[論文レビュー] Was Doggerland catastrophically flooded by the Mesolithic Storegga tsunami?

Jon Hill, Alexandros Avdis+3 more|White Rose Research Online (University of Leeds, The University of Sheffield, University of York)|Jul 18, 2017

Geology and Paleoclimatology Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、高解像度数値津波モデルを用いて、メソリシック期のストアーゲー海底崩壊がドッグジャーランドの放棄を引き起こした壊滅的洪水を引き起こしたかどうかを評価した。結果は、津波がもともと中程度の浸水を引き起こした可能性が高いことを示しており、最大9 mの津波到達高と最大2,000 km²の洪水範囲であり、極端な風速の高潮と同等の規模であった。これは、津波ではなく海面上昇がドッグジャーランドの沈没と人類の居住地放棄の主な要因であったと考えられる。

ABSTRACT

Myths and legends across the world contain many stories of deluges and floods. Some of these have been attributed to tsunami events. Doggerland in the southern North Sea is a submerged landscape thought to have been heavily affected by a tsunami such that it was abandoned by Mesolithic human populations at the time of the event. The tsunami was generated by the Storegga submarine landslide off the Norwegian coast which failed around 8150 years ago. At this time there were also rapid changes in sea level associated with deglaciation of the Laurentide ice sheet and drainage of its large proglacial lakes, with the largest sea level jumps occurring just prior to the Storegga event. The tsunami affected a large area of the North Atlantic leaving sedimentary deposits across the region, from Greenland, through the Faroes, the UK, Norway and Denmark. From these sediments, run-up heights of up to 20 metres have been estimated in the Shetland Isles and several metres on mainland Scotland. However, sediments are not preserved everywhere and so reconstructing how the tsunami propagated across the North Atlantic before inundating the landscape must be performed using numerical models. These models can also be used to recreate the tsunami interactions with now submerged landscapes, such as Doggerland. Here, the Storegga submarine slide is simulated, generating a tsunami which is then propagated across the North Atlantic and used to reconstruct the inundation on the Shetlands, Moray Firth and Doggerland. The uncertainty in reconstructing palaeobathymetry and the Storegga slide itself results in lower inundation levels than the sediment deposits suggest. Despite these uncertainties, these results suggest Doggerland was not as severely affected as previous studies implied. It is suggested therefore that the abandonment of Doggerland was primarily caused by rapid sea level rise prior to the tsunami event.

研究の動機と目的

• ストアーゲー津波が、南イングランドの北シーエリアに沈没したメソリシック期の景観であるドッグジャーランドを壊滅的洪水に見舞ったかどうかを評価すること。
• 古海深と堆積物堆積物を数値モデルと統合することで、津波の規模とドッグジャーランドへの影響に関する矛盾する解釈を解消すること。
• 津波が人間の居住地放棄の主な要因であったのか、それとも事前に急速に進行していた海面上昇が主な要因であったのかを特定すること。
• ショットランド諸島およびモレイ・フィルトの堆積物と比較することで、古環境の浸水状況を改善して再構築すること。
• 古海深と滑落源パラメータの不確実性による、現在のモデルの限界を評価すること。

提案手法

• 津波波を生成するために、有限体積法と深さ平均浅水域モデルを用いてストアーゲー海底滑落をシミュレートした。
• 複雑な沿岸動態と沈没地形における浸水を解像するために、適応メッシュリファインメントを施した2次元水動力学モデルを適用した。
• 氷河融解とプログレイシャル湖の排水による相対的海面上昇を組み込み、古環境的文脈を改善した。
• ショットランド諸島およびモレイ・フィルトの堆積物を制約として用い、モデルの浸水範囲と観察された堆積物の広がりを比較することで、モデル結果の妥当性を検証した。
• 異なる滑落源の幾何形状と海深さ再構築をテストすることで、モデルの不確実性を制限した。
• 津波の影響を評価するために、到達高と洪水範囲を計算し、その結果を高潮の規模と比較することで文脈を提示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一部の考古学的および地質学的解釈が示唆するように、ストアーゲー津波がドッグジャーランドに壊滅的洪水を引き起こした程度はどの程度か？
• RQ2 古海深と滑落源パラメータの不確実性が、ドッグジャーランドにおけるモデル化された津波浸水にどのように影響するか？
• RQ3 ショットランド諸島およびモレイ・フィルトの堆積物は、モデル化された津波到達高と浸水パターンと整合的か？
• RQ4 ドッグジャーランドにおける津波波の高さは、広範な人間の移動を引き起こすほど十分だったのか、それとも極端な風速の高潮と同等の規模だったのか？
• RQ5 津波発生の直前における急速な海面上昇が、津波発生よりもドッグジャーランドの放棄により大きな影響を及えたのだろうか？

主な発見

• モデルは、ドッグジャーランドにおける最大津波到達高が9 mであり、最大2,000 km²（陸地面積の35％）が洪水に見舞われると予測した。
• ドッグジャーランドにおける浸水レベルは、地域の極端な風速の高潮と同等であり、津波が特異的・壊滅的であったとは考えにくい。
• モデル結果はショットランド諸島およびモレイ・フィルトの堆積物と良好に一致しており、シミュレーション手法の妥当性が裏付けられた。
• 本研究では、古海深と滑落源パラメータの不確実性が、堆積物が示唆する浸水レベルを下回る浸水レベルを推定することに寄与していることが判明した。
• 結果から、ストアーゲー発生の500年前に急速に進行した海面上昇が、大規模な浸水を引き起こし、ドッグジャーランドの放棄の主な要因であったと考えられる。
• 変形可能スライドモデルはより大きな波を生じる可能性があるが、現在の計算制限によりその使用は制限されている。本研究で使用した剛体ブロックモデルは、保守的な推定値を提供している。