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2011年4月25日 (月)

津波の定常波

●3月11日でした、テレビで「大津波警報」中のあちこちの海岸を写していました。
アナウンサーとともに、東京大学地震研究所の都司(つじ)嘉宣准教授(波浪力学)がコメントしていました。
そのコメントの中で、一回だけでしたが「大陸棚の縁で津波が自由端反射をして戻ってきて、定常波ができて繰り返し繰り返し襲ってくることがありうる」というような内容のコメントをしておられました。
その瞬間、あっ、そうか、そうなんだ、と私の脳内に理解が走ったのでした。

●波というものは速度の変わる所で屈折したり反射したりします。
津波の場合、水深10mで速さ36km/h,100mで110km/h,500mで250km/hといわれます。
海岸から沖合へいくとき、海底は比較的なだらかに深くなっていきますが、あるところで急に崖のように急に深くなります。法律的なことではなく、海底地形として、こういう急に深くなるところまでが今いうところの大陸棚です。
そこでは津波の速さが急に変わるわけです。こういうところで波は屈折したり反射するのです。
{普通の夏の普通の丸く湾曲してへこんだ遠浅海岸に波が打ち寄せるところを考えてください。
沖合では直線的に平行な波が、打ち寄せる時には海岸の形に丸く沿って打ち寄せてきますね。
先に浅いところに達した波の速さが落ち、深いところは速く進む。
結果として、波が海底の深さ変化によって屈折して海岸の形に並行になるのです。あれは波の屈折なんですね。}

陸地へ押し寄せた津波が引き、沖合へ戻って行った時、東の太平洋の方は完全に開放されていてそのまま津波は去っていくのだろうと、今まで私は漠然と考えていました。何せオープンなんだから。
ところが、大陸棚の縁まで来た津波はそこで「自由端反射」をしてまた陸地の方へ引き返してくる可能性があるというわけです。その波と、津波の第2波3波などが重なりあって、一定の振動数で振動する「定常波」になって日本の沿岸に繰り返し押し寄せてくる可能性があるのですね。
大陸棚の縁に囲まれた容器の中に日本列島があって、その容器の中で、容器の大きさに合った定常波が立って、日本列島を襲い続けるということです。
こういう考え方があり得たのか、と都司先生の言葉を聞きながら、ドキッとしてしまいました。
一瞬で理解してしまった。

●その後、現在に至るまで、この自由端反射、定常波のことはもう聞くことはありません。
ところが、4月21日の朝日新聞の科学欄に「7波の津波、三陸沿岸襲う」という見出しの記事があって、そのグラフが掲載されていました。
港湾空港技術研究所のサイトにあるオリジナルの図がこれです。
Fig01

そして解説として

津波の峰の高さは、第1波が突出して高く、第2~7波において徐々に低くなった。第4~7波は第1~3波とは異なる形状で50分程度の周期の波が繰り返されている。

とありました。
これって「周期50分の定常波」じゃないですか?
やっぱりそうなんだ、と確信を深めました。
4~7波へと減衰しては行きますがかなり高い波高を維持していますね。これは怖い。
午後3時頃の第1波に始まって、第7波の終わりが午後9時ころです。長いですね。こんな長い時間持続するということは知られていなかったのではないでしょうか。

海底が一回ドンと持ちあがっただけでも、いくつかの津波が起きることは分かります。そこへ大陸棚の縁で反射して戻ってくる津波が重なって定常波になり、長く持続する大津波になるということがあるんですね。
そういうことって、もっとちゃんと知らせてもらったほうがいいなぁ。
理解した知識は「生きる力」になる。
津波は引き波があって押し寄せてきて、2回3回と繰り返される、という単純な図式だけじゃないようですものね。

●この津波の第1波の詳しい波形も掲載されていました。
Fig02

第1波の波形を詳しく見ると、地震発生から15分後の15時01分から約6分間で2m程度上昇した後に、続く約4分間でさらに4m以上も急激に上昇した。この波形情報は、 今回の津波の発生メカニズムを究明する重要な手がかりになると思われる。

とありました。
こういう基本情報を分かりやすく広く伝えてほしいものです。
「分からない」ということは怖い、闇雲に怖い。
現在「放射能」というあいまいな表現のために、こういう「分からないことの怖さ」が広がっているように思います。
津波に関しても、そのメカニズムや実態をきちっと知らせるべきですね。
研究機関と報道機関の責務です。
理解するのは私たちの責務です。
そうして、「強い生きる力」を子孫へ伝えていかなければならないと思います。

●自由端反射とか定常波についての簡単な解説は後ほどまた試みるつもりです。

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