d4PDFを用いた根室における爆弾低気圧に起因する高潮の将来変化

d4PDFを⽤いた根室における 爆弾低気圧に起因する⾼潮の将来変化 パシフィックコンサルタンツ ○⾼裕也 ⾦沢⼤学 ⼆宮順⼀ 京都⼤学防災研究所 森信⼈ ⿃取⼤学 ⾦洙列 Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

研究背景および⽬的 2/13 ・気候変動による極端現象の強化(IPCC AR5) ・沿岸環境への影響評価が求められる ・⽇本周辺に沿岸災害をもたらす低気圧 ・台⾵(研究例は多い) ・夏期〜秋期，特に太平洋側での波浪・⾼潮被害 ・気候変動影響評価についての研究は進んでいる (i) 温暖化に伴い，100年確率値で⾼潮は+0.5m(森ら,2016) (ii) 100年後の台⾵時の波⾼+1.5m(⼤平ら，2012) ・爆弾低気圧 ・冬季，特に⽇本海側や北海道での波浪・⾼潮被害 ・爆弾低気圧の⻑期特性 ・JRA-55(過去)︓最低中⼼気圧の強度が増加傾向(森ら，2017) ・気候変動影響評価についての理解不⾜ ⼤規模アンサンブル気候予測データd4PDFを⽤いた 爆弾低気圧に起因する⾼潮の将来変化予測を実施@根室 Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

d4PDFの概要 3/13 ■⽇本周辺領域モデル実験結果(⽔平解像度︓20km,時間解像度︓1時間) ・現在気候︓60年×50メンバ ・将来気候︓60年×90メンバ(+4℃) 6種類のSST将来変化 空間パターン (CMIP5予測結果より) 5400年 観測不確実性を表す 15摂動(異なる初期値) 温暖化トレンドを除いた 過去60年の時間変動 Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

爆弾低気圧の将来変化(著者らによる既往研究) 4/13 発⽣数︓ほぼ変化なし 強度(最低中⼼気圧) 経路 図-1 通過経路の将来変化量(個/年) ・⽇本海側で増加 ・太平洋側で減少 図-2 爆弾低気圧の最低中⼼気圧における再現期間 ・いずれの再現期間でも強化傾向 Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

本研究における⾼潮の評価⽅法 重回帰分析による 係数a,bの決定 重回帰分析による 係数a,bの決定 観測値︓2011年-2017年 ⾼潮モデル︓2006年-2017年 ・⾼潮簡易推定式を⽤いる 𝒉 𝒂 𝟏𝟎𝟏𝟎 𝑷 𝒃𝑼𝟐𝟏𝟎 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝒄 5/13 𝜽 𝑷︓海⾯気圧[hPa] 𝑼𝟐𝟏𝟎 ︓⾵速[m/s] 𝜽𝒄 ︓湾軸の向き (北を0°，時計回りを正) 𝜽︓⾵向 ・観測値に基づいた⼿法において， ⾵向が16⽅位しかない(⾵向は説明変数として重要) & ⽋損値も多い ⾼潮簡易推定式の精度に不安 Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

⾼潮モデルの概要 SuWAT 6/13 Kimら(2008)が開発した潮汐・⾼潮・波浪の 相互作⽤を考慮した双⽅向結合モデル 根室を対象 表-1 SuWATの計算条件 図-3 SuWATの計算ドメイン (※) 今回は波浪によるWave set-upやRadiation stressなどは考慮しない Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

SuWATの計算結果 7/13 RMSE=0.15 m R=0.80 RMSE=0.16 m R=0.49 図‐4 SuWAT計算値と観測値 図‐5 ⾼潮偏差0.5m以上時のSuWATと 観測値の対応関係 ・⼤きな⾼潮偏差についての精度は良い 0.5m以上の顕著な⾼潮偏差を対象とする (相関係数が全データ時と⽐較して0.3程度増加) Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

⾼潮簡易推定式における係数決定 8/13 表‐2 観測値，SuWATに基づいて決定 された簡易推定式の係数および精度 観測値(Obs) SuWAT データ数 130 868 RMSE [m] 0.154 0.079 相関係数 0.778 0.900 係数︓a 2.0196 2.0081 係数︓b 0.0867 0.0788 図‐6 ⾼潮簡易予測式によって推定された値 と観測値，SuWAT計算値の対応関係 ・両者ともRMSEが⼩さく，相関係数が⾼い 推定精度が⾼い ・SuWATベースでは，RMSEが57%減少，相関係数が15%増加となった． 資料数の増加によって精度の向上を確認 Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

爆弾低気圧に起因する⾼潮の将来変化 9/13 ・爆弾低気圧の⾵速が影響を及ぼしうる範囲をJRA-55を⽤いて解析 根室を中⼼に半径1500km(台⾵の1.5倍程度)以内を通過する爆弾低気圧を対象 観測値ベース 図‐7 SuWATベース 爆弾低気圧時の最⼤⾼潮偏差の再現期間（左︓観測ベース，右︓SuWATベース） ・両者とも同様な結果を⽰す． ・いずれの再現期間においても，ほぼ同程度 平均値ではほぼ将来変化なし Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

再現期間60年に相当する⾼潮の将来変化 +3.15(%) 図‐8 +7.20(%) 10/13 ・ひげの最⼤⻑は 四分位範囲の1.5倍 ・+は外れ値 再現期間60年に相当する最⼤⾼潮偏差の箱ひげ図 ・両者とも中央値(⾚線)，四分位数範囲(⻘線)は同程度で， 将来変化はほぼなし ・上限値では，観測ベースにおいて+3.15(%)，SuWATベースでは+7.20(%) の将来変化がみられた Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

再現期間60年に相当する⾼潮を引き起こす 爆弾低気圧の位置(SuWATベースの結果) 11/13 将来気候 現在気候 図‐9 再現期間60年に相当するの⾼潮を引き起こす爆弾低気圧の中⼼位置 ・主に根室の右側に位置している 根室の右側に位置し，⾵向が北〜⻄向き のときに⼤きな⾼潮偏差が発⽣ ・将来気候では現在気候と⽐較して， 広範囲に分布し，数も増加する傾向 ・観測値ベースでも同様な結果 図‐10 再現期間60年に相当する Copyright © Pacific Consultants Co., LTD. ⾼潮発⽣時の根室の⾵向

吸い上げ効果および吹き寄せ効果の影響評価 12/13 SuWATの計算時において，⾵速=0m/s⼀定とした場合（吸い上げ効果）， 海⾯気圧=1010hPa⼀定とした場合（吹き寄せ効果）の2通りの⽅法で 係数決定を⾏い，それぞれの影響度を評価 吸い上げ効果 図‐11 吹き寄せ効果 爆弾低気圧時の最⼤⾼潮偏差の再現期間 ・吹き寄せよりも吸い上げ効果による⾼潮偏差のほうが⼤きい 根室では吸い上げ効果が⽀配的である Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.

結果のまとめ 13/13 (1) 最⼤⾼潮偏差の平均値の将来変化はぼぼみられないが， 上限値では最⼤で+7.2(%) (2) 根室では、吹き寄せ効果よりも吸い上げ効果が⽀配的 (3) 再現期間60年に相当する⼤きな⾼潮偏差は，吸い上げ効果 に加えて，吹き寄せ効果の影響も⼤きい (根室の右側に爆弾低気圧が位置する) Copyright © Pacific Consultants Co., LTD.