沿岸の洪水

沿岸の洪水は、通常乾燥した低地の土地が海水であふれたときに発生します。沿岸の洪水の程度は、洪水にさらされている沿岸の地形の地形によって制御される、内陸の洪水が浸透する高度の関数です。海水は、いくつかの異なる経路から陸地にあふれることがあります。

直接的な洪水 —海の高さが陸地の標高を超える場合、多くの場合、波が砂丘システムなどの自然の障壁を築かない場合
障壁の越し —障壁は自然または人間が設計したものである可能性があり、暴風や満潮時のうねりが原因で越波が発生することがあります。波の高さは障壁の高さを超え、水は障壁の上部を流れて背後の土地を浸水します。越流は高速の流れをもたらし、防衛構造を損なう可能性のあるかなりの量の土地表面を侵食する可能性があります。
障壁の突破 —ここでも障壁は自然なもの（砂丘）または人間が設計したもの（海の壁）であり、突破は大きな波にさらされた開放海岸で起こります。突破は、海水が内陸に広がり、地域に浸水することを可能にする波によって障壁が破壊または破壊される場所です。

沿岸の洪水は主に自然現象ですが、人間の沿岸環境への影響は沿岸の洪水を悪化させる可能性があります。沿岸地帯の地下水貯水池からの水の抽出は、土地の沈下を促進し、洪水のリスクを増加させる可能性があります。防波堤などの海岸沿いの保護構造の設計により、海岸の自然なプロセスが変化し、多くの場合、隣接する海岸沿いの浸食につながり、洪水のリスクも高まります。

原因

沿岸の洪水は、ハリケーンや熱帯低気圧のような暴風、気候変動や津波による海面上昇など、さまざまな原因で発生する可能性があります。

嵐と高潮

ハリケーンや熱帯低気圧を含む暴風雨は、通常よりもはるかに大きな波である高潮による洪水を引き起こす可能性があります。暴風雨が高天文潮流と一致する場合、大規模な洪水が発生する可能性があります。高潮には3つのプロセスが含まれます。

風のセットアップ
気圧設定
波のセットアップ

陸上方向（海から陸に向かって）に吹く風は、水を海岸に向かって「積み上げる」ことができます。これは風のセットアップとして知られています。低気圧は暴風システムに関連しており、これは地表海面を上昇させる傾向があります。これは気圧設定です。最後に、砕波の高さが増加すると、波のセットアップであるサーフゾーンの水位が高くなります。これらの3つのプロセスは相互作用して、自然および工学的に設計された沿岸の保護構造を越えて、通常よりもさらに内陸の海水に浸透できる波を作り出します。

海面上昇

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、1990年から2100年までの世界の平均海面上昇を9〜88センチメートルと推定しています。また、気候変動により、ハリケーンなどの暴風雨の強度と頻度が増加すると予測されています。これは、海面上昇とともに高潮による沿岸洪水がより頻繁になることを示唆しています。海面レベルが上昇するだけで、海面が土地の標高を単に超える可能性があるため、洪水のレベルの増加と低地の永続的な浸水が脅かされます。したがって、これは、海面上昇に伴う沿岸洪水が、特に人口が増加し続け、沿岸域を占めるようになるにつれて、今後100年間で重要な問題になることを示しています。

津波

沿岸地域は、地震、地滑り、火山噴火、氷河の分断による重要な水域の変位の結果として海洋を伝播する津波の結果、著しく浸水する可能性があります。過去に重大な津波が海への流星の衝撃によって引き起こされたことを示唆する証拠もあります。津波は、接近する波の速度、陸地に到達するときの波の高さ、水が陸地を流れるときに同伴する破片のためにさらに破壊的である可能性があります。

緩和

現在および将来の沿岸地域の著しい洪水を防ぐための一つの方法は、世界的な海面上昇を減らすことであると言われています。温室効果ガスの排出をさらに削減することで、これを最小限に抑えることができます。ただし、大幅な排出量の削減が達成された場合でも、将来の海面上昇に対する実質的なコミットメントが既に存在します。京都議定書のような国際的な気候変動政策は、海面上昇を含む気候変動の将来の影響を緩和しようとしています。

さらに、沿岸の洪水を防ぐために、より迅速な工学的および自然の防御策が講じられています。

設計された防御

通常、護岸や堤防などのいわゆるハードエンジニアリング構造を通じて、人間が沿岸環境の洪水を防止しようとするさまざまな方法があります。海岸のその鎧は、ビーチフロントまで発展した町や都市を保護するために典型的です。海岸沿いの堆積プロセスを強化することは、沿岸の洪水を防ぐのにも役立ちます。防波堤（図1）、防波堤、人工岬などの構造物は、砂浜への堆積物の堆積を促進するため、波のエネルギーが内陸部の移動よりもビーチの堆積物の移動に費やされるため、嵐の波やサージに対する緩衝に役立ちます。

自然な防御

海岸は、沿岸の洪水を防ぐための自然な保護構造を提供します。これらには、砂利バーや砂丘システムなどの物理的特徴が含まれますが、塩性湿地やマングローブ林などの生態系（図2）には緩衝機能もあります。マングローブや湿地は、波のエネルギーを減衰させる能力により、暴風波、津波、海岸線の浸食に対する重要な保護を提供するとしばしば考えられています。したがって、沿岸地帯を洪水から保護するために、自然の防衛を保護し、維持する必要があります。

反応

沿岸の洪水は通常自然なプロセスであるため、洪水の発生を防ぐことは本質的に困難です。人間のシステムが洪水の影響を受けている場合、行動および制度の変更を通じてそのシステムが海岸でどのように動作するかへの適応が必要であり、これらの変更は沿岸洪水対応のいわゆる非構造的メカニズムです。建築規制、沿岸ハザードゾーニング、都市開発計画、保険によるリスクの分散、および国民の意識向上が、これを達成するいくつかの方法です。洪水発生のリスクに適応することは、防御構造を構築するコストがメリットを上回る場合、またはその海岸線の自然プロセスが自然の特性と魅力を増す場合の最良の選択肢となります。沿岸の洪水に対するより極端でしばしば受け入れがたい応答は、洪水が発生しやすい地域（管理された後退とも呼ばれる）を放棄することです。しかし、これは、影響を受ける人々とインフラがどこに行くのか、どのような補償を支払うべきか/支払うべきかという問題を提起します。

社会的および経済的影響

沿岸地帯（海岸から100キロメートルの距離と海抜100メートル以内の両方の地域）は、世界人口の大部分と増加する割合の故郷です。世界人口の50％以上、および人口が500万人を超える都市の65％が沿岸地域にあります。沿岸の洪水の危険にさらされているかなりの数の人々に加えて、これらの沿岸の都市センターは、かなりの量の世界の国内総生産（GDP）を生産しています。人々の生活、家庭、企業、道路、鉄道、工場などの都市インフラはすべて、沿岸の洪水の危険にさらされており、大きな潜在的な社会的および経済的コストがかかります。 2004年のインドネシアと2011年3月の日本での最近の地震と津波は、沿岸の洪水がもたらす壊滅的な被害を明確に示しています。経済的に重要な砂浜が侵食され、それらのビーチの魅力に依存する地域の観光が失われると、間接的な経済的費用が発生する可能性があります。

環境への影響

沿岸の洪水は、さまざまな空間的および時間的スケールにさまざまな環境影響をもたらす可能性があります。洪水は、沿岸湿地や河口などの沿岸生息地を破壊し、砂丘システムを侵食する可能性があります。これらの場所は、その高い生物学的多様性によって特徴付けられるため、沿岸の洪水は、重大な生物多様性の損失と潜在的な種の絶滅を引き起こす可能性があります。これに加えて、これらの海岸の特徴は、嵐の波に対する海岸の自然な緩衝システムです。一貫した沿岸の洪水と海面上昇により、この自然保護が低下し、浸食を悪化させ、沿岸の洪水を促進する波が内陸のより長い距離を通過することができます。洪水後の長期にわたる海水の浸水は、農業生産性の土壌の塩水化を引き起こす可能性があり、その結果、長期間にわたって生産性が失われます。食用作物と森林は、土壌の塩水化によって完全に殺されるか、洪水の動きによって一掃されます。湖、ラグーン、沿岸の淡水帯水層などの沿岸の淡水域も、塩水の侵入の影響を受ける可能性があります。これにより、これらの水域は淡水生物の生息地として、また町や都市の飲料水源として破壊されます。

例

既存の沿岸洪水問題の例は次のとおりです。

ロンドンとテムズバリア

テムズバリア（図3）は世界最大の洪水バリアの1つであり、非常に高い潮と高潮の際にロンドンを洪水から保護します。バリアは満潮時に持ち上げて海水がロンドンに浸水するのを防ぎ、低くしてテムズ流域から雨水の流出を解放することができます（詳細についてはテムズバリアを参照）

ニュージーランドのサウスカンタベリー平野

この低地の沿岸地帯の洪水により、浸水が長引く可能性があり、影響を受ける牧畜農業の生産性に数年間影響を及ぼす可能性があります。

ニューオーリンズのハリケーンカトリーナ

ハリケーンカトリーナは、Saffir–Simpsonのハリケーン風スケールでカテゴリー3のサイクロンとして上陸し、中程度のレベルの嵐に過ぎなかったことを示しています。しかし、大規模な洪水によって引き起こされた壊滅的な被害（図4）は、北米で最も多く記録された高潮の結果でした。カトリーナの上陸の数日間前に、システムの低気圧性回転の持続的な風によって波が発生しました。非常に低い中心気圧レベルと相まって、この長い波のセットアップは、大規模な高潮が発生したことを意味しました。暴風雨が都市を浸水から保護することを目的として、高潮を越えて堤防と洪水壁を突破した。残念ながら、ニューオーリンズは本質的に多くの要因で沿岸の洪水に陥りやすいです。第一に、ニューオーリンズの多くは海面下にあり、ミシシッピ川に接しているため、海と川の両方からの洪水からの保護は、設計された構造に依存しています。ミシシッピ川の土地利用の変化と自然システムの変更により、都市の自然な防衛力が低下しました。湿地の損失は、1930年以来約1,900平方マイル（4,920平方キロメートル）と計算されています。これは、4マイルの湿地が高潮の高さを1フィート（30センチ）減らすと推定されるため、かなりの量です。

インドネシアと日本の地震と津波

マグニチュード9.0の地震がインドネシアのスマトラ沖で発生し、インド洋全体に大津波が広がりました。この津波は人命の著しい損失を引き起こし、280,000 – 300,000人の推定が報告されており、村、町、都市（図5）と物理的環境にextensive大な被害をもたらしました。サンゴ礁、マングローブ、ビーチ、海草藻場など、破壊または損傷した自然の構造と生息地。 2012年3月の日本の最近の地震と津波は、津波の破壊力と沿岸洪水の混乱を明確に示しています。

今後の研究

以下に関する将来の研究が必要です。

沿岸集落の強制放棄に対処するための管理戦略
沿岸の洪水に対するマングローブなどの自然の緩衝システムの有効性の定量化
エンジニアリングの設計と実践の改善、またはエンジニアリングの代替緩和戦略