Tsunamis Recorded in Tide Gauges at Costa Rica Pacific Coast and their Numerical Modeling Part II

技術要約：コスタリカ太平洋岸の検潮計に記録された津波とその数値モデリング 第II部

問題提起
コスタリカは近年、壊滅的な津波事象を経験していないものの、1941年以降、検潮計に28件の津波が記録されている。公衆のリスク認識は依然として低い。先行研究（本シリーズの第I部）では11件の遠地津波の記録を処理したが、計器データベースの大部分は不完全または未解析のままであった。具体的には、1941年から2021年までの12件の津波記録（プンタレナス検潮計から8件、ケポス検潮計から4件）が、これまで公開されておらず、詳細な分析も行われていなかった。さらに、既存の記録は最大波高の推定値に限定されていることが多く、詳細な波形図（マリグラム）も欠けており、一部の歴史的な紙の記録は紛失または劣化していた。本研究は、津波ハザード評価を改善し、数値モデルを検証し、局所的および遠地性の震源に対するコスタリカ沿岸の応答を理解するために、これらの歴史的記録をデジタル化、フィルタリング、および数値モデリングすることの必要性に対処するものである。

方法論
本研究では、データ処理と数値モデリングという二段構えのアプローチを採用した。

• データ処理:

  • デジタル化: NOAA/NCEIアーカイブおよびコスタリカ国立大学のアーカイブから回収された紙のマリグラムをデジタル化した。歴史的な紙の記録には高さのスケールが欠けていたため、潮位範囲に基づいて高さ軸をスケーリングするために、特定の日付に対する潮汐予測を生成した。
  • フィルタリング: 潮汐成分を除去して津波信号を孤立させるために、すべての記録に対して2時間の周期を持つハイパスフィルタを適用した。高周波振動を示すデジタル記録（2016年および2021年）については、二次的に5分間の周期のローパスフィルタを適用した。
  • 範囲: 12件の事象を処理した：4件の局地的事象（1941年オサ、1941年シエルペ、1950年ニコヤ、1952年テンプスケ、1983年ゴルフイト）および8件の遠地的事象（1952年日本、1952年カムチャッカ、1957年アレンドノフ、1960年チリ、1976年ケルマデック、1979年コロンビア、2016年エクアドル、2021年バヌアツ）。

• 数値モデリング:

  • モデル: ComMIT数値モデルを利用した。
  • 格子（グリッド）: プンタレナス用に（30、5、1秒角）、ケポス用に（24、3、0.5秒角）入れ子状の格子を定義した。水深データは、GEBCO-08データに、デジタル化された海図および測量データ（ケポスの2014年以降のマリーナ建設データを含む）を組み合わせたものを使用した。
  • 震源:
    • 局地的事象: 1941年オサ、1950年ニコヤ、1983年ゴルフイトの事象については、OVSICORI-UNAから提供された地震パラメータを用いてカスタマイズされた震源をモデリングした。1941年シエルペおよび1952年テンプスケの事象については、データ不足のため震源を定義できなかった。
    • 遠地的事象: 遠地津波（例：1960年チリ、1952年カムチャッカ）については、ComMITライブラリ内の標準的な地震ユニット震源を使用した。1979年のコロンビアの事象は、更新された水深および震源情報を用いて再モデリングされた。

主な貢献

1. データベースの完成: 本研究は、1964年アラスカおよび1966年ペルーの記録のみを残して、コスタリカの計器津波データベースをほぼ完成させた。これにより、これまで未公開または未解析であった12件の詳細なマリグラムに関する初の詳細な分析を提供した。
2. 再帰的事象の分析: 本論文は、同一地域に由来する3組の再帰的事象（オサ：1941年と1983年、カムチャッカ：1952年と2025年、ケルマデック諸島：1976年と2021年）を確立した。これは、経時的な近傍震源および遠地震源の応答を比較するためのユニークなデータセットを提供する。
3. モデルの検証: 新たに処理された歴史的記録と比較することにより、コスタリカの文脈におけるComMITモデルの性能を検証した。
4. 震源特性の把握: 単純で均質な地震震源を使用することの限界を、遠地事象と比較して局地的事象において強調し、震源の不均質性が近傍での一致に大きく影響することを指摘した。

結果

• 局地津波:
  • 1941年オサ: モデルは最大高さを過小評価した（観測値20.9 cmに対し、モデル値8.3 cm）。また、3つの最大の観測ピークを再現できなかった。これは、震源の不均質性に起因すると考えられる。
  • 1950年ニコヤ: モデルは観測結果と強い一致を示し、到達時刻と最大高さを正確に予測した（観測値12.0 cmに対し、モデル値9.7 cm）。
  • 1983年ゴルフイト: モデルは2番目の観測ピークを正常に再現した。このことは、最初のピーク（地震と同時に発生したもの）は津波ではなく、地震波によって誘発されたセイシュ（潮汐現象）であった可能性を示唆している。
• 遠地津波:
  • 1960年チリ: モデルは事象の最初の15時間を良好に捉えたが、長時間実行の境界データ制限により、最初の到達から35時間後に発生した最大高（59 cm）をシミュレートできなかった。
  • 1952年カムチャッカおよび1957年アレンドノフ: モデルは最大高において高い一致を示したが、時間的なずれが生じた（例：カムチャッカでは5時間43分の遅延）。
  • ケポスの詳細: 2016年エクアドルおよび2021年バヌアツの事象について、マリーナの入り口に位置するケポス検潮計は、波のトラップと増幅に起因する高周波振動と、最大高の遅れ（最大39時間後）を記録した。モデルはこれらの最大高を過小評価し、現地のインフラによって引き起こされる高周波振動を解像できなかった。
• 全般的な観察: 最大津波高は5 cm（2021年バヌアツ）から59 cm（1960年チリ）の範囲であった。本研究は、検潮計の高さが低いことは、必ずしも他の場所でのハザードの欠如を意味するものではないことを指摘しており、海岸地形が波の増幅に大きく影響するためである。

意義
本論文は、コスタリカが他の世界の地域のような高い津波ポテンシャルに直面していないとしても、これらの歴史的記録の存在は、津波が緊急管理者や意思決定者によって無視されるべきではない現実の脅威であることを裏付けていると主張している。デジタル化されたマリグラムと検証された数値モデルは、以下のための重要なデータを提供する：

• 津波ハザード評価および避難マップの精緻化。
• 将来のシナリオシミュレーションのための数値モデルの検証。
• 再帰的な地震震源に対するコスタリカ沿岸の具体的な応答の理解。
• 脅威評価情報の抽出のための、将来の詳細な頻度分析の実施。

本研究は、シミュレーションと記録の一致は概して満足のいくものであるが、震源の複雑さと局地的な地形の影響により、局地的な事象のモデリングは依然としてより困難であることを結論付けている。