[U-09] 気象津波の発生を伴ったトンガ海底火山噴火

[U09-03] 三角波で近似した気圧波による2022年トンガ噴火津波のシミュレーション

*馬場 俊孝¹、村田 一城²、石峯 康浩³、戎崎 俊一⁴ (1.徳島大学大学院産業理工学研究部、2.港湾空港技術研究所、3.山梨県富士山科学研究所、4.理化学研究所)

キーワード：2022年トンガ噴火、津波、ラム波

2022年1月15日4時頃（UTC），トンガのフンガ・トンガ－フンガ・ハアパイ火山が大規模噴火した．この噴火によって津波が発生し，その津波は火山周辺だけでなく太平洋の各検潮所でも記録された．日本では津波の波速から推定されるよりも４時間ほど早く潮位変動が始まり，高いところでは津波の高さが1mを超え，漁船転覆の被害も発生した．津波の襲来は夜間だったが，もし，海水浴シーズンの昼間にこの津波が襲来していたら，被害はより大きくなっていただろう．津波の到達と同時に気圧の変動が広く観測されており気象津波だったとみられる．本研究では気圧変動を線形長波式の運動の式に入力して，有限差分法を用いて津波を計算した．津波計算には太平洋全体を対象とし実地形を用いた．地形ネスティングにより地形分解能を太平洋全体の3分角から検潮所付近の20/9秒角まで向上させた．津波波形の比較には，花咲，宮古，鮎川，小名浜，御前崎，室戸，奄美，父島の検潮記録を用いた．気圧波は火山から円環状に広がり，円環の上での音波エネルギーの総量は保存されるとした．つまり，気圧変動は噴火点から1/sqrt(sin(R/A))で減衰する．Rは噴火点から任意の点までの大円距離，Aは地球半径である．日本で観測した気圧計データから，音速で伝播するラム波が引き起こしたと考えられる気圧変動のピーク値と変動時間を読み取り三角形で近似し，全音波エネルギーを計算するとE=1.1～2.2 x 10¹⁶ Jが得られた．本解析では，大船渡での気圧変動をよく説明するE=2.16 x 10¹⁶ J，三角波の時間幅1620秒，伝播速度315m/sを採用した．この時の大船渡での気圧変動のピーク値はおよそ2hPaである．数値計算結果は，花咲，宮古で記録された津波の到着および振幅，周期をほぼ再現した．小名浜，御前崎，室戸，奄美，父島においては津波の到着から数サイクル（１時間程度の記録）の波形は良く再現できているが，その後（噴火から10～12時間後）に現れる大振幅のシグナルを再現できなかった．噴火に伴う山体崩壊で励起された津波は，ナウルなどの波源近傍で観測されなかったため日本への影響は小さいと思われる．たとえ，噴火に伴う山体崩壊で励起された津波があったとしても，津波走時の観点からこの大振幅の後に到着するはずである．このため，噴火から10～12時間後に現れる大振幅のシグナルに関しては伝播速度が音速よりも遅い大気重力波等の影響を考慮する必要があると考えられる．

気圧データは日本気象協会から，検潮データは気象庁から提供いただきました．本研究はJSPS科研費19H02409の助成，および，東京大学地震研究所共同利用(2021-S-B101)の援助をうけました．津波計算には東京大学情報基盤センターのOakforest-PACS スーパーコンピュータシステムを利用させていただきました．記して感謝いたします．