水害から人を守る

昨今の大規模水害に対する課題は？

現在、ダムの治水機能をフル活用できていない最大の理由は、台風や豪雨の降水予測の精度にあります。台風や豪雨に備えて、ダムの水を事前に放流しておくためには、「いつ」「どこで」「どれくらいの量」の降水があるかを、高精度で予測する必要があります。事前に放流したものの、降水量が予測を下回った場合、利水や発電に大きな影響を及ぼしてしまいます。中でも「どこで」という位置の予測が重要です。雨が河川の流域内で降るか、流域外で降るかによって、ダムへの貯水量は大きく異なってくるからです。ところが、これまでは降水“量”の予測が中心で、“どこで”というピンポイントの降水位置の予測はあまり進んでいませんでした。そこで私は、降水位置の予測精度を高めるための研究に注力しています。

洪水リスクは、雨が河川流域外で降るか（左）、流域内で降るか（右）で大きく異なるため、瀬戸助教は、降水位置の予測精度を高める研究を進めている。

厳島瀬戸先生がおっしゃるように、日本では明治時代以降、主にダムや連続堤防を整備することで、水害に備えてきました。それにより、昔に比べて、浸水頻度や洪水時の氾濫範囲は確実に減っています。また、河川が氾濫した際に浸水する可能性の高い低地のことを「氾濫原」といいますが、ダムや堤防のおかげで、我々は、以前であれば洪水が頻繁に発生するため、住めなかった氾濫原のような場所にも住むことができるようになりました。しかし、それは良い面ばかりではありません。想定を超える大規模水害に対しては、かえってリスクが高まっているからです。また、水害の被災者が減ったことで、水害に対する危機意識も薄れていきました。周囲に被災者がほとんどいないため、水害経験の伝承もされなくなってきています。

気象予測に雲の情報をプラス！

—まずは瀬戸先生から、詳しい研究内容を聞かせて下さい。

瀬戸私が降水位置の予測精度を高めるために行っていることは、人工衛星を使った「雲水量（くもみずりょう）」の観測と、それによるコンピュータシミュレーションの精度の向上です。「雲水量」とは、雲の中に含まれる水の量のことです。

気象予測の基となるデータに、「大気場」があります。大気場とは風速、気温、気圧のことです。大気場の状態の不安定性に応じて大気の運動が生じ、雲が形成されて発達し、雨が降ります。気象予測には、「気象モデル」と呼ばれる数値モデルが使われていますが、従来の気象モデルでは、大気場と降水の再現性が着目され、その間の雲はあまり重視されてきませんでした。そのため、雲が含む水量を、モデルがどの程度正確に表現しているのかはほとんどわかっていません。また、それを正確に観測する手段も限られていました。

従来の気象モデルは「大気場」と「降水」の再現性が重視されてきたが、
瀬戸助教は、それらをつなぐ「雲」の水分量の精度に着目。

—雲水量の観測がむずかしい理由を教えて下さい。

瀬戸普段空を眺めているとわかるように、雲は非常に不均一に分布しています。そのため、雲水量の分布を知るためには、ある一か所や、一時点だけでなく、できるだけ広範囲に、かつ頻繁に観測する必要があります。そのため、雲水量の観測には人工衛星を使った方法が適しています。最も広く行われているのは「受動的衛星マイクロ波観測」と呼ばれる方法で、人工衛星で雲から放射されるマイクロ波を受信することで、水分量を推定するものです。しかしながら、雲の中には、大小さまざまな雲粒や雨粒、氷、雪が混在し、複雑に分布していますので、衛星でそれらを推定することは容易ではありません。それに加えて、特に私たちの住む陸域の雲水量の観測には大きな障壁があります。マイクロ波は、雲の下にある地表面からも放射されています。海上の場合はある程度、均一ですが、陸地の場合は、森や都市もあれば河川もあり、地表面の温度も水分量も不均一ですので、陸面からのマイクロ波の放射が雲からのシグナルをかき乱してしまいます。そのため陸域の雲水量を高精度に観測するには、陸面の状態がよく分からないといけないのです。これには、それなりの技術が必要で簡単なことではありません。「陸と雲を、同時にきちんと測る」、この点が私の研究で特に注力している部分です。

数時間～数日程度の短期の気象予測では、気象モデルに与える初期値によって予測精度が大きく異なってきます。その初期値に人工衛星による雲水量の観測データを入力することで、降水位置を高精度で予測しようというのが、私のアプローチです。現在のところ、予測した降水位置と実際の降水位置がほぼ一致しているので、今後は降水位置の精度を保ったまま、予測のリードタイムを延ばすことを目指して、精度の向上に努めていきます。

雲水量の観測を活用した予測。実際の降水の状況（左）。雲の情報がない場合（中央上）では、予測されなかった降水を予測した（右上）。従来の現業予測モデル（中央下）では、位置がずれて予測されていた豪雨を適切な位置で予測した（右下）。

洪水を水害にしない治水対策

—次に、厳島先生の詳しい研究内容を聞かせて下さい。

厳島そもそも洪水と水害という言葉は混同されがちですが、洪水とは大雨により河川から水が溢れる自然現象のことで、それによる被害が水害です。重要なことは、洪水を水害にしないということです。

明治時代以降の近代的な治水対策により、氾濫原の浸水頻度が減少したことで、土地の利用が大きく変わり、氾濫原に構築されていた治水システムは消失の過程にあります。それによって、逆に、大規模水害時の被災ポテンシャルが高まっている地域があります。私は、過去の地形図や航空写真、文献を用いて、消失してしまった治水構造物や土地利用の変化について調査しました。

平野に分布する地形の持つ性質・条件（地盤の高さや土質など）を示した「治水地形分類図」。土地の標高や過去の洪水の様子を知ることができる。オレンジ色は標高の高い台地、黄色は河川によって運ばれてきた土砂が河岸に盛り上がってできたやや高めの自然堤防、水色は洪水時に浸水する氾濫原、緑色は常に水たまりができやすい後背湿地、青色は昔、河川が流れていた旧河道を示す。
ある駅前の土地利用を表した治水地形分類図について、1904年のものと2007年のものを比較。すると、1904年では、市街地は台地に集中しており、洪水が発生しやすい氾濫原や後背湿地は基本的に荒れ地や田んぼで人は住んでいないが、2007年には、氾濫原や後背湿地を含め、全ての地形で開発が進んでいることがわかる。（国土地理院治水地形分類図を基に作成）

—古い治水構造物には先人の知恵が詰まっているのですね。まさに温故知新ですね。

厳島はい。これらの研究結果を踏まえ、現在整備が進められている堤防やダムといった河川整備を補完する技術として、歴史的な治水システムをうまく組み合わせることで、氾濫原における大規模水害の被害を低減できるのではないかと考えています。

加えて、氾濫することを許容する水害対策は、環境問題と水害問題の両方を解決できるのではないかとも思っています。日本では、氾濫環境に適応した生物が多く存在していますが、氾濫原の浸水頻度が減少した現在では絶滅の危機に瀕している生物も多くみられます。ナマズやフナなどは、洪水時に河川から水田等に利用されていた後背湿地や旧河道に侵入し、そこで産卵していたのです。現在のように、連続堤防により氾濫原と河川を完全に分断してしまうと、そういった河川の生息場が減少し、生き物が減ってしまうのです。したがって、自然や生態系を維持する上でも、旧河道や後背湿地を洪水の貯留空間として活用することや、浸水許容の治水対策を行うことは有意義だと考えています。

河川改修、圃場整備、宅地開発により、氾濫原と河川の連続性が分断されることで氾濫原生態系が消滅。

研究を始めたきっかけ

—研究を始められたきっかけを聞かせて下さい。

私たちにできることを考えよう

—最後に、今後起こるかもしれない水害に、私たち一人ひとりがどのような対策を講じたらよいかアドバイスをお願いします。

瀬戸まずは、自分の身に起こりうる危険を洗いざらい考えておくことが大切です。これは平時にしかできないことですので、すぐにでも始めましょう。具体的には、ハザードマップを見て、現在、自分が住んでいるところがどれくらい浸水するリスクがあるのかを確認するとよいでしょう。私は多摩川の近くに住んでいるのですが、昨年の台風19号のときも、ハザードマップを見て、自分が住んでいる場所が浸水する可能性の有無を確認していたので、慌てずにすみました。ハザードマップから、自分が住んでいる地域が水害リスクが高い地域だとわかったら、早めに避難することが大事です。一方、土砂災害に関しては、ハザードマップの危険エリアは広範囲にわたりますし、いつどこで発生するかわからないので、むずかしい判断を強いられますが、とにかく、自分が住んでいる地域がどういうところかを知っておくことが、災害対策の第一歩です。もう一点重要なことは気象庁等からの予報や警報情報をタイムリーに把握することです。先ほど述べたように、降水の位置など、細かいスケールでは精度が十分ではないとはいえ、近年、予報の精度は著しく向上してきています。これまでの自身の経験から何となく大丈夫だろうと判断するのではなく、予報に基づく警報や注意報に対してきちんと対応することが自分を守ることにつながります。

厳島私も、まずは自分が住んでいる地域に興味を持つことがすごく大事だと思っています。例えば、地名は過去の災害の歴史を反映していると言われていますので、自分が住んでいる地域の歴史を調べてみるのも対策を立てる参考になると思います。
また、私は多摩川に注ぐ五反田川の近くに住んでいるのですが、五反田川はコンクリート張りの典型的な都市の河川です。ところが、先日、そんな五反田川でカワセミを見つけて、非常にうれしくなりました。皆さんも、野鳥や魚の観察など、日頃から、自分が住んでいる地域の河川の自然環境にも少しでも興味をもっていただきたいと思います。