東北地方太平洋沖地震
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9.津波
9.1.日本国内

津波警報[編集]


この地震で気象庁は、気象庁マグニチュード7.9という推定に基づき[67]、まだ揺れの続いている中の14時49分、岩手県宮城県福島県の沿岸に津波警報(大津波)[246]、その他の全国の太平洋沿岸などに津波警報・津波注意報を発表し、予想される津波の高さについて、宮城県で6m、岩手県と福島県で3mと発表した。しかし、実際の津波の高さはこれを大きく上回った。通常は地震発生15分後に算出されるモーメントマグニチュードがこの地震では算出できず、津波警報の続報に生かせなかった[67]。また15時には岩手県沖の海底水圧計で5mの津波が観測されていたが、津波の予測に水圧計を使うことは気象庁のマニュアルになかった。その後、水圧計よりも陸側に設置されたGPS波浪計や沿岸の検潮所などで高い津波が観測されたため、津波警報・注意報は15時14分、15時30分に更新・拡大された。岩手県釜石沖のGPS波浪計では15時12分に6.7mを観測し、これはマニュアルによれば沿岸では10m以上の高さになるとされる値だったが、15時14分の警報更新では10m以上の予想は宮城県のみで、岩手県と福島県では6mの予想だった[247]。15時30分には岩手県から千葉県九十九里外房までの予想高さが10m以上になった[248][227]が、すでにその時間帯には三陸沿岸に津波が襲来していた。
3月12日3時20分までに太平洋沿岸の北海道から小笠原諸島四国までと青森県日本海沿岸には津波警報(大津波)が、北海道日本海沿岸南部や東京湾内湾、伊勢湾瀬戸内海の一部、九州南西諸島などには津波警報が、日本海や瀬戸内海の沿岸などには津波注意報が発表され、日本の沿岸の全てで津波警報(大津波)、津波警報、津波注意報のいずれかが発表されたこととなった[250][251]仙台市宮城野区太白区若林区・青森県太平洋側沿岸をはじめとして全国各地に避難指示が発令された[252][253]。気象庁が津波警報・注意報を全て解除したのは、丸二日以上経過した3月13日17時58分だった[232]。なお、気象庁が津波警報(大津波)を発表したのは1年ぶり(そのうち、青森・岩手・宮城では1年ぶり、北海道では約18年ぶり)である。

観測された津波[編集]


地震によって、観測史上最大級の非常に大規模な津波が発生し、北海道[233]から千葉県[256]にかけて大津波が押し寄せた。特に岩手県宮城県福島県の3県では、海岸沿いの集落が軒並み水没したのをはじめ、仙台平野などの平野部では海岸線から数km内陸にわたる広範囲が水没、遡上した津波により河川沿岸ではかなり内陸まで水没した。陸に押し寄せた高い津波は、各地で防潮堤堤防を乗り越え、建築物構造物を破壊し、それらが瓦礫となって車などと一緒にさらに内陸まで侵入した後、引き波となって瓦礫を海まで引きずり出した後、後続の波によって再び内陸へという形で繰り返し沿岸を襲い、甚大な被害を出した[233][257][258][259][260]。また、震源から見て日本列島の裏側に当たる日本海側沿岸や瀬戸内海沿岸、東京湾内でも津波を観測している[261]。航空写真などを基に国土地理院が分析したところによると、津波により浸水した範囲は、青森・岩手・宮城・福島・茨城・千葉の6県62市町村で561km2に及んだ[262]
計器観測された津波高[編集]
津波の第一波は、震源に近い観測所では地震発生とほぼ同時刻に数十cm程度の海面変動が観測され、陸に近い分岐断層のずれによる津波が早い段階で到達した可能性も考えられていた[263]。しかし、気象庁は後日の精査により、釜石大船渡石巻相馬の4地点については、津波によるものと海震などによるものとの区別が難しいことから速報値を取り消し、「11日午後2時台」として何分かは「不明」と発表し「今後も第1波到達時刻の特定は難しい」との見解を示した[264][263]宮古港では15時1分に1m24cmの引き波を観測し、第一波の到達時刻と特定された[264]
検潮所の測定による津波の高さは、岩手県の宮古で8.5m(15時26分)以上[265][243]、釜石で4.2m(15時21分)以上、大船渡で8.0m(15時18分)以上[243]、宮城県の石巻市鮎川で8.6m(15時26分)以上[267]、福島県の相馬で9.3m(15時51分)以上[6]などだった。ただ、東北地方のこれらの検潮所は津波によって途中から観測データを送信できなくなったため、それ以降については記録が残っていない[268]。このうち相馬の記録のみ、引き波の後の最初の押し波が全て記録されているが、気象庁はこの記録について、これ以降の津波の記録が他の検潮所と同様に計測できておらず、後続の波がこれよりも高くなった可能性を考慮して「9.3m以上」と表現している。このほか、青森県の八戸で4.2m(16時57分)以上(一時的に欠測の部分あり)[269]、茨城県の大洗で4.0m(16時52分)を記録している[270]。福島県のいわき市小名浜では3.3m(15時39分)だった[271]。距離が近い東北地方だけでなく、北海道の太平洋岸で1-3.5m程度、千葉〜九州の太平洋沿岸で1-3m程度、日本海側でも1m未満の津波が観測された。
沖合に設置されたGPS波浪計は、岩手県北部沖〜福島県沖において15時12分から15時19分の間に最大波を観測し、このうち最大のものは岩手県南部沖(釜石沖)の6.7mだった(沿岸ではさらに高くなる)。岩手県南部沖では少なくとも7回の津波を観測した。
東北大学教授今村文彦[272]シミュレーションの結果として、津波により土砂が削り取られて流速や高さが増加したとしている。例えば気仙沼市では高さ8mが土砂の効果で16mになり、陸前高田市では速さが1.5倍になり、引き波の速さが2倍になった[273]
また、波源域から発せられた直接波だけでなく、太平洋の対岸にあたる南米で反射した長周期(30分から60分)の津波を約50時間後に津波コーダとして海底水圧計は観測していた[274]
推定された津波高[編集]
日本気象協会は、岩手県宮古市から福島県相馬市までの沿岸の津波高(海上での津波の高さ)は約8-9mあったと推定した[26]。一方、陸上の比較的海岸に近い地点での浸水高は、浸水した痕跡などから、岩手県から宮城県牡鹿半島までの三陸海岸で10-15m前後、仙台湾岸の高いところで8-9m前後としている[26]陸前高田市南三陸町宮古市などでは建物の4、5階まで浸水した[275]。津波の溯上高(斜面を駆け上がった高さ)は、三陸海岸では30m以上のところがあった[276]。全国津波合同調査チームの調査によると、津波の遡上高は岩手県大船渡市の綾里湾において40.1mにまで達したものが最大と見られており、この記録は明治三陸地震の最大記録38.2m(同市綾里地区)を上回り、明和の大津波(発生当時は琉球)を除けば日本で記録された最大の遡上高となった[7][254][255]。また東京大学地震研究所准教授の都司嘉宣によると、宮城県女川町の笠貝島では溯上高が43mに達していた可能性がある[279]。他に、宮古市田老地区の小堀内漁港近くで37.9m、岩手県野田村で37.8m、宮城県女川町で34.7m、大船渡市三陸町綾里で30.1mの遡上高が確認されている[254][255][280][281]。福島県の警戒区域内での津波は、東京大学大学院教授佐藤愼司(海岸工学)らと福島県の共同で2012年2月に初めて調査が行われ、最大で21.1m(富岡町小浜)に達していたことが分かった[282]

津波の波形と発生メカニズム[編集]


岩手県北部沖〜宮城県北部沖のGPS波浪計では、潮位は最大波の数分前に小さく上昇し、その直後に高く鋭い波形が現れた。また女川町沖の波高計は15時16分に+5.77mだったが、15時23分には-5.05mとなり落差約11mの引き波となっている[283][284][285]。釜石沖に敷設された海底ケーブル式水圧計による海面変動の記録(TM1, TM2)でも、最初に海面が徐々に2m程度上昇したのち、約11分後にパルス的な3m程度の急上昇が見られた。プレート境界の比較的深い部分の断層破壊によってもたらされたのが最初の長く緩やかな海面上昇で、それに続く急激な高い津波は、海溝近くでの大規模な断層破壊によるものと考えられている。
一方で、この二つの異なる波長の津波は異なる波源から生じたものとする推定があり、海底電位磁力計による観測結果から長波長の緩やかな海面上昇は宮城県沖の広範囲の断層滑りが原因であるのに対し、短波長のパルス波は震源から約100km北東の海溝付近が波源と考えられ、この位置は明治三陸津波の波源域に近く、何らかの関連が示唆されるとしている[286]。この、短波長の津波は震源から約150km北東の日本海溝付近で発生した海底地滑りの可能性があり、これが津波を巨大化させた一因である可能性があるという[287][288]。また、海洋研究開発機構が海溝軸まで及んだ地震断層と推定していたものは、海溝周辺の地形変形を検討した結果、地すべりの可能性があるとされる[289]

各地で被害を出した津波[編集]


宮城県女川町では、鉄筋コンクリート製のビルが基礎部分ごと地面から抜けて横倒しになった。このような例は世界的にも稀。町はビルを被害資料として保存する方針[290][291]だったが、後に解体された[292]
東北大学の今村文彦によるとNHKが仙台市若林区で撮影した津波の映像を分析し、津波の速さは沿岸から1km内陸の地点では秒速約6m・時速20km以上であったと明らかにした[293]。名取川では津波が陸地の倍の速さで逆流し、堤防からあふれ出して流れ落ちる過程でさらに加速したことで内陸6kmまで浸水したり、川沿いの集落も被害を受けた[294][26][295]
また、今村の話によれば千葉県旭市飯岡地区では「エッジ波」という現象により、17時26分に7.6mという津波を観測したという。
仙台平野では名取川鳴瀬川阿武隈川七北田川などで数km以上津波が遡上した。北上川では、津波が河口から約50km上流の地点まで遡上したことが河川水位の記録データから判明した[296]十勝川においても、河口から約13km上流の地点まで遡上した[297]。関東地方では利根川で河口から約40km上流まで、荒川で河口から約28km上流まで遡上していることが確認された。
岩手県の宮古市田老地区では、チリ地震津波から集落を守ったとされる高さ10m、総延長2433mの防潮堤を津波が乗り越え、防潮堤は580mにわたって粉砕された[298][299]。岩手県釜石市では、ギネス世界記録に「世界最深の防波堤」と認定されている全長2km、深さ63mの防波堤釜石港湾口防波堤が平成21年(2009年)に完成しており、津波によって防波堤自体は全体の7割が倒壊したものの、釜石市街地への浸水を約6分遅らせることができたとの分析結果が報告されている[300]。これに対し同県の普代村では、高さ15.5m、全長155mの防潮堤、普代水門により村の海岸地域が守られ、村全体で死者0名、行方不明者1名の人的被害に留まっている[301]。一方、釜石市唐丹町小白浜での破壊の状態から、防潮堤は向かってくる津波に対しての耐波力は有していたが、越流した引き波を想定した設計が不十分であったため防潮扉が破壊され、後続波に対しては無防備となったと考えられている[302]
その後の余震によっても、たびたび津波警報や津波注意報が出された[227]。7月10日9時57分ごろに発生した三陸沖を震源とするM7.3、最大震度4の余震では、本震以降で初めて津波を観測した(岩手県の大船渡と福島県の相馬でともに10cm)[303]
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(8.6.液状化)
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(9.2.日本国外)

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