は1波の背後に大量の海水が控えているため、海岸線に到達するとそれが大きな水圧となってとめどなく押し寄せ、人や物を押し流して大きな被害を及ぼす。

気象庁HPより引用

津波と海震
津波と海震
海底地震に伴って海水が揺れ、海底地盤の鉛直変位の結果として発生するのが津波
地震と同じく海水が揺れるのは海震であり、津波ではない。

海震
地震動は、各種の地震波によって引き起こされる。
このうち、S波や表面波は固体中しか伝播しないために、水中・水上では観測されない。
P波は疎密波であるために、液体中も伝播できる。
このため、地中で発生した地震波(P波)は、水中を伝播し、船舶などにおいて観測されることとなる。
船舶においては、それなりの衝撃を感じ、船が破壊されるケースもある。
地震が大きいほど、また震源が浅いほど強く感じられる。

津波と波浪
津波
海底地形の変化や海水の体積変化、海水への衝撃波によって引き起こされる。

波浪
風によって起きる波を波浪と呼ぶ。
船舶などが航行することによって船舶の後方にできる波は引き波と呼ばれる。
 
気象庁HPより引用


津波の物理的性質
津波の発生原因
海底地形の変化や海水の体積変化、海水への衝撃波によって引き起こされる。
海における津波の発生原因として、海底で接触し合っているプレート同士の弾性反発に起因する急激なずれ、つまり浅海底での地震が最も大きな割合を占める。
このほか、海岸地域で起こる地滑り、海底火山の活動、海底地すべりなどの地質学的な要因があげられる。
また、過去においては後述するように海洋への隕石の落下により引き起こされた事例も確認されている。

  津波地震
津波地震とは
地震動から求められるマグニチュードの大きさに比して、大きな津波が発生する地震のことである。
また、「ゆっくり地震」とも呼ばれ、海底の変動の速さが遅い地震であることも知られている。
これは、人が感じる短周期の成分では比較的小さな揺れ(地震動)しか発生しないため一見すると小規模の地震のようだが、長周期の成分が卓越しているだけであって、実は総エネルギーが大きな地震であり、海底面の変動も大規模であるため、予期せぬ大津波によって被害がもたらされる事がある。
                   
                               気象庁HPより引用

津波地震となる要因
①断層破壊が通常に比べゆっくりと進行することで、地震動や海底地形変化のエネルギーが通常よりも高い割合で津波のエネルギーに変換される。
プレート境界部分に柔らかい堆積物があると、断層破壊がゆっくりとなることが知られている。

②起震断層の角度が非常に浅い場合、地震動が短周期であっても津波の周期が通常より長くなり、長周期の津波は減衰しにくいため津波が高くなる。

③主破壊による起震断層とは別に、地震によって海溝付近の付加体と呼ばれる堆積層に枝分かれした分岐断層が発生し、その隆起によって津波が高くなる。

④地震動や海底地形変化によって発生した、大規模な海底地すべりによって津波が高くなる。

⑤地殻変動によって海底下の堆積層にマグマが貫入し、その隆起によって津波が高くなる。

例-1:明治三陸地震津波
1896年の明治三陸地震津波はM8.2~8.5の非常に大きな地震であったことが明らかになっているが、地震動は最大震度3程度と小さく、避難した人が少なかった。
そのため、被害が拡大した面がある。
この地震では、津波の遡上高が三陸海岸各地で海抜10m以上を記録し、最大で38.2m(東北地方太平洋沖地震による津波遡上高40.0mに次ぎ、本州における観測史上二番目)にも達した。

例-2:慶長大地震
1605年の慶長大地震は地震動の被害としては淡路島の千光寺、および阿波宍喰の被害程度しか知られていないが、房総半島から九州にまで津波が襲い、溺死者5,000-10,000人とされている。

遠隔地津波
地震津波は大規模で、遠方まで伝わるため、地震を感じなかった地域でも津波に襲われる場合がある。
これを遠隔地津波と言う。
津波の到達まで時間があるので避難しやすく、人的被害防止は容易であるが、情報の伝達体制が整っていないと不意討ちを受ける形になり、被害が大きくなる。

例-1:チリ地震津波
1960年のチリ地震津波の際のハワイや日本での津波

                   
                          総務省消防庁HPより引用


大量の土砂や岩石が海になだれ込んだ場合
海岸線に近い場所で起きた火山の山体崩壊等で、大量の土砂や岩石が海になだれ込んだ際にも津波が発生する。
大部分は地震津波に比べてはるかに規模は小さいが、状況によっては地震が原因の津波と遜色がないほどの大津波が発生することもあると言われる。

例-1:島原大変肥後迷惑
1792年の雲仙岳の火山活動に起因する有明海の津波。
1792年5月21日(寛政4年4月1日)に肥前国島原(現在の長崎県)でおこった雲仙岳の火山性地震およびその後の眉山の山体崩壊(島原大変)の際に15,000人が犠牲になった。
それに起因して島原や対岸の肥後国(現在の熊本県)を襲った津波(肥後迷惑)による災害。

例-2:アラスカ リツヤ湾での津波
1958年7月9日(現地時間)、アラスカの南端の太平洋岸にあるリツヤ湾 (Lituya bay) で岩石の崩落による津波が起き、最大到達高度は海抜520mに達し、津波の波高の世界記録とされている。
なお、リツヤ湾では1853年か1854年に120m、1936年に147mの大波(いずれも到達高度)が起こったことも明らかになっている。
これは、湾周囲の山林に植生する古い樹木を複数伐採して年輪を調べたところ、該当年の年輪の海側に、大きな外傷を受けた痕跡が残っていたことから判明したものである。

衝突津波 (巨大隕石の落下)
巨大隕石が海に落下すれば津波が起こると考えられる。
歴史時代には明確に証明された衝突津波はないが、メキシコ湾・カリブ海沿岸各地には、約6550万年前の天体衝突時に発生した津波の津波堆積物が残っており、津波高は約300mと推測されている。


伝播
津波は、水深が一定の海域で発生した場合には発生源を中心に同心円状に広がって行く。
しかし、地震津波の場合、多くの地震が陸地近くの海域で起こるため、波のおよそ4分の3は海岸に向かい4分の1が外洋に向かう。
たとえば1960年のチリ地震津波においては、チリ沖で生じた津波は最初は同心円を描いて伝播した。
その後、チリの海岸線に対し垂直方向に進む波以外は次第に進路がチリの海岸向きに屈折した。
結局4分の3がチリ海岸に戻り、4分の1は太平洋を直進してハワイや日本に達したと考えられている。
これは、大陸斜面を進む波は水深の大きい沖合いで速度が速く、沿岸寄りでは遅くなるためである。
じっさい同じ環太平洋地域でありながら北アメリカ西岸やオセアニアなどでは目立った津波被害は起こっていない。
津波は物理的にはいわゆる孤立波であり、海のソリトンとも呼ばれる。


速度
  深海での速度
津波の伝播する速度は水深と波高により決まる。
大陸棚斜面から外洋に出ると水深は 4,000m前後でほとんど一定になり、また水深に比べて波高は問題にならないくらい小さいので、外洋での津波の速度は、重力加速度(9.8m/sec²。便宜的に10m/sec² として差し支えない)に水深を乗じた値の平方根にほぼ等しい。
    V=(gd)1/2  (dは水深(単位はm)、速度は秒速 (m/sec) で示される)

    これを時速 (km/hour) に直すには 3.6倍すればよい。
       水深4,000mで時速720km
       水深1,000mで時速360km、
   
沿岸部での速度
沿岸では水深が浅くなり、そのため津波の波高が増すので、上の式をそのまま適用すると不正確な値となる。
そのため、次の式を用いる。
    V={g(d+H)}1/2   (Hは水面上の波高である(単位はm)。

    水深10m、波高6mの場合の津波の速さはおよそ時速46kmとなる。

補足
 1960年チリ地震津波はチリから日本まで平均時速750kmで到達。
 2011年東日本大震災・・宮古市重茂半島で平均時速115kmで、沿岸まで到達。

                    
                            総務省消防庁HPより引用


波の周期・波長
  波浪と津波の違い
津波は周期や波長が長いという特徴がある。
これは津波の波源域が広く、波長がその影響により決まるためである。
一般に水面に見られる津波でない波は、風によりできた風浪である。
その風浪の周期は長いものでも10秒程度、波長は通常は150mくらいである。

津波の波長・周期
これに対し津波は、短い周期でも2分程度、長いものでは1時間以上にもなり、波長も100kmを越す例もある。
このため、津波が内陸に押し寄せる際の水位の高まりは、あたかも海面自体が上昇したような状態になって、大きな水圧や流れによる破壊力が加わる。
また津波が引く際にも、一旦高くなった海面が、沖の低くなった海面に向かって引いていく形になり、やはり大きな破壊力を見せ付ける。
じっさいにもチリ津波では、函館の実例の水位差は押し波が2m、引き波が3mであり、引きが強かった。
このような場合は押し波で破壊された物やもともと陸にあった物などが海に持ち去られる被害が大きくなる。

津波の終息
津波は通常複数回押し寄せ、10回以上に及ぶこともある。
第2波、第3波が最も大きくなる傾向があり、その後次第に小さくなっていく。
また、第2波、第3波は1時間以上後に押し寄せてくる場合もあり、完全に津波が収まるまでに地震発生から数日を要する場合もある。
           
                              総務省消防庁HPより引用


波高
  外洋での津波の波高
数十cmから2mか3m程度であり、波長は100kmを越えるので、海面の時間変化はきわめて小さい。
津波が陸地に接近して水深が浅くなると速度が落ちて波長が短くなるため波高が大きくなる。

沿岸部での波高
通常は、単に水深が小さくなっただけでは極端に大きな波にはならない。
リアス式海岸のような複雑に入り組んだ地形の所では、局地的に非常に高い波が起きる事がある。
津波の波高は水深の4乗根と水路幅の2乗根に反比例するので、仮に水深160m、幅900mの湾口に高さ1mの津波が押し寄せ、湾内の水深10m、幅100mの所に達した場合、波高は水深の減少で2倍、水路幅の減少で3倍になるため、総合すると波高は6mになる。
そのため、V字型に開いた湾の奥では大きな波高になりやすい。

波高の測定
津波の記録は一般に検潮儀で測定される。
しかし、巨大津波そのものの波高を正確に測定する事は困難である。
これまでの大津波の波高とされる記録は、実際には波の到達高度遡上高で示されている。
遡上高は、陸に押し寄せた津波が海抜高度何mの高さまで達したかを示す値であるため、現場の調査によって正確に決定できる利点がある。
V字型の湾など地形によっては、津波は、波高自体が高くなると共に非常に高い所にまで駆け上がることがしばしばある。
つまり、津波の到達高度(遡上高)は実波高(海岸での平均海水面からの高さ)より高くなる場合が多い。
日本において確実とされる津波の最大波高は1896年の明治三陸沖地震津波の際の38.2mであるが、これはV字型の湾の奥にあった海抜38.2mの峠を津波が乗り越えたという事実に基づく到達高度の値である(海岸での津波高ではない)。


津波の河川遡上
河口から河川に侵入した津波が数km上流まで遡上することがある。
地理的な要因次第だが、1mの津波でも5kmは遡上すると言われる。
河川を遡上する津波は、伝搬速度が速くなり、遡上距離が長くなる傾向にある。



津波被害と防災 
津波被害
  津波の物理的被害
津波による水の圧力は非常に大きく、沿岸の広い地域に被害を与える。
一般的に被害が起こる高さの目安は50cmとされる。
以下に2mの普通の波浪と津波との比較を記す。

2mの普通の波浪の場合
海上で普段から偏西風や低気圧(気流)、月の引力などの影響を受けるため、少なからずデコボコが生じる。
このデコボコの差が2mあるだけで、波長や波を形成する水量は比較的少なく、海岸に達した所で沿岸地域に被害をもたらす事はそう多くはない。

  2mの「波」の水量=2(m)×波長数(m)×0.5×約0.5×海岸の距離(m)
       海岸1m幅に押し寄せる波の水量は波長3mとして1.5m3(=1500リットル)、ドラム缶数本分である。

2mの津波の場合
これに対し2mの津波は、地震などによる海底の隆起または沈下により海水面自体が普段より2m盛り上がり、それがその
まま海岸に向かって伝わっていく。
言い換えれば、2mの急激な海面上昇が起こることに近い。
つまり、2mの普通の波は海岸に少量の海水をかける程度であるのに対して、2mの津波は何kl(キロリットル)もの海水が一気に海岸地域を襲い、自動車や多くの人を簡単に飲み込み沖へ引きずり込んでしまう程の威力がある。

  2mの「津波」の水量=2(m)×波長数十km(m)×0.5×0.5×海岸の距離(m)
       海岸1m幅に押し寄せる津波の水量は波長10kmとして5,000m3(=5,000キロリットル)
       これはおおよそ競泳用プール2つ分となる。

2003年に発生した十勝沖地震では、実際に2mの津波に飲まれ命を落とした人が確認されている。
また、陸地に近づくと水流が建造物などを壊しながら内陸部へ進み、それらの瓦礫を巻き込むことによって破壊力を増す


津波肺による被害
津波肺とは
津波災害に遭った後に罹患しやすい肺炎。
津波に呑まれた際に、海水や、津波が途中で巻き込んだ土、ガレキ、重油、病原菌などが肺に侵入することで炎症を起こすもの。
肺炎の中でも重症に陥りやすいとされる。

津波の水は海底の砂や岩とともに微生物・有害物質などを巻き込んでいるので、津波に巻き込まれて助かった場合でもその後「津波肺」での被害が発生することがある。


津波への対策と心得
  警戒方法
一般的に津波に対する警戒方法として、強弱に関わらず揺れを感じた場合は、海岸や河口付近の低地には留まらず、速やかに近くの高台や建物の上層部に避難することが推奨される。
津波に関しては、以下のような注意が必要である。

第1波が一番高いとは限らず、数十時間にわたり数波の来襲がある場合もある。
これは反射・屈折・干渉した波や余震で発生した別の津波によって不規則に波が重なることがあるため。

陸地の陰や内海・内湾を襲うこともある。正面からではなく別方向から来ることもある。同上の理由による。

水深の深い湾、次第に狭くなる湾や入り江の奥部では、津波(到達高)が高くなる。湾では減速しながら海岸に接近した先行波に後続波が重なりやすいため。

内陸でも河川を遡上してきた津波が被害をもたらすことがある。

潮が引く「引き波」から始まるときも、盛り上がる「押し波」から始まるときもある。これは発生様式によって海底地形の変化が異なるためである。

浸水後の引き波は、次第に速度を増していき、流速は浸水時よりも早い場合がある。
重力による落下が水の勢いを加速させるため。

津波予報による予報値が、より高い津波に変更される場合がある。
これははじめの予報値が地震発生初期の解析結果に依るためで、解析が進んで地震の様子が詳細になると修正される場合がある。
東日本大震災後気象庁は発表方法の変更を検討している。

海底地震の際に必ず津波が発生するわけではない。
これは発生様式によって海底地形の変化が異なるためである。

津波の前に地震を感じない場合がある。
ゆっくり地震、津波地震、では揺れが小さく、遠隔地津波では揺れを感じない。

津波発生時の対応
出来れば高台に避難

平坦な場所で津波が近くに迫っている場合は緊急避難的に、一般に頑丈と考えられる鉄筋コンクリート造33階建て以上のビルに避難し、3階以上に昇ると「ほぼ安全」(消防庁)としている。


津波の警報体制
  津波の監視と警報
気象業務法により気象庁が津波の監視と警報の発表を行うことが規定されている。
気象庁は、津波の原因となる地震活動を24時間体制で監視しており、地震が発生すると最速2分以内に津波に関する予報・警報(津波予報・津波注意報・津波警報・大津波警報)を発表する。

津波に関する予報・警報

津波警報 大津波警報 高いところで3m以上の津波
  (発表される津波の高さは3m、4m、6m、8m、10m以上の5種類)
津波警報 高いところで1m〜2m程度の津波
  (発表される津波の高さは1m、2mの2種類)
津波注意報 津波注意報 高いところで0.5m程度の津波
  (発表される津波の高さは0.5mの1種類)



参考資料
「岩波地球科学選書 地震の物理」 (岩波書店、1991 金森博雄)
「地震学 第3版」 (共立出版、2001 宇津徳治)
「詳しい地学の新研究」 (洛陽社 2003)
「ニューステージ地学図表」 (浜島書店 2003) 
「研究地学Ⅰ」 (旺文社 1973)
「大学への地学」
「チャート式地学Ⅰ」 (数研出版 1991)

「山陰地域の地震活動」 (鳥取大学工学部研究報告第38巻 2007 西田 良平)

総務省消防庁HP「津波災害への備え」   気象庁HP「津波発生と伝播のしくみ」

Wikipedia 「地震学」、「津波」、「大津波」 

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