津波情報提供方法および津波情報提供システム
【課題】津波を検知した場合、迅速に且つ段階的に最適な津波警戒情報を提供し得る方法を提供する。
【解決手段】沖合海面計測器21により計測された海面変位データを津波解析センター23に送り、ここで波の周波数成分を抽出し、この抽出された周波数成分における波の高さが所定の閾値を超えたときに津波であると判断し、周波数成分の９０度位相における波高から津波の大きさを予測し、これら判断および予測時点で、津波の発生および津波の大きさを津波情報として出力するようになし、さらに９０度位相までの到達時間から津波の周期を予測し、この予測周期を津波情報として出力するようになし、そして上記出力された津波情報をデータ配信センター４を介して避難対象地域の自治体６などに提供するもので、住民に、迅速に且つ段階的に最適な津波警戒情報を発することができる。
【解決手段】沖合海面計測器21により計測された海面変位データを津波解析センター23に送り、ここで波の周波数成分を抽出し、この抽出された周波数成分における波の高さが所定の閾値を超えたときに津波であると判断し、周波数成分の９０度位相における波高から津波の大きさを予測し、これら判断および予測時点で、津波の発生および津波の大きさを津波情報として出力するようになし、さらに９０度位相までの到達時間から津波の周期を予測し、この予測周期を津波情報として出力するようになし、そして上記出力された津波情報をデータ配信センター４を介して避難対象地域の自治体６などに提供するもので、住民に、迅速に且つ段階的に最適な津波警戒情報を発することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海面の変位を計測して得られた津波情報を防災用として該当地域に提供し得る津波情報提供方法および津波情報提供システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、海面の変位量から津波成分を抽出して津波を検知する装置として、ＧＰＳ受信器をブイに搭載して津波を検知するＧＰＳ津波計が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
そして、このＧＰＳ津波計については、高精度計測技術が適用可能な沿岸からできるだけ遠方の海域に設置しておき、津波をできるだけ早い時点で検知して、住民を安全に避難させ得るように考慮されている。
【特許文献１】特開２００１−１４７２６３
【特許文献２】特開２００１−２８１３２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、津波を検知する目的は、沿岸地域への避難勧告などの津波警戒情報を発し、住民を安全に避難させることにあるが、津波が検知された場合、住民に、どの時期に且つどのような津波警戒情報を発信すべきかの具体的な提案がなされていない。
【０００５】
そこで、本発明は、津波を検知した場合、迅速に且つ段階的に最適な津波警戒情報を提供し得る津波情報提供方法および津波情報提供システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る津波情報提供方法は、
沖合いに設置された沖合海面計測器により計測された海面変位データから波の周波数成分を抽出するステップと、
この抽出された周波数成分における波の高さの絶対値が所定の閾値を超えたときに津波であると認識する第１認識ステップと、
上記周波数成分の９０度位相における波高データから津波の大きさを認識する第２認識ステップとを具備し、
且つ上記第１および第２認識ステップの各認識時点にて、津波の発生および津波の大きさを津波情報として出力する方法である。
【０００７】
また、請求項２に係る津波情報提供方法は、請求項１に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップにおいて、
０度から９０度位相までの到達時間を認識するとともに、当該到達時間に基づき津波の周期を予測し、
この津波の予測周期を津波情報として出力する方法である。
【０００８】
また、請求項３に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法において、
０度から３６０度位相までの到達時間を認識する第３認識ステップを具備し、
且つ当該第３認識ステップの認識時点にて、その到達時間である津波の実測周期を津波情報として出力する方法である。
【０００９】
また、請求項４に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
且つこの海面変位量予測ステップによる予測時点にて、その予測高さを津波情報として出力する方法である。
【００１０】
また、請求項５に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線付近に設置された海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正する方法である。
【００１１】
また、請求項６に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線と沖合海面計測器との中間位置に設置された中間海面計測器にて得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正する方法である。
【００１２】
さらに、本発明の請求項７に係る津波情報提供システムは、
沖合海面計測器および海岸線海面計測器からの海面変位データを入力して津波を解析するための津波解析センターと、この津波解析センターで得られた津波情報を受け取り情報活用機関などに配信するためのデータ配信センターとが具備され、
上記津波解析センターに、
上記海面変位データから波の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、
この周波数成分抽出部で抽出された波の高さと予め設定された閾値とを比較するとともに、波の高さが閾値を超えている場合に、津波を検知した旨の津波情報を出力する波高比較部と、
この波高比較部で津波と判断された場合にその周波数成分を入力して９０度位相値を検出し、その波高の絶対値から津波の大きさを求めるとともに０〜９０度位相までの到達時間を検出して津波の予測周期を求めるための１／４周期検出部と、
この１／４周期検出部で検出された予測周期を入力して予め沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じて設けられて海底地形から波高を求めるための応答関数を選択する応答関数選択部と、
この応答関数選択部で選択された応答関数に基づき当該津波による海岸線での最大海面変位量を求めて津波の高さを予測するとともにこの予測高さを津波情報として出力する海面変位量予測部と、
上記周波数成分からさらに０〜３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出する津波周期検出部とが具備されたものである。
【００１３】
また、請求項８に係る津波情報提供システムは、請求項７に記載の津波情報提供システムの津波解析センターに、
津波周期検出部で検出された実測周期と１／４周期検出部で求められた予測周期とを入力して選択された応答関数以外に上記実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更の指示を出力する応答関数変更指示部と、
海面変位量予測部で得られた津波の予測高さと海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さとを入力して両者を比較するとともにこの比較結果に応じて応答関数を補正する応答関数補正部とが、
さらに具備されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記請求項１の構成によると、第１認識ステップにより津波発生の情報をいち早く防災機関などの津波情報活用機関に提供し得るので、住民を早期に避難させることができる。また、第２認識ステップにより、９０度位相における早い時期に、津波の大きさを予測することができるので、津波情報活用機関は、ハザードマップを参照して、どの程度の避難を行えばよいかなどの目安を早期に得ることができる。すなわち、津波の情報活用機関などから、住民に、迅速且つ段階的に適切な津波警戒情報を発することができる。
【００１５】
また、請求項２の構成によると、第２認識ステップにおける９０度位相までの到達時間にて津波周期を予測するようにしているので、全体周期（１周期分）を計測する場合よりも、迅速に、津波の海岸線への到達時刻を求めて、精度が良い津波情報を提供することができる。
【００１６】
また、請求項４の構成によると、海底地形に応じて波高を求め得る応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測するとともに、この予測高さを津波情報として出力するようにしたので、防災機関などの津波情報活用機関ではハザードマップと照らし合わせてさらに具体的な避難指示を行うための情報を得ることができる。
【００１７】
また、請求項５の構成によると、予測周期に応じて用いた応答関数を、実測周期に基づき最適な応答関数に変更するようにしたので、次に到来する津波の予測精度を向上させることができるとともに、海岸線海面計測器にて求められた津波の実測高さに基づき応答関数を補正するようにしたので、応答関数の学習により、津波の高さの予測精度の向上を図ることができる。
【００１８】
また、請求項６の構成によると、海岸線での波高を用いると波形が崩れがちであるが、中間海面計測器により計測された海岸線と沖合との中間位置における綺麗な波形の高さを用いて応答関数を補正するようにしたので、応答関数による津波の大きさの予測精度の一層の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、請求項７および請求項８の構成によると、沖合いに設置された沖合海面計測器から海面変位データの周波数成分の高さから迅速に津波の発生を検知するとともに、９０度位相における波の高さおよびその到達時間により、津波の大きさおよび全体周期を予測し、これらの津波情報をデータ配信センターを介して防災機関などの津波情報活用機関に提供するようにしたので、住民に、迅速且つ段階的に適切な津波警戒情報を発することができる。
【００２０】
また、予測周期に基づき応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測するようにしているので、より、精度の良い津波警戒情報を提供することができる。
しかも、津波の実測周期に基づき応答関数を適正なものに変更するとともに、海岸線海面計測器または中間海面計測器で計測された津波の高さに基づき応答関数を補正するようにしているので、次に到来する津波の高さを精度良く予測して、防災機関などの津波情報活用機関に提供することができ、したがって精度の良い津波警戒情報を住民に発することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る津波情報提供方法および津波情報提供システムを、図面に基づき説明する。
【００２２】
まず、津波情報提供システムの全体構成について説明する。
この津波情報提供システムは、図１に示すように、沖合いの海面変位から津波の発生を検知するための津波計測システム１と、海岸に設置されて波の高さ（海面）を計測してこの津波計測システム１による津波の検知精度の向上を図るための海岸線海面計測器（オンサイト観測機器ともいう）２と、さらには沿岸における海象情報（波浪情報（波高、波向）も含む）を得るとともにこれらを津波計測システム１に供給してやはり津波の検知精度の向上に利用される波浪海象解析システム３と、これら各システム１，３により得られた情報を、情報活用機関である公的防災機関、例えば気象庁５、自治体６に、またはインターネットの公開用ホームページ（正確には、公開用サーバである）７に配信するためのデータ配信センター４とから構成されている。勿論、少なくもと、自治体６からは、これらの情報に基づき、住民に津波発生による避難勧告、避難指示などの各種の津波警戒情報が発せられる。
【００２３】
以下、津波情報提供システムについて説明するが、まず、波浪情報を提供する波浪海象解析システム３について説明し、次に、海岸線海面計測器２および本発明の要旨となる津波計測システム１について説明する。
【００２４】
上記波浪海象解析システム３は、潮位、波高、波向などを計測する海象計、波浪高さを計測する波高計などの沿岸観測機器１１と、この沿岸観測機器１１で計測された計測データを陸上の基地局１２を介して受け取り、所定の解析を行う波浪海象解析センター（波浪海象解析装置とも言える）１３とから構成されている。
【００２５】
上記海岸線海面計測器２としては、海岸線近傍のうち岸壁前面の波を計測し得る海底設置型の超音波式海面変位計や水圧計、または空中から海面に向けて設置された空中発射型超音波式潮位計、海岸線近傍のうち岸壁を乗り越えた波（越波）を計測する越波計（上下に配した複数の電極に電源が接続され、波が触れることにより流れる電気を検出して高さを計測するもの）が用いられる。また、海岸線近傍のうち主要港湾に設けられた検潮所には、井戸内のフロートの上下変動を記録するフース型検潮器が設置されており、この計測データを用いることもできる。これらの計測データ、すなわち実際に海岸線近傍に到達した波の高さデータ（時系列のデータ）が、上記津波計測システム１と波浪海象解析システム３とに渡されて、各システムでの解析精度の向上が図られる。
【００２６】
次に、上記津波計測システム１は、海岸線から比較的遠い沖合い（例えば、海岸から５０ｋｍ以遠の海域）に設置された沖合海面計測器２１と、この沖合海面計測器２１で計測された海面変位データを陸上の基地局２２を介して受け取り、所定の解析を行う津波解析センター（津波解析装置とも言える）２３とから構成されている（この津波解析センターについては、その設置場所はどこにあってもよく、例えば基地局、データ配信センターなどに設置してもよい）。
【００２７】
上記沖合海面計測器２１としては、例えばＧＰＳ津波計が用いられる。
このＧＰＳ津波計は、図２に示すように、所定海域の沖合いに係留されたブイ（浮体）２１ａと、このブイ２１ａに搭載されたＧＰＳ受信機２１ｂと、このＧＰＳ受信機２１ｂにて受信された時系列の計測データを陸上の基地局２２に送信するための無線通信装置２１ｃとから構成されている。このＧＰＳ津波計での計測データは、三次元座標位置データであるが、ここで、このデータからその時々の平均海面に対する海面変位量が求められて、この海面変位データが基地局２２に送信される。なお、三次元座標位置データを基地局２２に送信し、この基地局２２で海面変位量を求めるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記津波解析センター２３には、図３に示すように、基地局２２から送信された海面変位データ（以下、計測データという）を受信するデータ受信部（例えば、無線通信装置、データのバッファ部などからなる）３１と、このデータ受信部３１にて受信された計測データを入力して津波の周波数成分を取り出すデータ解析部３２と、このデータ解析部３２で取り出された周波数成分（例えば、波形データ）を入力して所定の津波情報、すなわち段階的な津波情報をデータ配信センター４に出力する津波情報出力部（データの送信形態に応じた出力機器が用いられる）３３とが具備されている。
【００２９】
そして、上記データ解析部３２は、図４に示すように、計測データから津波の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部４１と、この抽出された周波数成分データから平均海面（例えば、津波１周期程度のデータの移動平均値）に対する海面変位量が求められ、この海面変位量の高さの絶対値（波の高さデータ）と津波かどうかの判断を行うために予め設定された閾値と比較する波高比較部４２と、この波高比較部４２で閾値を超えて津波と判断された場合にその周波数成分の時系列高さデータを入力して９０度位相値を検出し、最大振幅値である極値（極大値または極小値）での海面変位量の絶対値［図５の（ａ）に示すように押し波の場合には波の頂上、（ｂ）に示すように引き波の場合には波の谷底の位置を示す］から津波の大きさ（規模）を求めるとともに０〜９０度位相まで（１／４周期分）の到達時間を検出し４倍して津波の全体周期（１周期）を予測して予測周期を得るための１／４周期検出部４３と、この１／４周期検出部４３で求められた予測周期を入力して予め計測に係る沖合海面計測器２１の設置位置に応じて且つ複数の津波周期および到来方向ごとに応じて設けられている応答関数を選択する（具体的には、予測周期と到来方向に最も近い津波周期に係る応答関数がデータベースの中から選択される）応答関数選択部４４と、この応答関数選択部４４で選択された応答関数と上記９０度位相における上記海面変位量に基づき当該津波による海岸線での最大海面変位量、つまり津波高さを予測する海面変位量予測部４５と、上記周波数成分からさらに０〜３６０度位相まで（１周期）の到達時間すなわち津波の実測周期を検出する津波周期検出部（１周期検出部とも言える）４６と、この津波周期検出部４６で検出された津波の実測周期および上記１／４周期検出部４３で求められた予測周期を入力して比較するとともにこの比較結果に基づき現在選択されている応答関数が適正であるか否かが判断され、そして現在の応答関数よりも実測周期に近い津波周期の応答関数が存在すると判断された場合には、この応答関数に変更する指示を出力する応答関数変更指示部４７と、上記海面変位量予測部４５で予測された予測津波高さと海岸線海面計測器２からの計測データを入力して両者を比較するとともにこの比較結果に基づき応答関数そのものを補正するための、所謂、学習機能を有する応答関数補正部４８とから構成されている。なお、津波と判断された後の平均海面に対する海面変位量（波の高さ）を津波高さと呼ぶものとし、この応答関数補正部４８にて補正を行う場合には、例えば予測地点における予測津波高さに対する実測津波高さ（例えば予測地点としての海岸線海面計測器２の計測データから求めたもの）の比が、予め設定された閾値と比較されて、閾値以上の場合に、応答関数に上記比が乗算され、当該応答関数が補正される。
【００３０】
そして、上記波高比較部４２から津波情報出力部３３を介して津波が発生した旨の津波情報（第１報）がデータ配信センター４に出力され、また１／４周期検出部４３から津波情報出力部３３を介して津波の大きさおよびその予測周期並びに応答関数に基づく津波の予測高さが津波情報（第２報）としてデータ配信センター４に出力され、さらに津波周期検出部４６から津波情報出力部３３を介して津波の実測周期が津波情報（第３報）としてデータ配信センター４に出力される。
【００３１】
ところで、上記波高比較部４２における所定の閾値としては、例えば下記のような値が採用される。
津波を計測するための沖合海面計測器の設置場所での深さ（以下、水深という）が１０ｍの場合には偏差６５ｃｍが閾値とされ、水深が２０ｍの場合には偏差５５ｃｍが閾値とされ、水深が５０ｍの場合には偏差４５ｃｍが閾値とされ、水深が１００ｍの場合には偏差３５ｃｍが閾値とされ、水深が２００ｍの場合には偏差３０ｃｍが閾値とされる。
【００３２】
また、応答関数とは、ある２点間の一方の津波高さの入力により、他方の津波高さを求めるための係数であり、津波は海底の形状の影響を受けることから、津波の到来方向と津波の周期の影響も受ける。このため、事前に用意される応答関数は、津波の到来方向および津波周期別にシミュレーションして求められる。
【００３３】
ここでは、応答関数の２点間とは、沖合海面計測器２１と海岸線海面計測器２の設置地点であり、例えば沖合海面計測器２１に対応する応答関数をｆｃとすれば、この沖合海面計測器２１における海面高さを代入することにより、海岸線海面計測２での海面高さを予測することができる。例えば、両海面計測器２１，２の途中に中間海面計測器を設置し、この中間海面計測器の海岸線海面計測器２に対する応答関数をｆａとし、また沖合海面計測器２１の中間海面計測器に対する応答関数をｆｂとし、さらに各海面計測器が一直線上に存在すると仮定すれば、ｆｃ＝ｆｂ×ｆａの関係が成立する。
【００３４】
次に、上記津波情報提供システムにおける津波情報の提供方法を概略的に説明する。
すなわち、基地局２２を介して沖合海面計測器２１からの計測データ（海面変位データである）が津波解析センター２３に入力されている状態で、例えば津波が到来した場合、この計測データから周波数成分抽出部４１で周波数成分が抽出される（周波数成分抽出ステップ）。
【００３５】
この周波数成分抽出部４１で抽出された周波数成分は波高比較部４２に入力され、ここで、海面変位量と沖合海面計測器２１の設置場所での水深に応じた閾値とが比較され、閾値を超えている場合には津波であると判断（認識）されて（第１認識ステップ）、津波が発生した旨が第１報としてデータ配信センター４に出力される。
【００３６】
そして、このデータ配信センター４から、気象庁５、自治体６、公開用ホームページ７などにその津波情報が配信され、それぞれの関係部所から例えばハザードマップに応じた津波警戒情報が住民に発せられる。
【００３７】
次に、周波数成分が１／４周期検出部４３に入力され、ここで、９０度位相における海面変位量の波形の極値の絶対値（最大振幅値）から津波の大きさが検出（認識）されるとともに、０〜９０度位相までの到達時間と９０度位相における津波高さが検出（認識）され、そしてこの到達時間が４倍されることにより津波の予測周期が求められる。
【００３８】
次に、この予測周期が応答関数選択部４４に入力されて、ここで、当該沖合海面計測器２１が設置された海域に応じて且つ複数の津波周期と到来方向に応じてそれぞれ準備されている海底地形から他点の波高を求めるための複数の応答関数の中から最適な応答関数が選択される。具体的には、予測周期に最も近い津波周期の応答関数が選択され、さらに到来方向が最も近いものが選択されるが、到来方向が不明な段階では他点での津波高さを最も高く予測する応答関数が選択される。
【００３９】
そして、上記応答関数選択部４４で選択された応答関数が海面変位量予測部４５に入力されて、ここで、応答関数と上記９０度位相における沖合海面計測位置での津波高さから、応答関数による予測地点（他点）である海岸線に津波が到達した場合の最大海面変位量、すなわち津波の高さが精度良く予測される（第２認識ステップ）。
【００４０】
この第２認識ステップで求められた沖合海面計測位置での津波の大きさ、津波の予測周期および海岸線での津波の予測高さが、第２報として、データ配信センター４を介して、気象庁５、自治体６、公開用ホームページ７に配信される。
【００４１】
勿論、第２報においても、それが配信された時点に応じて、各関係部所から住民に、避難などの最も適切な津波警戒情報が発せられる。
次に、９０度位相値が検出された後、津波周期検出部４６に周波数成分が入力されて、ここで、０〜３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期が検出される（第３認識ステップ）。
【００４２】
そして、この実測周期と上記予測周期とが応答関数変更指示部４７に入力されて、現在用いられている応答関数の津波周期よりも実測周期により近い津波周期を有する応答関数がそのデータベースに存在するか否かが判断され、存在する場合には、その応答関数を用いるように変更指示が応答関数選択部４４に出力される。勿論、到来方向も既に分かっていれば、到来方向により適切に選択される（応答関数選択ステップ）。
【００４３】
また、上記津波周期検出部４６で検出された津波の実測周期に基づき変更した応答関数から求めた海岸線での津波の予測高さが求められると（第３認識ステップ）、この実測周期と予測高さ（第２報での津波の予測高さに対する修正値として）が第３報としてデータ配信センター４を介して、気象庁５、自治体６、公開用ホームページ７に配信される。なお、第３報では、津波の予測高さを配信せずに実測周期だけを配信するようにして、この実測周期に基づき変更した応答関数を、次に到来する津波から用いるようにしてもよい。
【００４４】
さらに、上記津波の予測大きさおよび海岸線海面計測器２にて実測された津波の高さが応答関数補正部４８に入力され、ここで、両者の比が求められるとともに、この比と予め設定されている閾値とが比較され、閾値以上である場合には、応答関数に上記比が乗算されて補正が行われる（応答関数補正ステップ）。
【００４５】
なお、応答関数が変更または補正された場合には、次に到来する津波による海岸線での津波高さの検知に適用される。
上述した津波情報提供システムおよび津波情報提供方法によると、閾値に基づく第１報により、津波の大きさは分からないが、津波の発生をいち早く検知してデータ公開センターを介して、気象庁、自治体などに配信するようにしているので、これら情報活用機関は、住民に対する避難勧告などの津波警戒情報を早期に提供することができる。これにより、住民を安全に避難させることができる。
【００４６】
また、第２報では、９０度位相値による津波の予測大きさを配信することができるため、避難勧告などを発する自治体は、この予測大きさに基づき、自治区域のハザードマップなどを用いて、どの程度の避難にすべきかの判断を容易に行うことができる。
【００４７】
すなわち、自治体などから、住民に、迅速且つ段階的に適切な津波警戒情報を発することができる。
詳しく説明すると、沖合海面計測器での計測データに基づき沿岸での津波の高さを精度良く予測する場合には、応答関数を用いるのが望ましいが、この応答関数は津波周期により異なり、津波を１周期分計測しようとすると津波が沿岸に近づいてしまい、迅速に、津波警戒情報を発することができなくなる場合が生じる。
【００４８】
そのため、９０度位相である１／４周期の時間に基づき１周期分を予測するとともに、この予測周期に基づき適切な応答関数を選択し、そしてこの応答関数に９０度位相における波の高さを入力して海岸線での高さを予測するようにしたので、迅速に且つ適切な津波警戒情報を発することができる。
【００４９】
特に、津波の第１波よりも第２波、第３波の規模のほうが大きいと言われており、第１波に対する警報が迅速に且つ適切に発せられれば、第２波や第３波の津波に対しても、より、効果的に対処することができる。
【００５０】
また、９０度位相（１／４周期分）における波の高さを用いて津波の大きさを予測しているため、１周期分の計測に比べて正確さは劣るが、応答関数を用いることにより、できるだけ予測が正確になるように考慮されている。
【００５１】
また、応答関数はデータベースとして準備されているが、実際に適正なものか否かが分からないため、適正でないと判断された場合には、応答関数そのものを補正（学習）するようにしている。したがって、第２波以降の津波の海岸線への到達時刻および津波の高さなどを予測する場合にその精度が向上するため、津波警戒情報を、より適正なものにすることができる。
【００５２】
上記システムを簡単に説明すれば、第１報により、津波と判断される高さの波が到来していることが分かるとともに、第２報により、津波の山部または谷部が通過したことおよびその１／４周期の時間が分かるため、津波の大きさおよび第２波、第３波など続けて来る次の津波の到来時刻を予測することができ、また応答関数を用いることにより、他点での津波の高さを予測することができる。さらに、第３報により、津波の実測周期が分かるので、必要であれば、応答関数を補正して他点での津波の高さの予測精度を高めることができる。
【００５３】
ところで、上記実施の形態においては、沖合海面計測器として、ＧＰＳ津波計を用いたが、例えば海底設置型の超音波式変位計測器などが用いることもできる。この超音波式変位計測器からの計測データを用いる場合には、既に、日本で構築されているナウファス（全国港湾海洋波浪情報網：NOWPHAS：Nationwide Ocean Wave information network for Ports and HArbourS）の構成機器として設置されている計測器を用いるとともに、公開用ネットワークを介してその計測データを受け取ることもできる。
【００５４】
このナウファスは、沿岸浅海域（水深５０ｍ程度まで）における海底設置式波浪計ネットワークとして構築され、断続的に、海象計測、波高計測として波浪の方向スペクトル観測や沖合での潮位観測を行っているものである。また、海底に設置される波浪計は圧力センサ（水圧計）または超音波センサが用いられており、この超音波センサとしては、ドップラー効果を利用したものが知られている。
【００５５】
なお、海底設置型の超音式変位計測器は、海底に設置したセンサから超音波を海面に向けて発射し、反射波を受信して海面の変動を計測するものであり、陸上とは海底ケーブルを介してのデータ伝送または海水を媒介しての音波通信によるデータ伝送が行われるものである。
【００５６】
なお、このナウファスは、上述した波浪海象解析システムとデータ配信センターとを一体化した機能を、その一部として有するものである。
また、沖合海面計測器として、ＧＰＳ津波計を用いる代わりに、上述したナウファスで設置されている海底設置型超音波式変位計測器からの計測データを利用して津波を検知することもできる。
【００５７】
また、応答関数の補正は、上述したように、設定した２点間の計測データの比で行うが、各計測器は複数あるため、できるだけ、２点を結ぶ線分が、到来方向に近い計測器同士で比較するのが望ましい。例えば、図１の破線で示すように、海岸線と沖合海面計測器との間の沿岸近傍（例えば、海岸線から５０ｋｍまでの間の中間部）に設置された中間海面計測器５１により計測された波の高さを用いるようにしてもよい。この場合、まず、中間海面計測器５１に対応する沖合海面計測器２１の応答関数ｆｂを用いて、中間海面計測器５１での波高を求め、次に海岸線海面計測器２に対応する中間海面計測器５１の応答関数ｆａを用いて海岸線海面計測器２での波高が求められ、最終的には、ｆｃ＝ｆｂ×ｆａの関係から、すなわちｆａとｆｂとの値から海岸線での津波高さが求められる。
【００５８】
このように中間海面計測器５１による波の高さを用いることにより、海岸線まで津波が到達すると波が崩れて応答関数の補正が難しくなるが、海岸線から離れると波形も綺麗になるため、補正のための比較が容易となる。
【００５９】
なお、この中間海面計測器５１としては、上述した海底設置型超音波式海面変位計またはＧＰＳ津波計測器を用いてもよく、また、図１の一点鎖線にて示すように、この海底設置型超音波式海面変位計については、ナウファスで設置されているもの（沿岸観測機器１１）を利用してもよい。したがって、応答関数を補正する際のデータとしては、海岸線海面計測器２以外に、沿岸観測機器１１または中間海面計測器５１での計測データを用いることができる。
【００６０】
また、上述の説明において、津波の到来方向は、各計測器１１，２１，５１の設置位置が既知であることから、別途、求められた震源地から求めるようにしてもよく、また波向を計測可能な計測器１１，５１にて求められた波向を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る津波情報提供システムの概略構成を示す図である。
【図２】同システムにおける沖合海面計測器の概略構成を示す図である。
【図３】同システムにおける津波解析センターの概略構成を示すブロック図である。
【図４】同津波解析センターの構成を示すブロック図である。
【図５】同システムでの波高の検出箇所を説明する波形図で、（ａ）は押し波の場合を示し、（ｂ）は引き波の場合を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１ 津波計測システム
２ 海岸線海面計測器
３ 波浪海象解析システム
４ データ配信センター
５ 気象庁
６ 自治体
７ 公開用ホームページ
１１ 沿岸観測機器
１３ 波浪海象解析センター
２１ 沖合海面計測器
２３ 津波解析センター
３１ データ受信部
３２ データ解析部
３３ 津波情報出力部
４１ 周波数成分抽出部
４２ 波高比較部
４３ １／４周期検出部
４４ 応答関数選択部
４５ 海面変位量予測部
４６ 津波周期検出部
４７ 応答関数変更指示部
４８ 応答関数補正部
５１ 中間海面計測器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海面の変位を計測して得られた津波情報を防災用として該当地域に提供し得る津波情報提供方法および津波情報提供システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、海面の変位量から津波成分を抽出して津波を検知する装置として、ＧＰＳ受信器をブイに搭載して津波を検知するＧＰＳ津波計が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
そして、このＧＰＳ津波計については、高精度計測技術が適用可能な沿岸からできるだけ遠方の海域に設置しておき、津波をできるだけ早い時点で検知して、住民を安全に避難させ得るように考慮されている。
【特許文献１】特開２００１−１４７２６３
【特許文献２】特開２００１−２８１３２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、津波を検知する目的は、沿岸地域への避難勧告などの津波警戒情報を発し、住民を安全に避難させることにあるが、津波が検知された場合、住民に、どの時期に且つどのような津波警戒情報を発信すべきかの具体的な提案がなされていない。
【０００５】
そこで、本発明は、津波を検知した場合、迅速に且つ段階的に最適な津波警戒情報を提供し得る津波情報提供方法および津波情報提供システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る津波情報提供方法は、
沖合いに設置された沖合海面計測器により計測された海面変位データから波の周波数成分を抽出するステップと、
この抽出された周波数成分における波の高さの絶対値が所定の閾値を超えたときに津波であると認識する第１認識ステップと、
上記周波数成分の９０度位相における波高データから津波の大きさを認識する第２認識ステップとを具備し、
且つ上記第１および第２認識ステップの各認識時点にて、津波の発生および津波の大きさを津波情報として出力する方法である。
【０００７】
また、請求項２に係る津波情報提供方法は、請求項１に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップにおいて、
０度から９０度位相までの到達時間を認識するとともに、当該到達時間に基づき津波の周期を予測し、
この津波の予測周期を津波情報として出力する方法である。
【０００８】
また、請求項３に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法において、
０度から３６０度位相までの到達時間を認識する第３認識ステップを具備し、
且つ当該第３認識ステップの認識時点にて、その到達時間である津波の実測周期を津波情報として出力する方法である。
【０００９】
また、請求項４に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
且つこの海面変位量予測ステップによる予測時点にて、その予測高さを津波情報として出力する方法である。
【００１０】
また、請求項５に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線付近に設置された海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正する方法である。
【００１１】
また、請求項６に係る津波情報提供方法は、請求項２に記載の津波情報提供方法の第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線と沖合海面計測器との中間位置に設置された中間海面計測器にて得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正する方法である。
【００１２】
さらに、本発明の請求項７に係る津波情報提供システムは、
沖合海面計測器および海岸線海面計測器からの海面変位データを入力して津波を解析するための津波解析センターと、この津波解析センターで得られた津波情報を受け取り情報活用機関などに配信するためのデータ配信センターとが具備され、
上記津波解析センターに、
上記海面変位データから波の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、
この周波数成分抽出部で抽出された波の高さと予め設定された閾値とを比較するとともに、波の高さが閾値を超えている場合に、津波を検知した旨の津波情報を出力する波高比較部と、
この波高比較部で津波と判断された場合にその周波数成分を入力して９０度位相値を検出し、その波高の絶対値から津波の大きさを求めるとともに０〜９０度位相までの到達時間を検出して津波の予測周期を求めるための１／４周期検出部と、
この１／４周期検出部で検出された予測周期を入力して予め沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じて設けられて海底地形から波高を求めるための応答関数を選択する応答関数選択部と、
この応答関数選択部で選択された応答関数に基づき当該津波による海岸線での最大海面変位量を求めて津波の高さを予測するとともにこの予測高さを津波情報として出力する海面変位量予測部と、
上記周波数成分からさらに０〜３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出する津波周期検出部とが具備されたものである。
【００１３】
また、請求項８に係る津波情報提供システムは、請求項７に記載の津波情報提供システムの津波解析センターに、
津波周期検出部で検出された実測周期と１／４周期検出部で求められた予測周期とを入力して選択された応答関数以外に上記実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更の指示を出力する応答関数変更指示部と、
海面変位量予測部で得られた津波の予測高さと海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さとを入力して両者を比較するとともにこの比較結果に応じて応答関数を補正する応答関数補正部とが、
さらに具備されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記請求項１の構成によると、第１認識ステップにより津波発生の情報をいち早く防災機関などの津波情報活用機関に提供し得るので、住民を早期に避難させることができる。また、第２認識ステップにより、９０度位相における早い時期に、津波の大きさを予測することができるので、津波情報活用機関は、ハザードマップを参照して、どの程度の避難を行えばよいかなどの目安を早期に得ることができる。すなわち、津波の情報活用機関などから、住民に、迅速且つ段階的に適切な津波警戒情報を発することができる。
【００１５】
また、請求項２の構成によると、第２認識ステップにおける９０度位相までの到達時間にて津波周期を予測するようにしているので、全体周期（１周期分）を計測する場合よりも、迅速に、津波の海岸線への到達時刻を求めて、精度が良い津波情報を提供することができる。
【００１６】
また、請求項４の構成によると、海底地形に応じて波高を求め得る応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測するとともに、この予測高さを津波情報として出力するようにしたので、防災機関などの津波情報活用機関ではハザードマップと照らし合わせてさらに具体的な避難指示を行うための情報を得ることができる。
【００１７】
また、請求項５の構成によると、予測周期に応じて用いた応答関数を、実測周期に基づき最適な応答関数に変更するようにしたので、次に到来する津波の予測精度を向上させることができるとともに、海岸線海面計測器にて求められた津波の実測高さに基づき応答関数を補正するようにしたので、応答関数の学習により、津波の高さの予測精度の向上を図ることができる。
【００１８】
また、請求項６の構成によると、海岸線での波高を用いると波形が崩れがちであるが、中間海面計測器により計測された海岸線と沖合との中間位置における綺麗な波形の高さを用いて応答関数を補正するようにしたので、応答関数による津波の大きさの予測精度の一層の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、請求項７および請求項８の構成によると、沖合いに設置された沖合海面計測器から海面変位データの周波数成分の高さから迅速に津波の発生を検知するとともに、９０度位相における波の高さおよびその到達時間により、津波の大きさおよび全体周期を予測し、これらの津波情報をデータ配信センターを介して防災機関などの津波情報活用機関に提供するようにしたので、住民に、迅速且つ段階的に適切な津波警戒情報を発することができる。
【００２０】
また、予測周期に基づき応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測するようにしているので、より、精度の良い津波警戒情報を提供することができる。
しかも、津波の実測周期に基づき応答関数を適正なものに変更するとともに、海岸線海面計測器または中間海面計測器で計測された津波の高さに基づき応答関数を補正するようにしているので、次に到来する津波の高さを精度良く予測して、防災機関などの津波情報活用機関に提供することができ、したがって精度の良い津波警戒情報を住民に発することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る津波情報提供方法および津波情報提供システムを、図面に基づき説明する。
【００２２】
まず、津波情報提供システムの全体構成について説明する。
この津波情報提供システムは、図１に示すように、沖合いの海面変位から津波の発生を検知するための津波計測システム１と、海岸に設置されて波の高さ（海面）を計測してこの津波計測システム１による津波の検知精度の向上を図るための海岸線海面計測器（オンサイト観測機器ともいう）２と、さらには沿岸における海象情報（波浪情報（波高、波向）も含む）を得るとともにこれらを津波計測システム１に供給してやはり津波の検知精度の向上に利用される波浪海象解析システム３と、これら各システム１，３により得られた情報を、情報活用機関である公的防災機関、例えば気象庁５、自治体６に、またはインターネットの公開用ホームページ（正確には、公開用サーバである）７に配信するためのデータ配信センター４とから構成されている。勿論、少なくもと、自治体６からは、これらの情報に基づき、住民に津波発生による避難勧告、避難指示などの各種の津波警戒情報が発せられる。
【００２３】
以下、津波情報提供システムについて説明するが、まず、波浪情報を提供する波浪海象解析システム３について説明し、次に、海岸線海面計測器２および本発明の要旨となる津波計測システム１について説明する。
【００２４】
上記波浪海象解析システム３は、潮位、波高、波向などを計測する海象計、波浪高さを計測する波高計などの沿岸観測機器１１と、この沿岸観測機器１１で計測された計測データを陸上の基地局１２を介して受け取り、所定の解析を行う波浪海象解析センター（波浪海象解析装置とも言える）１３とから構成されている。
【００２５】
上記海岸線海面計測器２としては、海岸線近傍のうち岸壁前面の波を計測し得る海底設置型の超音波式海面変位計や水圧計、または空中から海面に向けて設置された空中発射型超音波式潮位計、海岸線近傍のうち岸壁を乗り越えた波（越波）を計測する越波計（上下に配した複数の電極に電源が接続され、波が触れることにより流れる電気を検出して高さを計測するもの）が用いられる。また、海岸線近傍のうち主要港湾に設けられた検潮所には、井戸内のフロートの上下変動を記録するフース型検潮器が設置されており、この計測データを用いることもできる。これらの計測データ、すなわち実際に海岸線近傍に到達した波の高さデータ（時系列のデータ）が、上記津波計測システム１と波浪海象解析システム３とに渡されて、各システムでの解析精度の向上が図られる。
【００２６】
次に、上記津波計測システム１は、海岸線から比較的遠い沖合い（例えば、海岸から５０ｋｍ以遠の海域）に設置された沖合海面計測器２１と、この沖合海面計測器２１で計測された海面変位データを陸上の基地局２２を介して受け取り、所定の解析を行う津波解析センター（津波解析装置とも言える）２３とから構成されている（この津波解析センターについては、その設置場所はどこにあってもよく、例えば基地局、データ配信センターなどに設置してもよい）。
【００２７】
上記沖合海面計測器２１としては、例えばＧＰＳ津波計が用いられる。
このＧＰＳ津波計は、図２に示すように、所定海域の沖合いに係留されたブイ（浮体）２１ａと、このブイ２１ａに搭載されたＧＰＳ受信機２１ｂと、このＧＰＳ受信機２１ｂにて受信された時系列の計測データを陸上の基地局２２に送信するための無線通信装置２１ｃとから構成されている。このＧＰＳ津波計での計測データは、三次元座標位置データであるが、ここで、このデータからその時々の平均海面に対する海面変位量が求められて、この海面変位データが基地局２２に送信される。なお、三次元座標位置データを基地局２２に送信し、この基地局２２で海面変位量を求めるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記津波解析センター２３には、図３に示すように、基地局２２から送信された海面変位データ（以下、計測データという）を受信するデータ受信部（例えば、無線通信装置、データのバッファ部などからなる）３１と、このデータ受信部３１にて受信された計測データを入力して津波の周波数成分を取り出すデータ解析部３２と、このデータ解析部３２で取り出された周波数成分（例えば、波形データ）を入力して所定の津波情報、すなわち段階的な津波情報をデータ配信センター４に出力する津波情報出力部（データの送信形態に応じた出力機器が用いられる）３３とが具備されている。
【００２９】
そして、上記データ解析部３２は、図４に示すように、計測データから津波の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部４１と、この抽出された周波数成分データから平均海面（例えば、津波１周期程度のデータの移動平均値）に対する海面変位量が求められ、この海面変位量の高さの絶対値（波の高さデータ）と津波かどうかの判断を行うために予め設定された閾値と比較する波高比較部４２と、この波高比較部４２で閾値を超えて津波と判断された場合にその周波数成分の時系列高さデータを入力して９０度位相値を検出し、最大振幅値である極値（極大値または極小値）での海面変位量の絶対値［図５の（ａ）に示すように押し波の場合には波の頂上、（ｂ）に示すように引き波の場合には波の谷底の位置を示す］から津波の大きさ（規模）を求めるとともに０〜９０度位相まで（１／４周期分）の到達時間を検出し４倍して津波の全体周期（１周期）を予測して予測周期を得るための１／４周期検出部４３と、この１／４周期検出部４３で求められた予測周期を入力して予め計測に係る沖合海面計測器２１の設置位置に応じて且つ複数の津波周期および到来方向ごとに応じて設けられている応答関数を選択する（具体的には、予測周期と到来方向に最も近い津波周期に係る応答関数がデータベースの中から選択される）応答関数選択部４４と、この応答関数選択部４４で選択された応答関数と上記９０度位相における上記海面変位量に基づき当該津波による海岸線での最大海面変位量、つまり津波高さを予測する海面変位量予測部４５と、上記周波数成分からさらに０〜３６０度位相まで（１周期）の到達時間すなわち津波の実測周期を検出する津波周期検出部（１周期検出部とも言える）４６と、この津波周期検出部４６で検出された津波の実測周期および上記１／４周期検出部４３で求められた予測周期を入力して比較するとともにこの比較結果に基づき現在選択されている応答関数が適正であるか否かが判断され、そして現在の応答関数よりも実測周期に近い津波周期の応答関数が存在すると判断された場合には、この応答関数に変更する指示を出力する応答関数変更指示部４７と、上記海面変位量予測部４５で予測された予測津波高さと海岸線海面計測器２からの計測データを入力して両者を比較するとともにこの比較結果に基づき応答関数そのものを補正するための、所謂、学習機能を有する応答関数補正部４８とから構成されている。なお、津波と判断された後の平均海面に対する海面変位量（波の高さ）を津波高さと呼ぶものとし、この応答関数補正部４８にて補正を行う場合には、例えば予測地点における予測津波高さに対する実測津波高さ（例えば予測地点としての海岸線海面計測器２の計測データから求めたもの）の比が、予め設定された閾値と比較されて、閾値以上の場合に、応答関数に上記比が乗算され、当該応答関数が補正される。
【００３０】
そして、上記波高比較部４２から津波情報出力部３３を介して津波が発生した旨の津波情報（第１報）がデータ配信センター４に出力され、また１／４周期検出部４３から津波情報出力部３３を介して津波の大きさおよびその予測周期並びに応答関数に基づく津波の予測高さが津波情報（第２報）としてデータ配信センター４に出力され、さらに津波周期検出部４６から津波情報出力部３３を介して津波の実測周期が津波情報（第３報）としてデータ配信センター４に出力される。
【００３１】
ところで、上記波高比較部４２における所定の閾値としては、例えば下記のような値が採用される。
津波を計測するための沖合海面計測器の設置場所での深さ（以下、水深という）が１０ｍの場合には偏差６５ｃｍが閾値とされ、水深が２０ｍの場合には偏差５５ｃｍが閾値とされ、水深が５０ｍの場合には偏差４５ｃｍが閾値とされ、水深が１００ｍの場合には偏差３５ｃｍが閾値とされ、水深が２００ｍの場合には偏差３０ｃｍが閾値とされる。
【００３２】
また、応答関数とは、ある２点間の一方の津波高さの入力により、他方の津波高さを求めるための係数であり、津波は海底の形状の影響を受けることから、津波の到来方向と津波の周期の影響も受ける。このため、事前に用意される応答関数は、津波の到来方向および津波周期別にシミュレーションして求められる。
【００３３】
ここでは、応答関数の２点間とは、沖合海面計測器２１と海岸線海面計測器２の設置地点であり、例えば沖合海面計測器２１に対応する応答関数をｆｃとすれば、この沖合海面計測器２１における海面高さを代入することにより、海岸線海面計測２での海面高さを予測することができる。例えば、両海面計測器２１，２の途中に中間海面計測器を設置し、この中間海面計測器の海岸線海面計測器２に対する応答関数をｆａとし、また沖合海面計測器２１の中間海面計測器に対する応答関数をｆｂとし、さらに各海面計測器が一直線上に存在すると仮定すれば、ｆｃ＝ｆｂ×ｆａの関係が成立する。
【００３４】
次に、上記津波情報提供システムにおける津波情報の提供方法を概略的に説明する。
すなわち、基地局２２を介して沖合海面計測器２１からの計測データ（海面変位データである）が津波解析センター２３に入力されている状態で、例えば津波が到来した場合、この計測データから周波数成分抽出部４１で周波数成分が抽出される（周波数成分抽出ステップ）。
【００３５】
この周波数成分抽出部４１で抽出された周波数成分は波高比較部４２に入力され、ここで、海面変位量と沖合海面計測器２１の設置場所での水深に応じた閾値とが比較され、閾値を超えている場合には津波であると判断（認識）されて（第１認識ステップ）、津波が発生した旨が第１報としてデータ配信センター４に出力される。
【００３６】
そして、このデータ配信センター４から、気象庁５、自治体６、公開用ホームページ７などにその津波情報が配信され、それぞれの関係部所から例えばハザードマップに応じた津波警戒情報が住民に発せられる。
【００３７】
次に、周波数成分が１／４周期検出部４３に入力され、ここで、９０度位相における海面変位量の波形の極値の絶対値（最大振幅値）から津波の大きさが検出（認識）されるとともに、０〜９０度位相までの到達時間と９０度位相における津波高さが検出（認識）され、そしてこの到達時間が４倍されることにより津波の予測周期が求められる。
【００３８】
次に、この予測周期が応答関数選択部４４に入力されて、ここで、当該沖合海面計測器２１が設置された海域に応じて且つ複数の津波周期と到来方向に応じてそれぞれ準備されている海底地形から他点の波高を求めるための複数の応答関数の中から最適な応答関数が選択される。具体的には、予測周期に最も近い津波周期の応答関数が選択され、さらに到来方向が最も近いものが選択されるが、到来方向が不明な段階では他点での津波高さを最も高く予測する応答関数が選択される。
【００３９】
そして、上記応答関数選択部４４で選択された応答関数が海面変位量予測部４５に入力されて、ここで、応答関数と上記９０度位相における沖合海面計測位置での津波高さから、応答関数による予測地点（他点）である海岸線に津波が到達した場合の最大海面変位量、すなわち津波の高さが精度良く予測される（第２認識ステップ）。
【００４０】
この第２認識ステップで求められた沖合海面計測位置での津波の大きさ、津波の予測周期および海岸線での津波の予測高さが、第２報として、データ配信センター４を介して、気象庁５、自治体６、公開用ホームページ７に配信される。
【００４１】
勿論、第２報においても、それが配信された時点に応じて、各関係部所から住民に、避難などの最も適切な津波警戒情報が発せられる。
次に、９０度位相値が検出された後、津波周期検出部４６に周波数成分が入力されて、ここで、０〜３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期が検出される（第３認識ステップ）。
【００４２】
そして、この実測周期と上記予測周期とが応答関数変更指示部４７に入力されて、現在用いられている応答関数の津波周期よりも実測周期により近い津波周期を有する応答関数がそのデータベースに存在するか否かが判断され、存在する場合には、その応答関数を用いるように変更指示が応答関数選択部４４に出力される。勿論、到来方向も既に分かっていれば、到来方向により適切に選択される（応答関数選択ステップ）。
【００４３】
また、上記津波周期検出部４６で検出された津波の実測周期に基づき変更した応答関数から求めた海岸線での津波の予測高さが求められると（第３認識ステップ）、この実測周期と予測高さ（第２報での津波の予測高さに対する修正値として）が第３報としてデータ配信センター４を介して、気象庁５、自治体６、公開用ホームページ７に配信される。なお、第３報では、津波の予測高さを配信せずに実測周期だけを配信するようにして、この実測周期に基づき変更した応答関数を、次に到来する津波から用いるようにしてもよい。
【００４４】
さらに、上記津波の予測大きさおよび海岸線海面計測器２にて実測された津波の高さが応答関数補正部４８に入力され、ここで、両者の比が求められるとともに、この比と予め設定されている閾値とが比較され、閾値以上である場合には、応答関数に上記比が乗算されて補正が行われる（応答関数補正ステップ）。
【００４５】
なお、応答関数が変更または補正された場合には、次に到来する津波による海岸線での津波高さの検知に適用される。
上述した津波情報提供システムおよび津波情報提供方法によると、閾値に基づく第１報により、津波の大きさは分からないが、津波の発生をいち早く検知してデータ公開センターを介して、気象庁、自治体などに配信するようにしているので、これら情報活用機関は、住民に対する避難勧告などの津波警戒情報を早期に提供することができる。これにより、住民を安全に避難させることができる。
【００４６】
また、第２報では、９０度位相値による津波の予測大きさを配信することができるため、避難勧告などを発する自治体は、この予測大きさに基づき、自治区域のハザードマップなどを用いて、どの程度の避難にすべきかの判断を容易に行うことができる。
【００４７】
すなわち、自治体などから、住民に、迅速且つ段階的に適切な津波警戒情報を発することができる。
詳しく説明すると、沖合海面計測器での計測データに基づき沿岸での津波の高さを精度良く予測する場合には、応答関数を用いるのが望ましいが、この応答関数は津波周期により異なり、津波を１周期分計測しようとすると津波が沿岸に近づいてしまい、迅速に、津波警戒情報を発することができなくなる場合が生じる。
【００４８】
そのため、９０度位相である１／４周期の時間に基づき１周期分を予測するとともに、この予測周期に基づき適切な応答関数を選択し、そしてこの応答関数に９０度位相における波の高さを入力して海岸線での高さを予測するようにしたので、迅速に且つ適切な津波警戒情報を発することができる。
【００４９】
特に、津波の第１波よりも第２波、第３波の規模のほうが大きいと言われており、第１波に対する警報が迅速に且つ適切に発せられれば、第２波や第３波の津波に対しても、より、効果的に対処することができる。
【００５０】
また、９０度位相（１／４周期分）における波の高さを用いて津波の大きさを予測しているため、１周期分の計測に比べて正確さは劣るが、応答関数を用いることにより、できるだけ予測が正確になるように考慮されている。
【００５１】
また、応答関数はデータベースとして準備されているが、実際に適正なものか否かが分からないため、適正でないと判断された場合には、応答関数そのものを補正（学習）するようにしている。したがって、第２波以降の津波の海岸線への到達時刻および津波の高さなどを予測する場合にその精度が向上するため、津波警戒情報を、より適正なものにすることができる。
【００５２】
上記システムを簡単に説明すれば、第１報により、津波と判断される高さの波が到来していることが分かるとともに、第２報により、津波の山部または谷部が通過したことおよびその１／４周期の時間が分かるため、津波の大きさおよび第２波、第３波など続けて来る次の津波の到来時刻を予測することができ、また応答関数を用いることにより、他点での津波の高さを予測することができる。さらに、第３報により、津波の実測周期が分かるので、必要であれば、応答関数を補正して他点での津波の高さの予測精度を高めることができる。
【００５３】
ところで、上記実施の形態においては、沖合海面計測器として、ＧＰＳ津波計を用いたが、例えば海底設置型の超音波式変位計測器などが用いることもできる。この超音波式変位計測器からの計測データを用いる場合には、既に、日本で構築されているナウファス（全国港湾海洋波浪情報網：NOWPHAS：Nationwide Ocean Wave information network for Ports and HArbourS）の構成機器として設置されている計測器を用いるとともに、公開用ネットワークを介してその計測データを受け取ることもできる。
【００５４】
このナウファスは、沿岸浅海域（水深５０ｍ程度まで）における海底設置式波浪計ネットワークとして構築され、断続的に、海象計測、波高計測として波浪の方向スペクトル観測や沖合での潮位観測を行っているものである。また、海底に設置される波浪計は圧力センサ（水圧計）または超音波センサが用いられており、この超音波センサとしては、ドップラー効果を利用したものが知られている。
【００５５】
なお、海底設置型の超音式変位計測器は、海底に設置したセンサから超音波を海面に向けて発射し、反射波を受信して海面の変動を計測するものであり、陸上とは海底ケーブルを介してのデータ伝送または海水を媒介しての音波通信によるデータ伝送が行われるものである。
【００５６】
なお、このナウファスは、上述した波浪海象解析システムとデータ配信センターとを一体化した機能を、その一部として有するものである。
また、沖合海面計測器として、ＧＰＳ津波計を用いる代わりに、上述したナウファスで設置されている海底設置型超音波式変位計測器からの計測データを利用して津波を検知することもできる。
【００５７】
また、応答関数の補正は、上述したように、設定した２点間の計測データの比で行うが、各計測器は複数あるため、できるだけ、２点を結ぶ線分が、到来方向に近い計測器同士で比較するのが望ましい。例えば、図１の破線で示すように、海岸線と沖合海面計測器との間の沿岸近傍（例えば、海岸線から５０ｋｍまでの間の中間部）に設置された中間海面計測器５１により計測された波の高さを用いるようにしてもよい。この場合、まず、中間海面計測器５１に対応する沖合海面計測器２１の応答関数ｆｂを用いて、中間海面計測器５１での波高を求め、次に海岸線海面計測器２に対応する中間海面計測器５１の応答関数ｆａを用いて海岸線海面計測器２での波高が求められ、最終的には、ｆｃ＝ｆｂ×ｆａの関係から、すなわちｆａとｆｂとの値から海岸線での津波高さが求められる。
【００５８】
このように中間海面計測器５１による波の高さを用いることにより、海岸線まで津波が到達すると波が崩れて応答関数の補正が難しくなるが、海岸線から離れると波形も綺麗になるため、補正のための比較が容易となる。
【００５９】
なお、この中間海面計測器５１としては、上述した海底設置型超音波式海面変位計またはＧＰＳ津波計測器を用いてもよく、また、図１の一点鎖線にて示すように、この海底設置型超音波式海面変位計については、ナウファスで設置されているもの（沿岸観測機器１１）を利用してもよい。したがって、応答関数を補正する際のデータとしては、海岸線海面計測器２以外に、沿岸観測機器１１または中間海面計測器５１での計測データを用いることができる。
【００６０】
また、上述の説明において、津波の到来方向は、各計測器１１，２１，５１の設置位置が既知であることから、別途、求められた震源地から求めるようにしてもよく、また波向を計測可能な計測器１１，５１にて求められた波向を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る津波情報提供システムの概略構成を示す図である。
【図２】同システムにおける沖合海面計測器の概略構成を示す図である。
【図３】同システムにおける津波解析センターの概略構成を示すブロック図である。
【図４】同津波解析センターの構成を示すブロック図である。
【図５】同システムでの波高の検出箇所を説明する波形図で、（ａ）は押し波の場合を示し、（ｂ）は引き波の場合を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１ 津波計測システム
２ 海岸線海面計測器
３ 波浪海象解析システム
４ データ配信センター
５ 気象庁
６ 自治体
７ 公開用ホームページ
１１ 沿岸観測機器
１３ 波浪海象解析センター
２１ 沖合海面計測器
２３ 津波解析センター
３１ データ受信部
３２ データ解析部
３３ 津波情報出力部
４１ 周波数成分抽出部
４２ 波高比較部
４３ １／４周期検出部
４４ 応答関数選択部
４５ 海面変位量予測部
４６ 津波周期検出部
４７ 応答関数変更指示部
４８ 応答関数補正部
５１ 中間海面計測器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沖合いに設置された沖合海面計測器により計測された海面変位データから波の周波数成分を抽出するステップと、
この抽出された周波数成分における波の高さの絶対値が所定の閾値を超えたときに津波であると認識する第１認識ステップと、
上記周波数成分の９０度位相における波高データから津波の大きさを認識する第２認識ステップとを具備し、
且つ上記第１および第２認識ステップの各認識時点にて、津波の発生および津波の大きさを津波情報として出力することを特徴とする津波情報提供方法。
【請求項２】
第２認識ステップにおいて、０度から９０度位相までの到達時間を認識するとともに、当該到達時間に基づき津波の周期を予測し、
この津波の予測周期を津波情報として出力することを特徴とする請求項１に記載の津波情報提供方法。
【請求項３】
０度から３６０度位相までの到達時間を認識する第３認識ステップを具備し、
且つ当該第３認識ステップの認識時点にて、その到達時間である津波の実測周期を津波情報として出力することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項４】
第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
且つこの海面変位量予測ステップによる予測時点にて、その予測高さを津波情報として出力することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項５】
第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線付近に設置された海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項６】
第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線と沖合海面計測器との中間位置に設置された中間海面計測器にて得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項７】
沖合海面計測器および海岸線海面計測器からの海面変位データを入力して津波を解析するための津波解析センターと、この津波解析センターで得られた津波情報を受け取り情報活用機関などに配信するためのデータ配信センターとが具備され、
上記津波解析センターに、
上記海面変位データから波の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、この周波数成分抽出部で抽出された波の高さと予め設定された閾値とを比較するとともに、波の高さが閾値を超えている場合に、津波を検知した旨の津波情報を出力する波高比較部と、
この波高比較部で津波と判断された場合にその周波数成分を入力して９０度位相値を検出し、その波高の絶対値から津波の大きさを求めるとともに０〜９０度位相までの到達時間を検出して津波の予測周期を求めるための１／４周期検出部と、
この１／４周期検出部で検出された予測周期を入力して予め計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じて設けられて海底地形から波高を求めるための応答関数を選択する応答関数選択部と、
この応答関数選択部で選択された応答関数に基づき当該津波による海岸線での最大海面変位量を求めて津波の高さを予測するとともにこの予測高さを津波情報として出力する海面変位量予測部と、
上記周波数成分からさらに０〜３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出する津波周期検出部とが具備されたことを特徴とする津波情報提供システム。
【請求項８】
津波解析センターに、
津波周期検出部で検出された実測周期と１／４周期検出部で求められた予測周期とを入力して選択された応答関数以外に上記実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更の指示を出力する応答関数変更指示部と、
海面変位量予測部で得られた津波の予測高さと海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さとを入力して両者を比較するとともにこの比較結果に応じて応答関数を補正する応答関数補正部とが、
さらに具備されたことを特徴とする請求項７に記載の津波情報提供システム。
【請求項１】
沖合いに設置された沖合海面計測器により計測された海面変位データから波の周波数成分を抽出するステップと、
この抽出された周波数成分における波の高さの絶対値が所定の閾値を超えたときに津波であると認識する第１認識ステップと、
上記周波数成分の９０度位相における波高データから津波の大きさを認識する第２認識ステップとを具備し、
且つ上記第１および第２認識ステップの各認識時点にて、津波の発生および津波の大きさを津波情報として出力することを特徴とする津波情報提供方法。
【請求項２】
第２認識ステップにおいて、０度から９０度位相までの到達時間を認識するとともに、当該到達時間に基づき津波の周期を予測し、
この津波の予測周期を津波情報として出力することを特徴とする請求項１に記載の津波情報提供方法。
【請求項３】
０度から３６０度位相までの到達時間を認識する第３認識ステップを具備し、
且つ当該第３認識ステップの認識時点にて、その到達時間である津波の実測周期を津波情報として出力することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項４】
第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
且つこの海面変位量予測ステップによる予測時点にて、その予測高さを津波情報として出力することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項５】
第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線付近に設置された海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項６】
第２認識ステップで求められた津波の予測周期に基づき、計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じてそれぞれ準備されている海底地形から波高を求めるための応答関数の中から最適な応答関数を選択するとともに、この選択された応答関数を用いて海岸線での最大海面変位量である津波の高さを予測する海面変位量予測ステップを具備し、
さらに０度から３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出するとともに、上記選択された応答関数以外にこの実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更し、
且つ海岸線と沖合海面計測器との中間位置に設置された中間海面計測器にて得られた津波の実測高さと上記海面変位量予測ステップで得られた予測高さとを比較し、この比較結果に基づき上記選択された応答関数を補正することを特徴とする請求項２に記載の津波情報提供方法。
【請求項７】
沖合海面計測器および海岸線海面計測器からの海面変位データを入力して津波を解析するための津波解析センターと、この津波解析センターで得られた津波情報を受け取り情報活用機関などに配信するためのデータ配信センターとが具備され、
上記津波解析センターに、
上記海面変位データから波の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、この周波数成分抽出部で抽出された波の高さと予め設定された閾値とを比較するとともに、波の高さが閾値を超えている場合に、津波を検知した旨の津波情報を出力する波高比較部と、
この波高比較部で津波と判断された場合にその周波数成分を入力して９０度位相値を検出し、その波高の絶対値から津波の大きさを求めるとともに０〜９０度位相までの到達時間を検出して津波の予測周期を求めるための１／４周期検出部と、
この１／４周期検出部で検出された予測周期を入力して予め計測に係る沖合海面計測器の設置位置に応じて且つ複数の津波周期に応じて設けられて海底地形から波高を求めるための応答関数を選択する応答関数選択部と、
この応答関数選択部で選択された応答関数に基づき当該津波による海岸線での最大海面変位量を求めて津波の高さを予測するとともにこの予測高さを津波情報として出力する海面変位量予測部と、
上記周波数成分からさらに０〜３６０度位相までの到達時間である津波の実測周期を検出する津波周期検出部とが具備されたことを特徴とする津波情報提供システム。
【請求項８】
津波解析センターに、
津波周期検出部で検出された実測周期と１／４周期検出部で求められた予測周期とを入力して選択された応答関数以外に上記実測周期に近い津波周期の応答関数が存在する場合には当該応答関数に変更の指示を出力する応答関数変更指示部と、
海面変位量予測部で得られた津波の予測高さと海岸線海面計測器で得られた津波の実測高さとを入力して両者を比較するとともにこの比較結果に応じて応答関数を補正する応答関数補正部とが、
さらに具備されたことを特徴とする請求項７に記載の津波情報提供システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１８２９１（Ｐ２００７−１８２９１Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９９４８９（Ｐ２００５−１９９４８９）
【出願日】平成１７年７月８日（２００５．７．８）
【出願人】（５０１２４１９１１）独立行政法人港湾空港技術研究所 (84)
【出願人】（５９５１３８０５２）財団法人沿岸技術研究センター (6)
【出願人】（３９７０３９９１９）財団法人日本気象協会 (29)
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月８日（２００５．７．８）
【出願人】（５０１２４１９１１）独立行政法人港湾空港技術研究所 (84)
【出願人】（５９５１３８０５２）財団法人沿岸技術研究センター (6)
【出願人】（３９７０３９９１９）財団法人日本気象協会 (29)
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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