【地学基礎】自然災害と防災を図解で総まとめ—地震・津波・火山・気象の災害｜武蔵野個別指導塾

津波の速さを水深のグラフで読む計算、ハザードマップの色の読み取り、火砕流と溶岩流の見分けまで、図4枚と例題で地震・火山・気象の災害を順に追えます。

よくあるのは、駅のホームのベンチで電車を待ちながらノートを開き、「津波」と「高潮」の欄の前で手が止まるという場面です。どちらも海の水が陸へ押し寄せ、どちらも大きな波に見えます。頭上の掲示板には大雨による遅れの案内が流れていて、その雨が洪水につながるのか土砂災害につながるのかも、言葉のうえでは結びついていません。そこへ次の電車が入ってきて、ノートは閉じられます。

自然災害の単元は用語が多く、丸暗記で並べると似たものから順に崩れます。この単元を学ぶと、災害を「原因は何か、何が動くのか、どんな土地で被害が大きいのか」の順に言い分けられるようになり、ハザードマップの色から自分の逃げ方を読み取れるようになります。

この単元で押さえること

• 災害は現象と暮らしの重なり：同じ地震や大雨でも、どの土地に人が住み、どんな備えがあるかで被害の大きさが変わります。
• 地震の災害は 3 系統：揺れ（地震動）、液状化、津波で、起こる土地も身の守り方も違います。
• 津波の性質：海面から海底までの海水全体が動き、深い海ほど速く、浅くなると遅くなって高くなります。
• 火山の災害：火砕流、溶岩流、火山灰、火山ガスを、速さと届く範囲で分けてとらえます。
• 気象の災害：豪雨は洪水と土砂災害を、台風は高潮を起こします。高潮の原因は気圧の低下と強い風です。
• ハザードマップと恵み：地図は災害の種類ごとに読みます。災害を起こす地形や熱は、平野や温泉のもとでもあります。

地震、火山、日本の天気の単元で学んだしくみがここで暮らしの話に変わり、次の全体地図の単元では、領域どうしをつなぐ視点として働きます。

基本の考え方

自然現象が災害になる条件

地震、噴火、大雨は自然現象そのものです。誰も住んでいない原野で斜面が崩れても、被害を受ける人はいません。同じ現象が家や道路のある土地で起きたときに、はじめて災害と呼ばれます。ですから防災を考えるときは、現象の大きさだけでなく、その土地の地形と地盤、そこでの暮らし方をあわせて見ます。日本はプレートの境界にある変動帯で地震と火山が多く、梅雨と台風で大雨も降ります。しかも急な山地と狭い平野に人が集まって暮らしているため、同じ土地が何種類もの災害を受ける可能性があります。

図1は、山から海までの土地の断面に、起こりやすい災害を重ねた模式図です。急な斜面ではがけ崩れ、谷の出口に広がる扇状地では土石流、川沿いの低地では洪水、海を埋めて造った埋立地では液状化、海岸では津波と高潮が代表です。もちろん「一つの土地に一つの災害」という意味ではなく、低地で液状化が起きることも埋立地が水につかることもあります。それでも、地形を見れば起こりやすい災害の見当がつくという見方は、この単元全体の土台になります。

地震が起こす 3 つの災害

1 つ目は地震動、つまり揺れそのものによる災害です。建物の倒壊や家具の転倒、斜面の崩壊のほか、壊れた電気やガスの設備から火災が広がることもあります。1923 年の関東地震（関東大震災）では火災が、1995 年の兵庫県南部地震（阪神・淡路大震災）では建物の倒壊が、被害の中心でした。揺れは地盤で変わり、同じ距離でも軟らかい地盤の上では硬い岩盤の上より大きくなります。周期の長いゆっくりした揺れは長周期地震動と呼ばれ、高層ビルの上の階や石油タンクの中の液体を大きく揺らします。

2 つ目は液状化です。地下水を含んだゆるい砂の地盤は、ふだんは砂粒どうしがかみ合って重さを支えています。強く揺すられるとこのかみ合わせが外れ、砂粒が水の中に浮いたようになって、地盤全体が液体のようにふるまいます。すると重い建物は傾いて沈み、軽いマンホールは浮き上がり、砂まじりの水が地面から噴き出します。埋立地や川の跡のように、砂がゆるく積もって地下水面が浅い土地で起こりやすく、1964 年の新潟地震や 2011 年の東北地方太平洋沖地震の東京湾岸で大きな被害が出ました。

3 つ目は津波です。海溝型の地震などで海底が急に上下すると、その上の海水全体が持ち上げられたり下げられたりして、四方へ広がります。速さは水深で決まり、水深約 4000 m では約 200 m/s とジェット機に近く、水深 10 m でも約 10 m/s あって、人が走って逃げ切れる速さではありません。海岸に近づくと前の波が遅くなって後ろの波が追いつき、波が高くなります。湾の奥が狭まる地形では、さらに高くなります。第 1 波が最も高いとは限らず、何時間も繰り返し押し寄せます。1960 年のチリ地震では、津波が太平洋を渡って約 1 日後に日本の海岸に達しました。揺れを感じなくても津波が来ることがあるのです。

地震の直後に使える時間はわずかです。緊急地震速報は、震源の近くの地震計がとらえた P 波から強い揺れを予想し、S 波が届く前に知らせるしくみです。P 波が S 波より速いことを利用していますが、震源に近い場所では速報より先に S 波が着くため、間に合わないことがあります。

火山の災害は速さと届く範囲で分ける

火山の噴出物はどれも「火山から出てくるもの」ですが、速さと届く範囲がまったく違い、それが身の守り方を決めます。

1991 年の雲仙普賢岳では火砕流が多くの命を奪い、2014 年の御嶽山の噴火では、火口の近くにいた登山者を噴石が襲いました。1707 年の富士山の宝永噴火では、東へ流された灰が江戸にも降りました。火山灰は細かなガラスのかけらを含み、雨を吸うと重くなって屋根を壊すことがあります。わずかな灰でも線路と車輪の間で電気が通りにくくなり、信号が正しく働かなくなって電車が止まるおそれがあります。遠く離れた都市のホームで電車を待つ人にも、火山の災害は無関係ではないのです。なお、活動を注意深く見ている火山の多くには、必要な防災対応を 5 段階で示す噴火警戒レベルが設けられています。

気象の災害は雨、風、気圧で分ける

短い時間に大量の雨が降ると、水と土砂が動きます。1 km² の土地に 100 mm の雨が降ると、水の量は 1000000 m² × 0.1 m = 100000 m³、重さにして約 10 万 t です。川の水があふれたり堤防が切れたりする洪水（外水氾濫）と、排水が追いつかずに街の中で水があふれる内水氾濫があり、地下街や地下室には水が一気に流れ込みます。積乱雲が次々にできて列をつくり、同じ場所に雨を降らせ続ける線状降水帯は、この危険を急に高めます。

水を含んだ土砂の動きによる被害は土砂災害と呼ばれ、3 つに分けます。土石流は谷にたまった土砂が水と一体になって一気に流れ下るもの、がけ崩れは急な斜面が突然崩れ落ちるもの、地すべりは斜面の広い範囲が地下のすべり面に沿ってゆっくり動くものです。山鳴りや川の急な濁り、斜面のひび割れなどは前ぶれになることがあります。

台風が近づくと高潮が起こります。原因は 2 つあります。1 つは吸い上げで、気圧が 1 hPa 下がると海面は約 1 cm 上がります。もう 1 つは吹き寄せで、強い風が海水を岸へ押しつけます。海面の上昇は、奥が浅くて風の吹き込む向きに開いた湾で大きくなり、満潮と重なるとさらに高くなります。南に開いた湾の西側を台風が北上すると、湾には南風が吹き込みます。1959 年の伊勢湾台風では、台風が湾の西側を北上して高潮の大きな被害が出ました。

ハザードマップは「何の、どんな想定の地図か」から読む

ハザードマップは、想定される災害の範囲や避難場所を市区町村などが示した地図で、洪水、土砂災害、津波、高潮、火山などの種類ごとに作られます。次の順に読みます。

1. 何の災害の地図かを確かめます。洪水の地図の色は、津波や土砂災害の危険を表していません。
2. 自宅、学校、通学路の色を凡例で読みます。浸水の深さなら、約 0.5 m は 1 階の床、約 3 m は 2 階の床の高さが目安です。
3. 避難場所と道を確かめます。その災害に対応した場所か、途中に川や低い道、がけがないかを見ます。
4. 想定の限界を知ります。色は一定の条件で計算した範囲で、それを超える災害も起こりえます。

避難の情報は 5 段階の警戒レベルで示され、市区町村の避難指示はレベル 4 にあたります。レベル 5 は災害がすでに起きているか切迫している段階で、もう安全に移動できるとは限りません。だから、レベル 4 までに逃げ終えることが原則になります。

災害と恵みは同じ現象の両面

火山は噴火を起こす一方で、温泉や地熱発電の熱、ふもとの豊かな湧き水、美しい景観をもたらします。川沿いの平野（沖積平野）は、川があふれるたびに運んできた土砂が積もってできた土地で、米作りと都市を支えています。梅雨と台風の雨は夏の水がめを満たし、冬の雪は春の雪どけ水になります。プレートの沈み込みは地震を起こすと同時に山地を持ち上げ、森と川を育てました。災害の起きない土地を探すのではなく、恵みを受けながら、起きることを前提に備えるのが防災の基本です。

例題で解き方を確かめる

例題1（用語の見分け）

次の a〜d にあてはまる語を、液状化、火砕流、高潮、土石流から 1 つずつ選びなさい。

• a　地下水を含むゆるい砂の地盤が、揺れによって液体のようにふるまう。
• b　高温の火山ガスと火山灰や岩塊が混ざり、斜面を高速で流れ下る。
• c　台風の接近時に、気圧の低下と強い風で海面が異常に上がる。
• d　大雨で谷の土砂が水と一体となり、谷の出口まで一気に流れ下る。

1. 原因を拾います。「揺れ」「火山ガス」「台風」「大雨」が手がかりです。原因がわかれば候補が 1〜2 個にしぼれるためです。
2. 何が動くのかを確かめます。a は地盤、b は高温のガスと噴出物、c は海水、d は土砂と水です。どれも「流れる」「上がる」で語られるので、動くものの違いで区別するためです。
3. 語群と照らして最後に読み返します。語を先に決めると、文のほうを都合よく読んでしまうためです。

答え：a 液状化、b 火砕流、c 高潮、d 土石流

例題2（グラフの読み取りと計算）

図2は、津波の速さと水深の関係を表しています。海岸から 200 km 沖の海底で地震が起き、津波が発生しました。途中の水深をどこも 1000 m として、(1) 津波の速さ、(2) 海岸に着くまでのおよその時間（分）を求めなさい。(3) 水深がどこも 4000 m なら、(2) の時間はどう変わりますか。

1. 図2の横軸で 1000 m を探し、曲線との交点から縦軸を読むと約 100 m/s です。式を覚えていなくても、グラフがあれば読むだけで出発点が得られるためです。
2. 距離の単位を m にそろえます。200 km = 200000 m です。速さが m/s なので、そろえないと時間の桁が狂うためです。
3. 時間 = 距離 ÷ 速さ で計算します。200000 ÷ 100 = 2000 秒で、2000 ÷ 60 = 約 33 分です。秒で出した値を分に直すのは、問いが分で答えを求めているためです。
4. 水深 4000 m では図2から約 200 m/s と読めるので、200000 ÷ 200 = 1000 秒、約 17 分です。距離を変えずに水深だけを変えると、水深の影響だけを比べられるためです。

答え：(1) 約 100 m/s、(2) 約 33 分、(3) 約 17 分に短くなる（およそ半分）

水深が 4 倍になると速さは 2 倍になり、時間は半分になります。曲線がまっすぐでないのは、速さ（m/s）が √(9.8 × 水深（m）) で表され、水深の平方根に比例するためです。実際の海は岸に近づくほど浅くなるので、この値は目安です。また、この 33 分は震源が 200 km 沖にある場合の話で、震源が海岸に近ければ津波は数分で届きます。強い揺れや長い揺れを感じたら、情報を待たずに高い所へ向かうのはそのためです。

例題3（図の読み取り）

図3は、ある町の洪水ハザードマップの模式図です。(1) 自宅で想定される浸水の深さを読みなさい。(2) 大雨が予想されるとき、向かう先は避難所 A と B のどちらがよいか、理由とともに答えなさい。(3) 避難所 B は土砂災害に対しても安全だといえますか。

1. 凡例で地図の種類と色の意味を確かめます。種類が違えば、同じ色でも意味が変わるためです。ここは洪水の地図で、色は浸水の深さを示します。
2. 自宅の点の色を読みます。淡いオレンジ色の帯の中なので 0.5〜3 m です。1 階は水につかり、場合によっては 2 階の床に近づく深さです。深さを暮らしの高さに置きかえると、逃げる必要があるかどうかを判断できるためです。
3. 避難所の色と道を比べます。A は自宅から近いのですが 3 m 以上の帯の中にあり、川に向かって進むことになります。B は少し遠くても色のない台地の上で、川から離れる向きに進みます。近さだけで選ぶと、水につかる場所へわざわざ向かうことになるためです。
4. 地図の限界を書き添えます。図3は洪水の地図なので、土砂災害については何も語っていません。台地の端なら、がけの崩れる危険もあります。地図が答えられる範囲を分けておくと、色のない場所を安全と思い込まずにすむためです。

答え：(1) 0.5〜3 m、(2) B（A は 3 m 以上の浸水が想定される帯の中にあり、B は色のない台地にあるため）、(3) 図3だけではいえず、土砂災害の地図で確かめる

例題4（論述）

埋立地で液状化が起こりやすい理由を、地盤の条件に触れて 50 字程度で説明しなさい。

1. 液状化の条件を 2 つ書き出します。ゆるく積もった砂であることと、地下水面が浅いことです。条件を先に立てると、説明が感想にならないためです。
2. 埋立地の特徴を条件に対応させます。短い期間に砂を盛っているので粒がよくかみ合っておらず、海のそばで地下水面も浅い土地です。問われた土地の特徴を書かないと、液状化の一般論で終わってしまうためです。
3. 「揺れるとどうなるか」で文を閉じます。原因と結果がつながって、はじめて理由の説明になるためです。

答え：砂がゆるく積もり地下水面も浅いので、揺れで砂粒のかみ合わせが外れて水に浮いた状態になりやすいから。

まちがえやすいところと直し方

津波と高潮を同じものとして書く

誤った書き方：「津波も高潮も、強い風で起こる大きな波である。」

どこが違うか：津波の原因は地震などによる海底の変動で、風は関係しません。高潮の原因は気圧の低下と強い風で、海底の変動は関係しません。さらに津波は、風でできる波とは動く水の範囲が違います。図4のように、風でできる波で動くのは表面近くの水だけですが、津波では海面から海底までの海水全体が同じ向きに動きます。波長も数十 km から数百 km と長く、押し寄せる水がなかなか途切れません。図4は水の動きの範囲を比べた模式図で、波の高さと水深の比は実際とは違います。

正しい書き方：「津波は地震などによる海底の変動で海水全体が動いて起こり、高潮は台風などの気圧の低下と強い風で海面が上がって起こる。」

火砕流を溶岩の流れと書く

誤った書き方：「火砕流は溶岩が斜面を流れる現象で、離れて走れば逃げられる。」

どこが違うか：溶けた岩石そのものが流れるのは溶岩流です。火砕流の中身は高温の火山ガスと火山灰や岩塊で、時速 100 km を超えることもあります。歩いて離れられることが多いのは溶岩流のほうで、火砕流は発生を見てからでは間に合いません。2 つを混ぜると、身の守り方まで逆になります。

正しい書き方：「火砕流は高温の火山ガスと噴出物が高速で流れ下る現象で、発生してから逃げ切るのは難しいため、前もって危険な範囲の外へ出ておく。」

色のない場所を安全と書く

誤った書き方：「ハザードマップで色がついていない場所は安全である。」

どこが違うか：色は、ある種類の災害について、一定の想定で計算した範囲を示しています。想定を超える雨、別の種類の災害、地図に載っていない小さな川や斜面については、色がなくても危険が残ります。例題3の避難所 B で確かめたとおり、洪水の地図で色がないことは土砂災害の安全を意味しません。

正しい書き方：「色のない場所は、その地図の想定では被害が示されていない場所である。他の種類の地図もあわせて確かめ、危険が近づいたら早めに避難する。」

用語のまとめ

練習問題

練習1（正誤）

次のうち正しいものをすべて選びなさい。

• ア　津波は海岸に近づくほど速くなり、波は低くなる。
• イ　液状化は、ゆるく積もった砂で地下水面が浅い土地で起こりやすい。
• ウ　日本付近では、火山灰は偏西風によって火山の東側に広がりやすい。
• エ　高潮は海底の地震で起こる。

練習2（計算）

P 波の速さを 6 km/s、S 波の速さを 3 km/s とします。震源から 30 km の地震計が P 波をとらえ、その 5 秒後に緊急地震速報が出ました。(1) 震源から 90 km の町では、速報から S 波の到着まで何秒ありますか。(2) 震源から 24 km の町では、速報は間に合いますか。

練習3（計算）

台風の中心気圧が 950 hPa、周りの気圧が 1010 hPa のとき、吸い上げだけで中心付近の海面はおよそ何 cm 上がりますか。気圧が 1 hPa 下がると海面は約 1 cm 上がるものとします。

練習4（論述）

火山がもたらす恵みを 2 つ挙げ、火山のそばで暮らすときの防災の考え方とあわせて 60 字程度で述べなさい。

答えと解説

• 練習1の答え：イ、ウ。ア は逆で、津波は海岸に近づくと遅くなり高くなります。エ の原因は海底の地震ではなく、気圧の低下と強い風です。
• 練習2の答え：(1) 20 秒、(2) 間に合わない。P 波は 30 ÷ 6 = 5 秒で地震計に着き、速報は発生から 10 秒後です。90 km の町の S 波は 90 ÷ 3 = 30 秒後なので、30 − 10 = 20 秒あります。24 km の町の S 波は 24 ÷ 3 = 8 秒後で、速報より 2 秒早く着きます。
• 練習3の答え：約 60 cm。1010 − 950 = 60 hPa の低下で、1 hPa あたり約 1 cm なので約 60 cm です。実際の高潮ではこれに吹き寄せが加わります。
• 練習4の答えの例：火山は温泉や地熱発電の熱、豊かな湧き水をもたらす。その恵みを受けながら、危険な範囲を地図で知り、早めに避難できるように備える。恵みを 2 つ挙げることと、火山から離れて暮らすという結論ではなく備えの方向で書くことが要点です。

次の単元へのつながりと確かめ方

この単元の見方は、次の全体地図の単元で領域どうしをつなぐ軸になります。津波は固体地球と海を、火山灰は固体地球と大気を、高潮は大気と海をまたぐ現象だからです。

家の中で 5 分あれば確かめられることが 2 つあります。1 つ目は、住んでいる市区町村のハザードマップを開き、家と学校の色を凡例で読んで、避難場所までの道に川や低い場所がないかを見ることです。お子さまと一緒に開いていただくと、家族の集合場所の確認も同時に済みます。2 つ目は、白紙に「津波と高潮」「火砕流と溶岩流」「外水氾濫と内水氾濫」の 3 組を書き、原因と動くものを 1 行ずつで言い分けることです。

個別指導では、津波で止まるなら海溝型の地震とプレートの沈み込みまで、火山灰の広がりで止まるなら偏西風のしくみまで戻って、説明が切れる場所を確かめます。

まとめ

川沿いの平野は、川が何度もあふれて置いていった土砂の上にあります。火山の温泉を温めているのは、噴火を起こすのと同じマグマの熱です。暮らしを支えている地形そのものが過去の災害の跡であり、ハザードマップの色は、いま立っている土地の来歴として読めます。電車を待つホームの足もとにも、その来歴は続いています。地面の過去を読める人は、次にどこへ逃げるかも読めます。