降雨は洪水を引き起こす上で最も重要な要因ですが、他にも多くの要因があります。 集水域に雨が降ると、水路に到達する雨水の量は、集水域の特性、特にその大きさ、形状、土地利用に依存します。 いくつかの降雨は土壌と植生によって「捕獲」され、残りは流れとして水路に入ります。 河川の大きさや形状、河川内およびその周辺の植生、水路内および水路に隣接する構造物の存在などの河川特性は、すべて水路の水位に影響します。

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図3. 洪水に寄与する要因の図。 これらの要因は場所と時間によって異なり、二つの洪水は同じではないことを意味します。 Integration and Application Network(IAN)ツールを使用して開発された概念図。

降雨は洪水を引き起こす上で最も重要な要因である

簡単に言えば、洪水は、集水域から流れる水の量がその排水溝、小川、河川の容量を超えたときに起 このプロセスは降雨から始まりますが、他の多くの要因の影響を受けます。

オーストラリアでは、洪水は、世界の他の地域と比較して、私たちの水路を流れる水の量のはるかに高い変動につながる、私たちの自然に高い降雨変動 この変動の主な要因は、エルニーニョ南部振動(ENSO)効果です(図4参照)。

大気と海洋は強く相互作用して私たちの天候に影響を与えます。

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図4. エルニーニョ-南部振動

オーストラリアの降雨量の変化の多くは、エルニーニョ–南部振動であるENSOとして知られる自然気候現象によって引き起こされています。 エンソの”シーソー”の変動は、太平洋上の赤道に沿った大気の垂直循環の変動と密接に関連している。 ウォーカー循環として知られているこの循環は、赤道に沿った東太平洋と西太平洋の間の海面温度の違いによって引き起こされます。

「通常の」循環の間、暖かく湿った空気が太平洋を西に移動し、インドネシア上で上昇し、雲と雨を発生させる。 その後、気流は比較的乾燥し、高高度(約12,000m)で東に移動し、南アメリカ海岸近くの通常の冷たい海の上に沈む。

エルニーニョ–南部振動には様々な対策があります。 これらのうちの一つである南部振動指数(またはSOI)は、東太平洋(タヒチで測定)とオーストラリア北部とインドネシア(ダーウィンで測定)の赤道地域との間の気圧の差を測定する。

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月南振動指数(SOI)

南米沖の赤道海面が異常に冷えると、歩行者循環が強化されます。 このような状況では、SOIは強く肯定的であり、貿易風は暖かい太平洋を横切って強く吹き、多量の水分を拾っている(図4a)。 これにより、オーストラリア東部では平均以上の降雨が発生する可能性が高まり、”ラニーニャ”イベントと呼ばれています。

一方、南アメリカ沖の海面が異常に暖かい場合、東部太平洋と西部太平洋の間の気圧は等しくなるか負の値になり、貿易風が弱まるか逆転する。 通常の歩行者循環よりも弱いこの状況(図4b)は、強く負の南部振動指数を伴い、”エルニーニョ”と呼ばれています。 オーストラリアではこれは通常平均降雨量の下で起因し、この傾向が持続すれば私達は干ばつに入れることができる。 SOIは、ラニーニャやエルニーニョのイベントがどのように”強い”かを教えてくれるのに役立ちます。 たとえば、SOIが一貫して強く陽性である場合(つまり、ラニーニャおよび平均雨以上)、洪水が発生する可能性があります。 SOIが一貫して強くマイナスである場合、干ばつの期間に入る危険性があります(図4c)。

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図5. 気候期間のオーストラリアの年間平均降雨量1961-1990

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図6. 年間降水量変動

クイーンズランド州では、年間平均降水量は南西部の非常に低い値から、海岸沿いの年間2000mmを超える非常に高い値までの範囲です(図5)。 しかし、一般的に降水量の少ない地域でも、数年後には比較的大雨が発生し、洪水が発生します(図6)。

長期的な気候変動や変動も降雨に影響を与える可能性がある(問題8で取り上げた問題)

流域は降雨を流水に変換する

流域に雨が降ると、河川や他の水路に流れ込む雨水の量は、流域の特性に依存する。

いくつかの降雨が捕捉される:集水域に降る雨の一部は土壌と植生によって捕捉される。 一般的に、特定の期間内に特定の地域に降る雨が多いほど、地面に浸透したり、表面に貯蔵されたりする割合が低くなります。

降雨強度が大きいほど、流出の可能性が高くなります。 どのくらいの期間雨が降るか、そして雨に覆われた地域も重要です。

ある地域に多くの植生があるほど、捕獲される降雨量が多くなり、地表を流れることができる水が少なくなります。 農場のダムや雨水タンクのような自然と人工の貯蔵は、流出を減らすのに同様の効果を持っています。

集水域の土壌タイプ、土地利用、降雨イベント前の気象条件も、土壌に浸透する可能性のある降雨量を制御するため、流れとなる降雨量を制御するために重要である。 大規模な嵐の前に雨天の期間がある場合、地面はさらなる降雨を吸収する能力がほとんどなく、降雨の割合が高くなり、地表を横切って水路に流れ 屋根や道路など水を吸収できない地域を建設すると、浸透が減少し、より多くの降雨が流出に変わることになります。

捕獲されていない降雨は水路に入る:水が集水域に流れ始めると、様々な要因が連続して大きな水路に下り坂に流れ込む量と、それがどのくらい速く動

一般的に、広範囲の降雨が長時間発生すると、集水域が大きくなると流れが大きくなります。 集水域が急であればあるほど、流出はより速く流れます。

洪水はまた、通過する地形の粗さの影響を受けます。 密集した植生やフェンスや家屋などの人工的な障害物は、水の流れを遅くし、下流の洪水レベルを下げることがよくあります。

沼地や自然の池や湖は、洪水を貯蔵し、ゆっくりと放出する能力を持っています。 ダムや収容盆地(小さな貯水池)などの人工構造物は、一定期間水を貯蔵し、イベントの期間を延長しながら下流の流れのピークを減らすことができます。 すべてのそのような構造は有限の容量を有し、貯蔵することができる集水域の流れの量に限界がある。

河川の特性が水位に影響を与える

流域内の排水溝、小川、河川の流れを運ぶ能力は、いくつかの要因によって異なります。

川の大きさと性質:簡単に言えば、川、小川または他の水路が大きく、まっすぐで滑らかであれば、水を運ぶ能力が大きくなり、洪水が起こりにくくなります。 チャネル内の構造物の配置、開発による侵入、または堆積物の蓄積など、この能力を低下させるプロセスは、洪水の増加に寄与する。

川の中やその周辺の植生:川やその土手の植物は、川に流れる水の速度を遅くします。 水の移動が遅いほど、水位が高くなり、川を取り巻く氾濫原が浸水する程度が大きくなります。 これにより、下流の洪水レベルと流量を減らすことができます。 植物はまた、川岸を強化し、侵食を減少させ、堆積物の堆積を増加させる。

一度川が堤防を越えると、到達する最大洪水レベルは隣接する氾濫原の性質に大きく依存します。 たとえば、広く平らな氾濫原は、急峻な谷よりも大量の洪水を貯蔵することができ、結果として生じる洪水はよりゆっくりと移動する。 植生の除去や堤防の建設などの氾濫原への変更(洪水のない道路や鉄道回廊など)は、河川氾濫原の自然排水パターンやプロセスに影響を与える可能性

: 都市排水システムの暗渠や河川の橋など、小川や水路に配置された構造物は、水路の水の運搬能力を低下させ、洪水の原因となる可能性があります。 破片はまた、これらの構造に絡み合って、このプロセスを悪化させる可能性があります。

水路に沿った堤防は、堤防の背後にある地域を一定のレベルまで洪水から保護するように設計されていますが、洪水の流れに対する制約の影響は、上流の洪水レベルがそうでない場合よりも高くなる可能性があります。 交差排水能力が不十分な道路や鉄道の堤防(例えば、暗渠の使用)は、同様の効果で氾濫原の一部を遮断する可能性があります。 堤防や堤防がオーバートップまたは破られると、氾濫原に広がる洪水の方法が大幅に変化する可能性があり、洪水の影響はしばしば深刻です。

下流の水位:水路の容量は、流入する海や湖の水位によっても影響を受ける可能性があります。 たとえば、王の潮や高潮は、川から海への水の放出を妨げる可能性があります。 同様の効果は、川の洪水からの背水の影響が小川までかなりの距離を伸ばすことができる川と小川の接合部の近くで発生する可能性があります。

参考文献とさらなる読書

  • McBride,JL&Nicholls,N1983,’オーストラリアの降雨と南部の振動の間の季節的関係’,Monthly Weather Review,vol. 111,pp.1998-2004.
  • Nicholls,N&Wong,KK1990,”平均降雨量、緯度、および南部振動に対する降雨変動の依存性”,Journal of Climate,vol. 3、163-170頁。
  • パートリッジ,IJ(ed.)2001年、雨でしょうか?:オーストラリア、クイーンズランド州政府、ブリスベン第一次産業省、南部振動とエルニーニョの影響。
  • 洪水報告の理解のための参考文献の完全なリストを読む

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