Spatiotemporal analyses of Extreme Precipitation and Flooding in Tennessee

水は生命にとって絶え間ない伴侶ですが、それが過剰な力や不適切な場所にもたらされるとき、地形を塗り替え、地域社会に壊滅的な被害を与える破壊的な力へと変貌します。米国では、2つの異なるタイプの水害がニュースを賑わせています。一つは、川や川の氾濫によって乾燥した土地が徐々に浸水していく「洪水」であり、もう一つは、激しい雨の直後に数分以内に発生することもある、突発的で暴力的な急上昇である「フラッシュフラッド（突発的洪水）」です。極端な気象事象が頻発していることを科学者たちは古くから知ってきましたが、これらの危険が具体的にどこでどのように変化しているのかを理解するには、過去を特定のレンズを通して見る必要があります。研究者は、単に嵐がどれだけ発生したかだけでなく、それらがどこで発生したのか、同じ場所にどれくらいの頻度で襲来しているのか、そしてそれらが引き起こす被害が時間の経過とともに悪化しているのかどうかを検証しなければなりません。このような調査は、水と天候のルールが変化しつつある未来に向けて、地域社会が備えるための助けとなります。

イースト・テネシー州立大学の研究チームは、最近、この種の詳細かつ時間軸に焦点を当てた調査をテネシー州に対して実施しました。彼らは、32年間の天候の歴史が郡ごとにどのように展開してきたかを観察できるよう、デジタルモデルを構築し、激しい雨、河川の洪水、そしてフラッシュフラッドが州全体でどのように振る舞ってきたかを確認しました。彼らの目的は、単なる嵐の回数を数えることを超えて、進化する危険のパターンをマッピングすることでした。その結果、一部の地域では洪水イベントの数が増加し、他の地域では減少している一方で、被害に関する物語は、それとは異なる、より切迫した物語を伝えていることが分かりました。州の中部では、激しい雨の頻度が上昇しており、洪水の回数が必ずしも増加していない場所であっても、洪水災害による経済的損失が急増しています。

これらの変化を理解するために、研究者たちは州を一つの「生きたタイムライン」として扱いました。彼らは、1991年から2022年までに記録されたすべての激しい雨、すべての河川洪水、およびすべてのフラッシュフラッドの記録を集めました。雨については、1年に1回、2年に1回、あるいは5年に1回程度想定される強さの嵐に着目しました。洪水については、それらがどの程度の頻度で発生したかと、それらがどれほどの財産被害をもたらしたかの両方を追跡しました。その後、この膨大な量のデータをコンピュータシステムに投入し、情報を三次元のグリッドへと整理しました。このグリッドにおいて、水平方向の層はテネシー州95郡の地理を表し、垂直軸は1990年代初頭から現在に至る時間を表しています。これにより、チームは単にイベントがどこで起きたかだけでなく、それらのパターンが数十年にわたってどのように移動し、激化してきたのかを見ることができました。

結果は、変遷の過程にある州の姿を明らかにしました。テネシー州全域において、激しい降雨が増加している郡の数は、減少している郡の数よりもはるかに多くなっています。この傾向は州の中部で特に強く、一連の郡が激しい雨の継続的なホットスポットとなっています。これらの中部郡の一部では、近年の激しい降雨イベントの数は、調査期間の初期と比較して2倍または3倍に増加しています。研究者たちは、ナッシュビル盆地やカンバーランド高原の縁など、これらの激しい雨が地域の気候における定常的かつ激化する特徴となっている特定の領域を特定しました。

チームがフラッシュフラッドに注意を向けると、状況はより複雑になりました。州の西部、具体的にはシェビー郡とティプトン郡では、フラッシュフラッドの発生数が明らかに増加しています。しかし、州の他の多くの地域では、フラッシュフラッドの数は減少したか、あるいは横ばいでした。これは、一部の地域では危険が衰退している可能性を示唆していますが、財産被害に関するデータは異なる物語を伝えています。中部および東部では、フラッシュフラッドによる損失額が着実に上昇しています。これは、ある地域ではフラッシュフラッドの回数が減っているかもしれないものの、発生した際の被害はより深刻であることを意味しています。それは、襲来する頻度は少ないものの、やってくる時はより強力な一撃をもたらす嵐のようなものです。

研究者たちはまた、フラッシュフラッドよりも緩やかに水位が上昇する傾向にある、伝統的な河川洪水についても調査しました。ここでは、州の中部および東部において明確な上昇傾向が見られます。テネシー州中部の郡では河川洪水がより頻繁に発生しており、東部ではこれらのイベントによる経済的コストが上昇しています。興味深いことに、本研究では、洪水イベントの数と損失額が必ずしも同じ方向に動かないことが判明しました。一部の郡では、洪水の数は減少しているにもかかわらず、被害額は増加しています。これは、発生している洪水がより激しくなっているか、あるいは、水が地面に浸透するのを妨げる建物や道路の増加といった土地の変化によって、それらが襲うコミュニティの脆弱性が高まっていることを示唆しています。

最も衝撃的な発見の一つは、州の地理と歴史を関連付けて見た時に得られました。中央部の郡で2021年に記録された、1日に20インチ（約500mm）以上の雨を降らせた記録的な降雨イベントは、22人の死者を出し、1億ドル以上の被害をもたらしたフラッシュフラッドを引き起こしました。過去数十年のどの事例よりも激しかったこの単一のイベントが、その地域の長期的なトレンドを変化させる要因となりました。また、本研究は、州の形状や境界がこれらのパターンを隠してしまう可能性があることも強調しました。研究者が州全体として分析した際、中央部でのイベントの膨大な量によって、いくつかの危険な領域が覆い隠されてしまいました。しかし、東部、中部、西部を個別に分析すると、東部において、以前は見過ごされていた危険が明らかになるなど、新たなホットスポットが出現しました。

本研究は、水害からコミュニティを守ろうとするあらゆる人々にとって、これらの変化をマッピングするためのツールが極めて価値が高いと結論付けています。危険が時間と空間を通じてどのように移動するかを可視化することで、プランナー（計画立案者）は、どのエリアがより危険になりつつあり、なぜそうなのかを知ることができます。研究は、脅威が均一ではないことを示しています。脅威は州の特定のポケットに集中しており、中部地域は激しい雨と洪水被害の両方において最も顕著な増加に直面しています。この知見は、未来に備えるためには、単に嵐の回数を数えること以上のことが必要であると示唆しています。すなわち、嵐の激しさと土地の脆弱性がどのように共に変化しているのかを理解することが不可欠なのです。気候が変化し続ける中で、これらの詳細な過去の地図は、より安全な未来を築くための重要なガイドとなります。