Waseda Research Institute for Science and Engineering早稲田大学 理工学術院総合研究所

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世界中の研究者と協力して沿岸災害の被害者“ゼロ”を目指す / Cooperating with Researchers All Over the World So There Will Be Zero Victims of Coastal Disasters【創造理工学部 社会環境工学科・柴山知也教授】

伊勢湾台風をきっかけに海岸工学の分野へ

海の近くの沿岸域は平坦な地形が多く、人が住むのに適した土地だ。しかし同時に、津波、高潮、高波といった沿岸災害の可能性があり、甚大な損害を被ることもある。

海岸工学が専門の柴山知也教授(創造理工学部 社会環境工学科)は、45年以上にわたって津波、高潮、高波による沿岸域の被災機構を、現地調査、数値予測、水理実験といった手法を用いて研究してきた。2004年のインド洋津波、2011年の東北地方太平洋沖地震津波、2018年のパル湾津波とスンダ海峡津波(ともにインドネシア)など、多くの災害で調査隊長を務め、現地の人と一緒に、実情に合わせたさまざまな対応策を立案している。

「台風が来たり、津波が押し寄せて来たとき、海岸から水があふれないようにすること、人が住んでいるところが海水に襲われて壊れないようにすること、そして、水の流れを予測して避難のための方策を準備しておくこと。これが、基本的な研究の目的です」

そう話す柴山教授が沿岸災害を研究するきっかけとなったのは、1959年の伊勢湾台風だ。高潮による甚大な被害をもたらし、全国の死者・行方不明者は約5000人。当時、幼い柴山少年が住んでいた東京にも強い風が吹き、隣家の瓦が自分の家まで飛んでくるなど、怖い思いをしたという。その経験から、津波や高潮など、海からの脅威にどう備えたらいいのか、大学生のころから考えるようになった。

国際的なチームで研究を進める

現在、注目している地域は、北極海の沿岸と西アフリカのガーナだ。北極圏では温暖化の影響で氷の領域が狭まっており、これまでは氷で守られていた海面で高潮や高波が発生、災害に対して備えのない海岸に押し寄せている。また、西アフリカの国々では、経済成長によって沿岸域の利用密度が急速に変化し、災害への脆弱性が高まっている。

「どちらも、非常に急激な変化をしつつある地域です。こうした地域で起こっていることを研究しながら、日本国内も含めて、他の地域への教訓を得ていかなければなりません」(柴山教授)

北極圏もガーナも、どちらも国際共同研究で、国内外の研究者と一緒に研究を進めている。そこでは、柴山教授がこれまで構築してきた国際的な沿岸災害研究ネットワークが力を発揮する。

日本は自然災害が多いために、災害に対する科学・技術が進んでいて、世界中から多くの若者が災害科学を学ぼうと日本に留学してくる。柴山研究室でも、これまでに育った33人の博士のうち25人が留学生。帰国後は、その多くが防災分野の大学教員や研究員を務め、現在、海外の13大学、日本の7大学に現職の教員がいる。ひとたび災害が起これば、そうした人たちとチームを組み、国際的なネットワークを形成して調査をすることになっている。

「災害というのは、局地で起こるものなので、その地域の背景がわからないと、どういう方策を立てるべきかがわかりません。そのため、日本のチームだけで研究するのは効率が悪い。国際的なチームを作り、調査を進めていくことが大切です」(柴山教授)

被害者“ゼロ”を目指して

2022年1月15日、トンガで海底火山が噴火し、日本にも津波が伝播してきたが、このときインドネシアのクラカトア火山噴火以来139年ぶりという珍しい現象が起こった。まず、火山の爆発によって大気中の圧力波(気圧の変動)が起こり、この伝播過程で発生した津波が、通常の津波よりも早く日本に到達。その後、火山噴火による通常の津波が海面を伝わってきた。つまり、2つの異なる現象が連続して起こったのだ。

このときは運よく、干潮の時間帯に津波が到達したが、もし満潮の時間帯だったら、津波が海岸線を超えて陸上に氾濫した事態も考えられる。柴山教授は「これまでの経験とは異なる災害がまだあるのではないか、ということも含めて検討しています」と話す。

柴山教授が最終的に目指すのは、津波、高潮、高波による被害者を“ゼロ”にすることだ。そのために必要な減災のシナリオは地域ごとに異なり、日本全体を見渡して「これである」ということはできない。

地域の事情をきちんとくみ取った減災シナリオを作るためには、数値シミュレーションの結果や温暖化後の将来予測、合理的な避難方法といった検討が欠かせない。柴山教授はこれからも、こうした材料を研究のアウトプットにして、地方自治体の担当者や地域住民とともに有事に備えていくつもりだ。

プロフィール

柴山知也 教授(創造理工学部 社会環境工学科)

しばやま・ともや/1953年生まれ。77年東京大学工学部土木工学科卒、79年同大学院工学系研究科修士課程修了。その後、東京大学工学博士を取得、 東京大学助教授、横浜国立大学教授などを経て、09年早稲田大学理工学術院教授。専門は海岸工学、沿岸域の防災。

所属学会
日本沿岸域学会(現在は会長)、土木学会、日本海洋工学会、米国土木学会(American Society of Civil Engineers)

Drawn to Coastal Engineering by Typhoon Vera in 1959

Coastal areas have a lot of flat topography, and are good places for people to live. At the same time however, they can suffer serious damage from coastal disasters such as tsunamis, storm surges, and high waves.

For more than 45 years, coastal engineering specialist Professor Tomoya Shibayama (Department of Civil and Environmental Engineering, School of Creative Science and Engineering) has been researching the mechanisms by which these disasters strike coastal areas, employing methods such as field studies, numerical predictions, and hydraulic experiments to do so. He has headed the investigation teams for numerous disasters, including the 2004 Indian Ocean and 2011 Tohoku tsunami, and the 2018 Palu Bay and Sunda Strait tsunamis (both in Indonesia). In this capacity, he works with local people to devise a variety of countermeasures tailored to the situation.

Prof. Shibayama: “The basic aim of the research is to avert disaster when a typhoon or tsunami strikes by preventing seawater from flooding in from the coast and damaging people’s homes, and by predicting how the water will flow and preparing evacuation measures accordingly.”

Prof. Shibayama’s interest in coastal disasters was triggered by Typhoon Vera, which struck Japan’s Ise Bay in 1959. The resulting storm surge caused catastrophic damage, and left a nationwide toll of some 5,000 people dead or missing. A young boy living in Tokyo at the time, Prof. Shibayama says the winds were terrifying there as well—strong enough even to lift the tiles off his neighbors’ houses and blow them all the way over to his. Remembering that experience, as a university student, he began to think about how to prepare for threats from the sea like tsunamis and storm surges.

Pursuing Research in an International Team

The regions he is currently focusing on are the Arctic Sea coast and Ghana in West Africa. In the Arctic, global warming is causing the ice to shrink in area. Consequently, sea surfaces that had previously been covered by it are now producing storm surges and high waves, and these are striking coasts that are unprepared for such disasters. Then there are the West African countries, where economic growth has rapidly changed the density of coastal use, increasing the vulnerability to disasters.

Prof. Shibayama: “Both regions are undergoing very rapid changes. While studying what’s happening in these regions, we must learn lessons from others as well, including Japan.”

Prof. Shibayama is studying both the Arctic and Ghana as part of an international joint effort together with researchers both in Japan and abroad. In this connection, the international coastal disaster research network he has built up is proving to be a powerful asset.

Being very prone to natural disasters, Japan has made enormous strides in science and technology to counter them, and many young people head there from all over the world to study disaster science. This is also true of Shibayama Lab., where 25 of the 33 doctoral graduates it has produced to date were international students. After returning to their own countries, many of them become faculty members and researchers in the field of disaster prevention: Shibayama Lab. alumni are currently serving as faculty in 13 universities overseas and seven in Japan. When a disaster occurs, they and similar experts team up and form an international network to investigate it.

Prof. Shibayama: “Disasters are local events, so unless we understand the region’s background, we won’t know what kinds of measures to take. That means it would be inefficient to study them through Japanese teams alone. It’s important to form international teams to investigate them.”

Aiming for Zero Victims

On January 15, 2022, a volcano erupted on the seabed around Tonga, and the resulting tsunami even reached Japan. However, the event was accompanied by a rare phenomenon that had not been seen since the eruption of Krakatoa in Indonesia 139 years before. First, the volcanic explosion caused pressure waves (pressure fluctuations) in the atmosphere, and their propagation produced a tsunami that reached Japan faster than the usual one caused by such an undersea eruption. The usual tsunami then propagated across the sea. In other words, two different phenomena occurred in succession.

Luckily, the tsunamis arrived when the tide was out. Had it been in, they could have breached the coastline and reached inland. Prof. Shibayama: “We’re also investigating whether there are more examples of disasters that differ from past experience.”

Prof. Shibayama’s ultimate goal is for there to be zero victims of tsunamis, storm surges, and high waves. The disaster reduction scenarios required to achieve that will be different for each region, with no single one alone being right for the whole of Japan.

In order to create disaster reduction scenarios that take full account of the situation in their region, it will be essential to examine factors such as the results of numerical simulations, predictions about the future post-global warming, and reasonable evacuation methods. Prof. Shibayama will continue to produce materials such as these through his research, and prepare for disasters together with local government officials and residents.

Profile

Professor Tomoya Shibayama
Department of Civil and Environmental Engineering, School of Creative Science and Engineering

Born in 1953, Prof. Shibayama obtained a bachelor’s degree and a master’s degree in civil engineering from the University of Tokyo, receiving them in 1977 and 1979, respectively. He stayed on at the University of Tokyo to receive a doctorate in engineering, then went on to become an associate professor there, then a professor at Yokohama National University. He became a professor at Waseda University’s Faculty of Science and Engineering in 2009. He specializes in coastal engineering and coastal disaster prevention.

Academic affiliations:
Japanese Association for Coastal Zone Studies (he is currently the president); Japan Society of Civil Engineers; American Society of Civil Engineers

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