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第14回 
マイアミ大学滞在記

水域環境領域 主任研究員
吉井 匠

2018年1月29日

 沿岸域に大規模発電所が立地する日本において、発電所周辺海域における波浪・流れ・水質環境を把握することは発電所の建設・運用において非常に重要です。さらに、近年は洋上風力発電所などの建設により発電所立地地点が多様化しており、より広域の海域場を把握する必要が生じています。このような問題に対応するため、2016年12月より1年間、先進的な衛星観測技術を有するマイアミ大学に客員研究員として滞在し、マイクロ波を用いた衛星観測やXバンドレーダーを用いた海洋観測について技術習得を行いました。滞在先のマイアミの状況と大学での取り組みについて報告します。

1)フロリダ州マイアミ

 マイアミと聞くと、常夏の美しいビーチを想像する人が多いと思います。実際、マイアミは世界有数の観光地であり、一年中多くの観光客が訪れています。温暖な気候のため別荘を有している富裕層も多く、港にはたくさんの豪華なボートが並んでいます(図1左)。一方、マイアミは多くの南米諸国から移民を受け入れている街でもあります。住民の70%程度がラテン系であり、街中で最も使われている言語はスペイン語になります。英語はあくまでも公用語であり、行政機関、スーパーでも主にスペイン語が使われています。そのため、アメリカおいても少し特殊な街になります。

 フロリダ州(特に南部)には日本のような山も、丘も、川もありません。平均標高はわずか約30cmであり、見渡す限り平地が続いています。車のサイドブレーキを一度も使用したことがないと言う人もいるほど坂がありません。国立公園のEvergladesに代表されるように、フロリダ半島のほとんどは湿地です。この湿地を時速1mという非常にゆっくりとした速度で水が流れています。つまり、半島自体が巨大な川になっています。そのため、どこにでもアリゲーターがいる可能性があり(図1右)、遊泳可能エリア以外で水辺に近づくのは非常に危険です。

 日系企業の進出が少ないこともあり、マイアミに在住する日本人は非常に少なく、街中で偶然遭遇することもほとんどありません。ところが、こちらでは日本食の人気が非常に高く、日本料理店は至る所にあります。また、一般的なスーパーにもアジア食品コーナーがありますし、アジア食品の専門店も数店舗あります。そのため食材の入手に困ることはありません。現在は治安も回復していることから、日本人にも非常に生活しやすい街だと思います。

図1 豪華なボートとダウンタウン(左)とEvergladesで見かけたアリゲーター(右)

2)ハリケーンIrmaに学ぶ災害への考え方

 日本でも報道があったかと思いますが、2017年9月10日にカテゴリー4のハリケーンIrmaがフロリダ半島を直撃しました。フロリダ州はハリケーンが毎年のように通過していますが、この規模が来襲するのは13年ぶりということです。

 こちらのハリケーン対応で驚いたのは、到達の数日前から大学や商店が閉鎖になり、ハリケーンへの事前対策に時間が当てられるということです。大学からはフロリダ半島外への避難指示が出され、実際、知人の多くが他の州に避難しました。一方、災害に備えて州内外から復旧用工事車両が事前にマイアミに集まります。街に滞在する場合、停電と断水に備え3週間程度の食料を備蓄する必要があるため、商店から食料品がなくなります。また、ホームセンターでも家屋・店舗の窓や扉用のシェルター資材、発電機、木炭が早々になくなっていました。ハリケーン到達前々日には多くの家屋・店舗にシェルターが設置されて住民の大半が避難するため、街はゴーストタウンのように静まりかえることになります(図2左)。

 標高がほとんどないため、高潮がハリケーンの最大のリスクになります。幸いにも、Irmaはフロリダ半島の西側を通過したため、東側に位置するマイアミは直前の予報ほどの被害はなく、高潮は海岸付近の一部にしか影響を及ぼしませんでした。しかし、強風による倒木(図2右)のため街中で停電が発生し、多くの信号機が消灯する状態が続きました。ただ、こちらの人は停電することを想定していたためか、比較的パニックは少ないようでした。事前にフロリダに多くの工事車両が集められたこともあり、1週間程度で街の主要なライフラインは復旧し、それとともに避難していた方々も街に帰ってきました。ただ、倒木などにより大量のゴミが発生し、これらの清掃には2ヶ月以上を要しました。

 災害には事前予測できるものと、できないものがあるため、一概に今回のハリケーンへの対応を日本の全ての災害に当てはめることはできません。ただ、今日の日本では、巨大台風来襲時でも停電に備えるということはほとんどありませんし、災害が生じる直前まで避難指示も出ません。アメリカでこれほど事前対策(早期避難、食料備蓄)に力を入れている状況は、一見すると、行政や公共サービスを信頼していないようにも見えます。しかし、避難した友人が述べた、『残って対策するよりも、避難するほうが簡単じゃないか』という意見からは、まさにアメリカらしい合理的発想を垣間見たような気がします。

図2 ハリケーン来襲直前の商店の状況(左)とハリケーン通過後の倒木(右)

3)リモートセンシング技術と活用

 前述したようにフロリダ州はハリケーンによる脅威にさらされています。そのため、マイアミ大学ではハリケーンに関する研究が盛んであり、中でも衛星リモートセンシング技術は専門の研究所を有するなど力を入れています。衛星リモートセンシングはハリケーン(日本では台風)などのような洋上での船等による直接観測が難しい現象に対してもデータを取得することができます。ハリケーン直下における海域の風速場や表層流動場などは、リモートセンシングでの観測でしか得られない貴重な情報です。このような観測情報は沿岸域の発電所や、特に定常観測が難しい洋上風力発電などの安定的な運用に役立てることが可能です。また、観測衛星が打ち上げられてからすでに10年以上が経過し、多くの観測データが蓄積されているため、過去の観測データを再分析することが可能であるというメリットもあります。

 ただし、衛星観測は測定毎の時間間隔が長く、瞬間的な測定となるため、平均値などの統計量を把握できないというデメリットもあります。このようなデメリットを補うために、マイアミ大学ではHFレーダーやXバンドレーダーという定常観測ができる装置についても研究を進めています。このような陸上設置型レーダーは観測地点が限定されてしまうという問題もありますが、長期観測が可能であるため、現象の発生頻度の把握や、構造物の設計に必要な統計量の算出には適しています。近年では、汎用的かつ安価な観測機器も多く、機動的に観測できるということから、船舶用Xバンドレーダーを活用した観測の研究が進められています(図3)。陸上設置型レーダーより解像度が高いことから、発電所周辺の海域流動をより詳細に観測に寄与することが期待されています。

 規模やルートが不明なハリケーンのような災害に備えるためには、複数の観測手法を有しておくことが非常に重要です。今後当所では、これらの先端のリモートセンシング技術の日本沿岸域での適用性検証を進め、対象とする地点・現象に対して既存の観測データとの組み合わせ方について検討していく予定です。このような先端技術の活用は現象の正確な把握だけでなく、コストの低減にも貢献できるものと考えています。

図3 マイアミ大学の観測船。最も高い位置に装着されているのがXバンドレーダー

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