[論文レビュー] Trends in storm surge probability of occurrence along the Polish Baltic Sea coast

Dominik Paprotny|arXiv (Cornell University)|Oct 9, 2014

Geophysics and Gravity Measurements参考文献 10被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、19世紀の幹潮計データを用いて、ポーランド・バルト海沿岸における高潮確率の長期的傾向を分析している。40年間の移動ウィンドウにGumbel分布を適用した結果、海面上昇に伴い、格但（Gdańsk）では年最大水位が上昇しているが、シュヴィノウイェスツェ（Swinoujście）およびコロブリェツェ（Kołobrzeg）では上昇傾向または負の傾向が認められず、これは北アトランティック振動（NAO）指数を介した大気循環の変化に関連している可能性がある。

ABSTRACT

When assessing the hazard brought by storm surges on the coast, a frequency analysis is often conducted. An issue of particular concern is the sea level rise (SLR), thought to have an impact on maximum water levels. In this study, three gauge stations with long records dating back to the 19th century and located along the Polish Baltic Sea coast were analyzed. Different theoretical distributions were tested in order to find the best-fitting one. Gumbel distribution was chosen and estimated for 40-year moving periods. The location parameter soared in all tide gauges, but the shape parameter was stable in Gdansk and decreased in the other two. In effect, theoretical annual maximum water levels followed the SLR in Gdansk, whereas most extreme storm surges had no trend in Swinoujscie and a negative one in Kolobrzeg. A possible explanation for this was investigated (change in atmospheric circulation measured by NAO index).

研究の動機と目的

• ポーランド・バルト海沿岸における高潮確率の長期的傾向を評価すること。
• 特定の幹潮計測定所における極端な水位に及ぼす海面上昇（SLR）の影響を評価すること。
• 大気循環の変化、特に北アトランティック振動（NAO）指数が、高潮傾向の地域差を説明できるかどうかを調査すること。
• 本研究の対象地域における年最大水位をモデル化するにあたり、最も適切な確率分布を同定すること。

提案手法

• 19世紀にさかのぼる、ポーランド・バルト海沿岸の3か所の幹潮計記録の分析。
• 年最大水位に最も適した理論的確率分布を特定するため、複数の分布をテスト。
• 適合度基準に基づき、Gumbel分布が最良の適合モデルとして選定された。
• Gumbel分布の時間変動パラメータを推定するため、40年間の移動ウィンドウを適用。
• Gumbel分布の位置母数および形状母数の時間的傾向を検討。
• 高潮傾向と北アトランティック振動（NAO）指数との間の相関分析により、大気的要因の影響を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 19世紀から21世紀にかけて、ポーランド・バルト海沿岸における高潮確率はどのように変化したか？
• RQ2 海面上昇は、3か所の幹潮計測定所における年最大水位の変化とどの程度相関しているか？
• RQ3 同じ地理的近接性を有するにもかかわらず、グダニスク（Gdansk）、シュヴィノウイェスツェ（Swinoujście）、コロブリェツェ（Kołobrzeg）の各駅で極端な水位に顕著な異なる傾向が見られるのはなぜか？
• RQ4 観察された高潮傾向の変動は、特にNAO指数に起因する大気循環の変化によって説明可能か？
• RQ5 本研究の対象地域における年最大水位を最もよくモデル化する確率分布は何か？

主な発見

• Gumbel分布は、3か所の幹潮計測定所における年最大水位に最も適した確率分布として特定された。
• 3か所のすべての駅で、Gumbel分布の位置母数が時間とともに安定的に上昇しており、極端な水位の上昇を示している。
• グダニスクでは形状母数は安定していたが、シュヴィノウイェスツェおよびコロブリェツェでは形状母数が低下しており、分布の尾部挙動の変化を示唆している。
• グダニスクでは、理論的年最大水位が海面上昇のトレンドをよく再現しており、SLRと高潮リスクの強い関連性が示された。
• シュヴィノウイェスツェでは、極端な高潮に顕著な傾向は認められなかったが、コロブリェツェでは極端な水位に負の傾向が観察された。
• 各駅における高潮傾向の差異は、NAO指数との相関関係から、大気循環の変化に起因している可能性がある。