ポテンシャル流れを前提とする波動論と回転流れである渦力学は理論的に馴染まず，波と渦との相互作用について多くのことが理解されていない．本研究は，指向性及び配置の異なる渦場を通過する波浪の応答，変形を流れと水位分布の画像計測によって実験的に調査するものである．非対称回転流れを誘導する単一渦及び共回転渦対は一様波列の波峰を分断し渦核を中心に回り込む回折波の様な波へと変化させる．波浪の伝播に対して逆流となる交互交代渦場では波列が複数個の短波峰波へと分裂し渦間で局所的な波浪増幅を引き起こす．波流れ相互作用による波高の増減，屈折など説明可能な応答が観察された一方，渦中への波浪の捕捉や波列の分断など既存の知見での解釈が困難な現象を発見した．

　δ-SPH法を用いた流体解析では相互に作用し合う粒子群（近傍粒子）を規定する影響域の大きさの設定が重要である．影響域を大きくすなわち近傍粒子数を多くとるよう調節すれば良好な計算精度が得られるが，反面計算コストが膨大となる．このことから，δ-SPH法では計算精度とコストのバランスを考慮した影響域の経験的なチューニングが必要となっていた．本研究では，影響域を小さく設定した場合においても高精度な計算が可能なモデル，δ-SPH-CG法を開発した．δ-SPH-CG法では，既往モデルの圧力勾配項の離散化に着目し，修正行列を導入した改良型圧力勾配モデルを採用することで狭影響域下での精度向上を実現する．手法の検証として波浪伝播に関する計算を行い，提案モデルでは狭影響域設定下においても既往モデルの広領域設定と同等の計算精度が得られることを示した．

　本研究では，波・流れ共存場における円柱周辺の局所洗掘現象の高精度予測を最終目的とし，三次元解析における順流・逆流を含む当該共存場の境界での無反射条件の検討と，逆流条件での円柱周辺流況の再現解析を行った．まず，無反射条件としてエネルギー減衰帯と当領域での水量補正を考慮した手法を提案し，本手法を三次元モデルに導入することで時空間的に安定した共存場を作成できることを示した．次に，逆流条件でのKeulegan–Carpenter数(KC)に応じた円柱水面流況を，本モデルは定性的にではあるが良好に再現できることを示した．最後に，解析結果から円柱周辺の内部流況について検討し，KCが7～8程度の場合，円柱の流れ下流側では順流・逆流に関係なく複雑に乱れた内部流況が発達する可能性を示した．

　バブリング水面上での空気密度分布を Background Oriented Schlieren (BOS)法により可視化計測した．BOS法は高揮発性液体の蒸発過程の可視化によく用いられるが，本実験では水滴が静止空気中でゆっくりと蒸発するときの水面近傍空気密度計測に適用可能であることが示される．バブリング水面上に浮かぶ泡沫が弾ける際に，表面張力により圧縮された泡沫内空気が水面上に放出され，拡散しながら上方へと輸送される様子がBOS法により可視化された．それにより水面近傍では平均的に空気密度が高い状態となる．バブリング流量が高い程泡沫が弾ける頻度は増加し，水面近傍の平均密度は大きくなる．またそれにより水面上には気圧の負の鉛直勾配が生じていることが確認された．これは気泡バーストによる飛沫が上方に飛散する際の外力として，飛沫初期条件を決定する重要な要素の一つとなる．

　本研究は，爆弾低気圧及び台風の通過に伴う高波イベントに対して海洋画像観測を行い，砕波に伴う白波の発達と泡沫の残留に至る白波の被覆過程の時空間変化を見積もり，その統計的特徴を議論するものである．白波画像の局所速度をオプティカルフローで見積り波峰長を与える既存の方法を展開し，環境光の依存を低下させた上で波向き方向の積分なしに，波速に対する波峰長分布を与える方法を提案した．これにより砕波の発達に伴い成長し，砕波背後で停滞し残留する波峰長の特徴を表すことができる．また波峰長の時間平均の指数則スケーリングは，爆弾低気圧及び台風イベント共に既報と矛盾なく高波速域で-6乗則を示した．白波画像時空間スペクトルにより，砕波の発達に伴い白波が発達するアクティブ白波と残留泡沫を分離することが可能となった．

　砕波で発生した大規模渦列は相互作用を経て指向性の異なる多数の渦を誘発し，さらに渦と自由水面の相互作用によって複雑な水面形を形成する．本研究は，自由水面の存在が渦列間の流体の不安定に与える影響の解明及び不安定モードを決定するパラメータの特定を目的とし，静水中の水面下に指向性の異なる渦対を配置した時の流況，渦度分布，自由水面変動について３次元乱流計算を行うものである．交互交代渦は自己誘導により鉛直方向に変位しながら，指向性に応じて底面あるいは水面に接近する．渦間に誘導上昇流を伴う交互交代渦は水面を上昇させるため高曲率となった水面上では小スケール渦分布が配列しさらなる小スケール水面変形を誘発する．共回転渦は回転性自己誘導によって移動し，非定常な波状水面形を形成する．

　指宿港海岸では，海岸構造物に養浜を組み合わせた面的防護工法による整備が進められている．整備にあたり，地域の重要な観光資源である「天然砂むし温泉」を含む温泉地下水環境の保全が重要な課題となっている．指宿の天然砂むしは，温泉地下水で高温となった砂層内で身体を暖めるという世界でも例がない独特の温浴法であるが，その実施条件は十分明らかになっていない．本研究では，天然砂むし温泉の実施条件を明確にすることを目的とし，2018年から継続してきた温泉地下水の観測結果を整理した．天然砂むし温泉は，地盤高はT.P.+0.7m～+1.4m，表層温度（砂面下0.2mの温度）は65℃～80℃，砂浜表面から地下水位までの距離は0.3m～0.6mの範囲で実施されることを明らかにし，表層温度は砂浜表面から地下水位までの距離に応じて線形的に低下するという関係性を見出した．

　指宿港海岸では，突堤，離岸堤，護岸，養浜を組み合わせた面的防護工法による整備が進められている．整備にあたり，地域の重要な観光資源である「天然砂むし温泉」を含む温泉地下水環境の保全が課題となっている．本研究では，現地観測結果から得られた天然砂むし温泉実施条件に基づき，現況地形と養浜地形を対象に，浸透流・熱輸送解析モデルを用いた地下水位と砂中温度の予測計算を行い，養浜の影響を検討した．地下水位の数値予測結果と現地観測から得られた砂中温度推定の経験式を用いて，養浜後の砂中温度を予測した．その結果，養浜後も現況と同程度の地盤高で天然砂むし温泉の実施条件を満たすが，実施範囲が狭まることや，その範囲の沖側移動により海側低温部の影響を受け，至適地盤高の地表面温度が低下する等，養浜によるリスクが予測された．

　海水浴場における水難事故の主要因は離岸流である．本研究では，由比ガ浜を対象に，オープンエリアで突発的，断続的に発生する離岸流を検知可能なAIモデルを構築し，夏季2ヶ月間の離岸流検知結果から波浪条件との関係を調べ，対象海岸における離岸流の発生特性を考察した．台風による暴浪時を除き，ポケットビーチの中央付近を望むCam 1の撮影範囲では，波高及び波のエネルギーフラックスが高いほど，離岸流検知数が多くなる傾向がみられた．撮影範囲の海岸線方向角180°に対して，波向が15°西寄りの195°の場合に離岸流検知数が多かった．1時間あたりの離岸流検知数は，10%以下に相当する360回以下が最も多く，波高や波のエネルギーフラックスが比較的に小さい条件であったことから，対象海岸では穏やかな波浪条件でも断続的に離岸流が発生しやすいと考えられた．

　和歌山県南西部，田辺湾湾口部に位置する田辺中島高潮観測塔では気象及び海象の連続観測が行われており，その波浪データおよび風向風速データに基づき現地波浪の特性の解析および台風接近時における高波浪条件について解析を行った．

　観測塔における波浪特性は季節による変動が大きく，冬季に風波の卓越が認められた．観測期間中に接近した台風の最接近前には，うねり性波浪の特徴を示す波形勾配が0.005から0.01の領域に集中した分布が確認された．2018年9月の2つの台風接近時の波高の時間変化特性を調べるために暴風半径の長軸長さを考慮した無次元距離を導入し，個別波高が閾値を超える割合との対応を解析した．その結果，この2つの台風に関して線形な割合の変化と暴風半径程度に接近した際の高波浪発生頻度の急激な上昇が確認された．

　神奈川県平塚海岸において2022年9月8日から11月7日にかけて，平均汀線位置から陸側に54.9m，平均海面上11.7mにて騒音計とICレコーダを用いた波浪音の観測を行い，音圧レベル，相対偏差，周期，風向，風速，気圧を用いて波高の推定を試みた．解析には計測した各種20分間平均を10分毎に抽出した値を使用した．結果，台風接近に伴う高波浪時などでやや推定誤差が生じるが，ICレコーダを用いた場合でも既往研究での騒音計を用いた波高推定と同等精度で推定できることがわかった（R²=0.51）．ICレコーダ音圧レベルには風切り音が含まれていたため，防風スクリーン効果に基づき風切り音ノイズの影響を低減することで，精度を向上させることが分かった（R²=0.53)．また，簡易方法による風切り音ノイズ補正であっても十分な精度で波高が推定できることがわかった（R²=0.54)．

　将来の気候変動によって台風の強大化や極端気象の増加が懸念されており，将来気候に対する確率波高を適切に推定することが喫緊の課題となっている．本研究ではd4PDFの気象データをWRFによるダウンスケーリング計算によって風場を高精度・高解像度化するとともに，特定の再現期間に着目して効率的に確率波高を推定する手法を検討した．特定の再現期間の台風中心気圧を算出するため，実績台風とd4PDFの台風トラックデータをもとに中心気圧の確率分布とバイアス補正を行った．バイアス補正方法として，確率分布を2重対数変換して多項式近似する方法を提案した．確率波高は各気候変動シナリオから同じ再現期間の台風中心気圧となるケースについて波浪推算を行い，極大値資料の平均と標準偏差から算出する方法を提案した．東京湾での50年確率波高は湾中央部で1.05倍程度の増加と推定された．

　波浪予測はレジャーや漁業，海洋工事などで利用されるが，その目的により必要な波浪予測期間は異なる．海上工事において施工計画を立てる際には，中長期の波浪予測が重要となる．本研究では統計的波高推定モデルを用いて，長期気象予測データの空間解像度の違いが予測波高に与える影響を検討した．その結果，気象データの空間解像度の違いが大きく波高予測に影響することはなく，GPV初期値による波高計算と同程度の精度があることがわかった．しかし，GPV初期値による波高計算と観測値の相関は0.75程度であり，予測モデルの再チューニング等によるさらなる精度向上が望まれる．

　漂流ブイによる波高の観測値をスペクトル波浪モデルWAVEWATCH IIIに同化させ，計算精度を向上させるシステムを開発した．データ同化手法として，最適内挿法を導入した．2022年夏季の台風シーズンをターゲットに，北西太平洋で漂流ブイ観測と波浪データ同化計算を実施した．初期条件に漂流ブイ観測値を同化させる初期化実験を行った結果，初期から改善する有義波高の精度は徐々に低下し，71時間で消滅することを明らかにした．次に，初期値から1時間もしくは3時間ごとに同化処理を動作させる逐次同化実験を実施した．結果，台風高波の波高について誤差が最大で2.63mおよび2.36m低減した．外洋における漂流ブイ観測データを同化することにより，台風時の波浪モデルによる計算精度を有意に改善できることがわかった．

　現在気候および将来4度上昇におけるアンサンブル波候予測データセットにより，苫小牧港西港区および紋別港の気候変動による荷役稼働率の変化を分析した．苫小牧港西港区については，岸壁の年平均稼働率は上がり，紋別港については，気候変動による流氷の減少に伴ってフェッチが増加するため，来襲波高の増大から稼働率は下がる．さらに，波候予測データは観測値よりも多くのデータを有することから，これまでの平均値の評価だけではなく確率的な評価も可能となり，目標とする稼働率によって気候変動の影響が異なる場合があることが明らかとなった．

　力学モデルによる気象や波浪のアンサンブル予測は確率情報を付与できるため，海上作業の工程管理においても有用であるが，計算コストが高いうえ，格子解像度やモデル化等に起因する観測値との乖離が存在する．本研究では，気象庁アンサンブル予報と深層学習LSTMとを組み合わせることにより，現地観測値と整合を取った上で，予測の不確かさを考慮した風況・波浪予測システムを提案する．本システムでの予測と気象庁予測とを比較したところ，気象庁予測でみられた観測値との乖離が改善された．また，海上作業実施可否の模擬予測を実施し，その確率予測に対するブライアスコアを比較したところ，10時間程度先までの予測においては本システムによる予測結果は気象庁予報よりも精度が高くなっており，当日の実施計画や実施判断における有効性が示された．

　市街地を対象とした津波浸水計算では高解像度地形データを用いて，建物を直接考慮した計算が行われている．一方，都市スケールの計算では，計算負荷の観点から建物幅より粗い解像度を用いた計算が重要である．本研究ではFukui et al.(2022)による建物を考慮したサブグリッドモデルである平均化個別建物抗力モデルiDFMにおいて未考慮であった建物体積の質量保存則へのフィードバックを行い，精度検証を行った．理想化数値実験や津波浸水実験の再現計算により，改良後のモデルは建物体積による格子内の体積変化が考慮可能となり，改良前に比べて水位や浸水深の上昇を確認した．結果として，改良前では過小評価傾向であった汀線付近の建物群上での浸水深について精度の向上が見られた．一方で，内陸部（特にグリッド内水体積率が小さい領域）において，浸水深の過大評価傾向があることを確認した．

　2011年東日本大震災においてヘドロや底泥を巻き込んだ黒い津波が確認され，津波荷重に対する影響が懸念されている．底泥の含有による密度や粘性の変化が与える影響を定量的に評価することが望まれるが，津波のように非定常かつ圧力勾配が大きい流れに対する底泥移動の既往研究は少ない．本研究では，津波による底泥移動と波力特性の検討を目的とし，移動床による巻き上げ実験と流体密度を変化させた津波衝突実験を行った．その結果，底泥の降伏せん断応力と流れの圧力勾配との関係から底泥の移動形態が異なり，同じ流速でも圧力勾配によって底泥の巻き上げ特性が異なることが明らかとなった．また，濁水密度の変化に対する波力の大小関係は，津波の入射波形によって異なることを示した．

　津波氾濫流による波力の評価の高度化を目指して，既報の単純な津波氾濫流モデルに基づく移動床斜面における津波氾濫流先端部水面形の一評価理論を，質量保存則のみと運動量保存則のみを用いる場合を含めて，提示している．質量と運動量の両保存則を用いる場合の水面形は相補誤差関数で表現され，氾濫水比重が大きくなるにつれて，水面勾配ひいては波力が増加することを示している．同じ津波氾濫流モデルに基づく津波氾濫流先端部における土砂移動量と底面平均洗掘深の一評価理論も提示している．土砂移動量と底面平均洗掘深は時間的に単調増加することを示している．砂からなる水平移動床条件下の氾濫流先端部における水面形と底面平均洗掘深に関する既存実験値との比較を通し，氾濫過程の初期と最終の段階を除いて，提示理論の有用性も確認している．

　2018年のクラカタウ火山の山体崩壊を例とする火山活動では，予測検討として崩壊すべり面や崩壊土砂の推定を行うことが困難であるため，様々な可能性を考慮した計算が必要とされる．このような背景から，火山の山体崩壊を表現する数値モデルは，土砂崩壊と津波伝播を精度良く表現することに加え，トータルコストの低い簡易的な手法の導入が必要となる．本研究では，クラカタウ火山の山体崩壊を対象とし，非線形長波理論に基づく二層流モデルとFritz-Wattsの簡易手法によるモデル化の2つの手法による再現性評価を目的とした．再現計算の結果，二層流モデルを用いた解析は火山周辺で高い再現性を示し，Fritz-Wattsの簡易手法を用いた解析はスンダ海峡沿岸域で十分な精度があることが示された．以上の結果から，二層流モデルとFritz-Wattsの簡易手法による山体崩壊現象の予測・再現可能性が示唆された．

　地すべりの発生規模及び地すべり挙動は，津波水位に与える影響が多大であるにも関わらず，理論やパラメータが異なる様々な解析手法が提案されており，これらの特性や津波評価への影響を統一的に検証した事例は少ない．本研究では，津波水位評価への影響を把握することを目的に，代表的なソフトウェア及び解析手法の相互比較を行った．ベンチマーク問題の再現性や広域への展開可能性，及び水理実験との比較を行った結果，斜面安定解析に関しては球面すべりを用いた三次元解析が適切であり，地すべり挙動に関してはソフトウェア間の相違より底面摩擦等の共通的なパラメータの適切な設定が重要であるとした．

　東日本大震災では，津波により海岸堤防裏法尻の地盤が洗掘され，堤防が破堤し，浸水被害が拡大した．洗掘による被災メカニズムを解明できれば，海岸堤防の粘り強さの強化に繋がる．オープンソース流体解析コードDualSPHysicsは，非ニュートン流体モデルが実装されており，ダム崩壊などの洗掘現象への適用性が示されている．しかし，堤防越流による洗掘の解析事例は少なく，非ニュートン流体のパラメータもわからない点が多い．本研究では，DualSPHysicsを用いて，三戸部らの水理実験の再現計算を行い，洗掘現象に対する非ニュートン流体モデルの課題と改善案を検討した．その結果，浜堤背後の地盤を3層に分け，各層に非ニュートン流体の密度と動粘性係数の設定を行い，すべての津波流入量に対して層厚を設定することで，洗掘現象の再現性を高めることができることを示した．

　2022年1月15日13時頃(JST)，フンガトンガ火山で大規模な噴火が発生した．噴火に伴い，太平洋沿岸各地で気圧変化と水位変化（津波）を観測した．日本沿岸では，約2hPaの気圧変化に伴い，予想到達時刻よりも数時間早く津波を観測し，複数の観測点で最大津波高さが1mを超えた．しかし，日本沿岸広域において，最大水位を説明できる外力要因は解明されていない．本研究では，日本周辺を対象に津波の再現計算を行い，複数の外力条件による計算結果と観測記録との比較により，最大水位要因を推定した．その結果，東北地方沿岸の観測点では，共振周期成分が湾内で増幅を引き起こしたことが要因であることがわかった．一方で，奄美や四国では気圧外力による水面の励起に加え，水面上を伝播する過程で発生した増幅機構が寄与した可能性が示唆された．

　東日本大震災では，多くの木々や，船舶，車両が津波に流されて漂流した．漂流物による被害を防ぐために，港湾における津波の挙動や漂流物の移動メカニズムを解明することが重要な課題である．本研究では，藤井らが行った平面水槽における浮体の漂流実験を対象に，DualSPHysicsを用いて再現計算を行い，解析モデルの適用性を評価した．その結果，DualSPHysicsとSWASHを用いたカップリング解析により計算コストを下げたうえで，平面水槽を伝播する津波を再現できることを確認した．改良された境界条件mDBCを使用することで浮体の漂流挙動について再現できた．3次元解析については，浮体の設置角度の違いによっては移動速度について課題が残ったが，漂流物が水域から陸上に遡上する現象を解析できた．

　2011年以降，日本列島太平洋沖にはDONETやS-netなどの稠密な沖合海底観測網が敷設され，現在ではリアルタイムで沖合に設置された地震計や水圧計による観測が実現している．この沖合観測データを利用した津波予測技術について研究開発は進められているが，リアルタイム観測網と津波干渉法を結びつけた検討は皆無であった．本研究では，DONET海域から和歌山県沿岸において，沖合観測網と津波干渉法を利用したリアルタイム津波予測の可能性について検討を行った．津波干渉法によるグリーン関数を用いて構築した合成波形は，長周期成分の位相はおおむね一致する結果が得られた一方で，湾内で励起される副振動成分の再現は困難であることがわかった．他のイベント波形を利用したさらなる検証は必要であるが，1年間の連続観測データを用いた波動干渉法によるグリーン関数と沖合観測データにより，津波予測に資する合成波形構築の可能性を示すことができた．

　福島県いわき市新舞子浜地区では，2011年東北地方太平洋沖地震津波においても視覚的に津波減衰が認知できたことから海岸樹林への期待は学術的知見を超えたものがあった。しかし，その減衰過程には砂丘など地形特性が相当に含まれていた可能性が高い．この地区では津波と海岸樹林の関係について複数の学術調査が既に実施されているが，津波減衰過程まではまとめられていない．本研究ではこの新舞子浜地区における，特に津波の周期の違いによる影響を含めた津波減衰過程について数値シミュレーションで明らかにした．得られた主な結果として，砂丘についてはせき上がり現象の後の水位低下により見かけの減衰は大きなものであったが，実質の減衰率は25％程度であった．海岸樹林のよる減衰率は10％程度であり，残りは微標高による減衰とせき止め効果であった．

　津波による漂流物の港湾施設等への衝突影響の評価は重要な工学的課題である．津波が砕波を伴う場合には，砕波の影響を評価へ反映させる必要がある．しかしながら漂流物の運動と砕波の関係を詳細に調べた研究は少なく，砕波を伴う津波による漂流物の移動メカニズムは明らかになっていない．本研究では，津波の砕波帯を含む海域を漂流物が移動する水理実験を行い，砕波による漂流物の移動メカニズムについて検討した．空間的に高密度に計測した水理量と画像計測により得た漂流物の軌跡を分析することにより，砕波の有無および砕波位置と漂流物の初期位置の関係によって漂流物の移動特性が異なること，砕波に伴う急激な水面勾配が駆動力となって波速相当で漂流物が移動することが明らかになった．

　冬季（10月~3月）の爆弾低気圧について，d4PDFを用いて，爆弾低気圧の発生位置と最大発達位置によって3経路タイプに分類した上で，過去実験と将来4度上昇実験の統計的特徴を比較した．将来において頻度の増加や低気圧強度の強化が予想される日本海－オホーツク海経路を対象に，二次元海洋循環モデルADCIRCを用いて爆弾低気圧通過時の水位及び流れ場を計算し，気象場の特徴の変化が高潮水位に与える影響を評価した．高潮数値実験によって，大陸東岸やテルペニア湾で最大規模の高潮水位が10cm程度上昇することがわかった．

　大阪湾周辺に設置した複数の微気圧計により，2021年の大阪湾周辺の微気圧波の発生状況と特性を明らかにした．対象地付近を通過する台風や前線は微気圧波生成の一因として関係性が認められた．大阪湾周辺で観測された顕著な副振動と微気圧波のタイミングには多くの一致が見られたことから，気象津波が大阪湾周辺の副振動の主要因である可能性が示された．WRFの解析より大阪湾周辺を微気圧波が通過する過程を明らかにし，湾内に顕著な水位変動をもたらすポテンシャルがあることを示した．今回は顕著な気象津波は観測できていないが，11/30～12/1にかけて微気圧波により生じたと思われる水位変動を確認した．非線形長波方程式を用い，正弦波を仮定した仮想微気圧波モデルから海洋長波解析を行ったところ，観測点における水位変動と振幅は概ね一致したが，再現性には課題もある．

　本検討では，台風諸元と堤防条件を変化させた場合における浸水開始時間への影響の検証を目的とし，東京都の最悪想定より浸水開始時間が早くなる台風の有無と，浸水開始時間の空間的分布特性に着目した検討を行った．結果，浸水開始時間の分布特性は台風諸元よりも地形特性に敏感であることがわかり，東京湾奥部の西側や隅田川の湾曲部と分岐点が重なる地域などで浸水開始時間は早くなる傾向にあった．また，本研究の条件下においては，東京都の想定経路より浸水開始が早くなるケースはなかった．特定の諸元のみを変えた検討では，移動速度が遅いと，多くの地域で30分以上遅くなる傾向が見られた．一方で，1m嵩上げした場合において，移動速度が遅いケースでは5分以上遅い地域が，移動速度が速いケースでは5分以内の差である地域が多く見られた．

　本研究では，台風の複数パラメータを同時に変化させる確率的高潮リスク評価手法について検討した．東京湾を対象に，モンテカルロ法で生成した多様な台風に対し高潮推算を実施した結果，本手法を用いることで，既往研究で言及されることの多い危険経路パターンを概ねカバーできることを確認した．また，本検討の場合，200ケースの数値計算で高潮超過確率分布が概ね収束した．次に，高潮再現期間評価を効率的に行うために，機械学習による数値計算の代替について基礎的検討を行った．200ケース分の数値計算の入出力を学習させた機械学習モデルで約5000年分の仮想台風に対する高潮予測を行い，既往最大クラス高潮の再現期間の推定可能性を示した．今後，データ数が相対的に不足する顕著高潮及び多様な経路に対する高潮データベースの拡張が必要となる．

　本研究では，我が国の三大湾と周辺の一級水系を対象に，現在・将来気候条件における河口での高潮・河川の複合氾濫リスクについて，気候変動予測データをもとに診断的に評価した．気候変動予測メンバ内の最大高潮偏差と河川最大流量が同じ台風で発生する事例（極端事例）を抽出し解析した結果，将来ではこれら極端事例数はわずかに増加する傾向がみられた．また高潮偏差と河川流量のピーク時刻差については，全評価水系平均で将来気候において約0.7時間小さくなる傾向にある．また，現在でピーク時刻差が大きい水系ほど将来でのピーク時間短縮は大きくなった．これは河川流量の立ち上がりから最大流量までの所要時間が短縮されることで生じた変化によることもわかった．最後に各水系において，最大高潮時の流量上位10ケースを対象に流域面積とピーク時刻差の関係を調べた．その結果，将来ではケース毎のばらつきが小さくなる傾向がみられた．将来気候では様々な台風経路で高潮・洪水のピークが重なりやすくなることを示唆している．

　津波の来襲が想定される沿岸地域では外郭施設等の津波対策に関する整備が進められている．防波堤も港湾基準等に則って整備が進められているものの，堤頭部周囲の洗掘に関しては知見が限られており，既往検討では直立混成堤を対象としている．一方，波浪条件の厳しい防波堤では消波ブロック被覆堤が多く採用されているが，直立混成堤と比べてマウンドの設置範囲が大きいことや消波ブロックの影響により洗掘が抑制される可能性がある．また，航行船舶への影響を考慮し，堤頭部の消波ブロックの巻き止めが不完全な場合，洗掘抑制効果が限定的になる可能性もある．そこで本研究では大型平面水槽において実在港における防波堤配置及び津波シミュレーション結果から得られた流れ場を再現し，防波堤堤頭部周辺の洗掘及び堤体の安定性について検討した．

　気候変動による高潮・波浪の将来予測では大規模アンサンブル気候予測データベース（d4PDF）が活用されているが，膨大なデータを効率的に利用し実務的な推定手法を構築する必要がある．本研究では，d4PDFを活用した効率的な高潮・波浪推定手法の構築を目的に，土佐湾を対象にd4PDFのトラックデータに含まれる気圧・風速の特性を分析するとともに，実務で一般的に用いられる経験的台風モデルの適用性を検証した．これより，経験的台風モデルではd4PDFに比べて将来の風速変化を過小評価する傾向にあることを明らかにし，d4PDFを用いた風速補正による高潮・波浪推定手法を提案した．また，土佐湾沿岸の高潮・波浪の将来予測はSST（海面水温将来変化パターン）の影響を強く受け，適応策の確実性を高めるためにはSSTの状況に十分な注意を払うことが重要であることが確認された．

　津波火災は津波避難ビルを危険にさらし，救助・救援や復旧活動を支障する可能性がある．そのため津波災害リスク軽減の検討では津波火災延焼発生リスクの推定も重要である．津波災害では地震・津波による建物破壊から発生した瓦礫が津波によって漂流し，そのうちの可燃性瓦礫が浸水域や隣接海域における津波火災延焼に寄与しているが，既往の津波火災リスク評価モデルには評価対象区画内の状態量が用いられており，他区画や海域から流入する瓦礫は考慮されていない．本研究では陸上の他区画や隣接海域における瓦礫および大量の油が流出する場合の流出油の影響を考慮した延焼発生リスク評価モデルを開発した．回帰分析の結果，延焼発生リスク評価において隣接海域を含めた評価対象区画以外の瓦礫および流出油の影響を考慮することの重要性が示された．

　断層深さとすべり角の2つの断層パラメータが沿岸の津波波高に与える影響を定量的に評価した．まず，内閣府中央防災会議が想定している南海トラフ想定震源域の断層モデルを基本に，Mw9.1のすべり量分布をランダムに100ケース生成した．この100ケースのほか，すべり量分布は同一で断層深さのみを置き換えた100ケース，すべり角のみを一様に変化させた100ケース等で津波計算を行い，津波波高の統計量を比較することでパラメータの変化が沿岸の津波に与える影響を評価した．中央防災会議のモデルから断層深さを5km深くすることで，沿岸域の外洋に面した地点で津波波高の中央値が1m程度高くなった．また，中央防災会議のモデルからすべり角を-14.5°回転することで，沿岸域の外洋に面した地点で0.4m程度高くなった．

　東日本大震災発災時，瓦礫が妨げになり，救助活動の遅延が発生した．今後，我が国において，発災後の迅速な捜索・救助は，人的被害や身元不明者の軽減のために，非常に重要である．本研究では，東日本大震災において，瓦礫から発見された犠牲者の発見されるまでの経過日数に焦点を当て，市区町および郵便番号地区単位で分析し，経過日数に与える要因を検討した．屋外犠牲者と瓦礫内犠牲者の経過日数を比較した結果，瓦礫から発見された犠牲者は発見までより多くの日数を要していた．市区町ごとの分析では，海岸地形や建物全壊率による影響が考えられた．さらに，郵便番号地区単位で，四分位偏差を用いて特徴を分析した結果，地域による差が生じている可能性が示された．本研究にて，遺体の発見日を基に瓦礫内犠牲者の発見を遅らせる要因が考察された．

　都市部の津波浸水計算においては，建物の影響は粗度等を与えることで間接的に考慮することが多い．しかし，任意の地点において津波到達時間や流速の時間変化を正確に把握するためには，建物を陽に考慮した計算が必要である．そこで本研究では，国土交通省の3D都市モデルPLATEAUを用いて建物を陽に考慮した高解像度津波浸水計算を大阪府を対象に行い，建物考慮による最大浸水真や津波到達時間の変化について検討した．結果，建物ありの計算では，浸水領域全体のうち45.5％の格子点で最大浸水深の上昇が見られた．また，津波到達時間は，建物考慮により計算領域全体の53.1％の格子で早くなった．これらの傾向は特に沿岸域や川の近くで顕著であったが，これは，建物がない格子点に越流流量が集中したためであると考えられる．

　内部潮汐によって引き起こされる河川プルーム内で強化される運動や混合について，非静水圧モデルSUNTANSを用いて解析を行った．表層低塩分層が存在する場合，内部潮汐は河川プルームを攪拌し，表層低塩分層と海水の間に遡上時と後退時に沿岸に向かって伝播する2つの内部ソリトン波群を発生させることが分かった．内部ソリトン波群は沿岸の浅い海域で海水運動を強め，表層の塩分濃度が低下すると海水運動や混合を強めることが確認された．また内部ソリトン波群は沿岸方向の内部波エネルギーフラックスを増加させ，浅い領域ではエネルギーの散逸が促進され混合が強化されている可能性がある．沿岸へ伝播する内部ソリトン波のエネルギーは，表層の塩分濃度が低下するとともに強まるため，河川水の出水状態によって影響を受けると考えられる.

　本研究では，沖縄県西表島の網取湾において台風1515号の来襲時に観測された流速鉛直分布を対象に3次元流動解析を実施した．観測結果の流速鉛直分布の再現性の向上を目的として，鉛直方向の粘性係数と海域の底面粗度係数を対象とした感度分析を実施した．その結果，鉛直方向の粘性係数を小さくすることで表層から底層へ伝播する流れが抑制された．また，サンゴ礁が発達した海域であるため，底面粗度係数を通常の津波・高潮解析で使用される値より大きくすることで観測結果の再現性が向上した．解析結果の流動分布より，台風1515号の来襲時に網取湾では表層と底層で異なる流動場が形成されていることが明らかになった．

　風応力作用下の水表面では，風波を伴わない場合においてもストリークが形成される．この形成機構について，現地観測と数値計算によって検討を行った．渡良瀬遊水地脇の谷田川での観測動画解析から，このストリークが時空間的に比較的安定していることが示された．著者らの既往研究では，類似したストリーク下で風向と直角方向に周期的な水平流速分布が得られており，rigid-surface modelによるLESでも同様のストリークと縦渦が形成されているが，観測結果よりも水平動揺が大きく，時間平均操作が困難であった．観測写真からは，高速ストリーク内で水位低下も生じており，LESの水表面境界条件において横断方向に周期的な高速流と水位低下を与えると，水表面ストリークと縦渦は時空間的に安定性が向上した．

　泥水流は海底渓谷や大規模な湖底で発生する長距離を流動する流れである．泥水流発生からの発達過程において，泥水流先端部は加速を伴いながらその形状を発達させていくが，形状の発達とともに周囲水との抵抗が大きくなるため，いずれ加速が止まり平衡状態に至るものと考えられる．本研究では泥水流先端部が平衡状態に至るまでの発達過程を明らかにすることを目的として，長距離を流動する泥水流に対し，数値計算を行った．三次元流動解析ツールOpenFOAMを基に，泥水流に対応できるように変更を加えたソルバを用い，乱流モデルとしてLESのSmagorinskyモデルを用いた．計算結果より，加速発達していく泥水流先端部は，長距離を流動していくに伴い，いずれ平衡状態に至ることを示した．平衡状態に至った後の泥水流先端部は，その速度や厚さの増減を繰り返しながら平均的には一定の値となり流動していくことを示した．

　沿岸開発を行う際には，環境アセスメントが実施されるが，局所的な影響解析にとどまり，広範囲への影響評価は行われない．しかし複数の湾灘からなる瀬戸内海では，隣接海域にまで影響が及ぶ可能性がある．本研究では，非構造格子三次元流動モデルを用いて，地形改変が瀬戸内海の流動に及ぼす影響を解析した．海岸地形と水深のみが異なる過去地形と現在地形において計算結果を比較した結果，水温・塩分分布の変化は多くの海域で局所的であった一方，大阪湾では河川水の拡がりが変化し，差が顕著であった．潮汐に及ぼす影響を解析した結果，固有振動周期が減少したことでM2分潮との共鳴条件が強まることがわかった．また，大阪湾の振幅が減少したことで，大阪湾‐播磨灘間の水交換量が減少し，播磨灘中央部の循環流規模が変化したことが明らかになった．

　対馬海峡沿岸には博多港などの重要な港湾施設や福岡市・北九州市の人口集中地区が存在し，海峡に面する響灘では洋上風力発電施設の建設計画が進んでいる．したがって，海峡沿岸で生じる潮位偏差の特性を理解することは，沿岸防災や海上インフラ整備の観点から重要であるが，同じ九州に存在する有明海や八代海，周防灘と比べて検討例が少ない．そこで本研究では，観測値の解析と数値シミュレーションの実施により対馬海峡沿岸で生じる潮位偏差の特性を調べた．その結果，海峡沿岸の潮位偏差は吹き寄せよりも海峡に平行な風によるエクマン輸送に強く影響を受けることや，吹き寄せとエクマン輸送では全く異なる空間的な特徴が現れること，湾内や湾外もしくは風向に対する海岸線の角度によって偏差が依存する風の方向成分が異なることなどを明らかにした．

　本研究では東京湾の海水運動について潮汐の影響やそれによる周期毎の運動の影響を評価することを目的とし，長期観測データを用いて解析を行った．観測流速を潮汐や流れの特性を考慮して4成分に分解した結果，湾奥の千葉灯標において非潮汐傾圧成分の運動エネルギーが夏季に大きいことが明らかとなった．ブラント・バイサラ振動数と運動エネルギーの関係から湾奥における非潮汐傾圧成分は成層強度で説明できることがわかった．このことは夏季の成層とともに強化されるエスチュアリー循環と傾圧的な流れの関係性が示唆されている．さらに，各4つの成分を36時間周期を境界として分解した結果，傾圧成分は短周期が，順圧成分は長周期が支配的であることが確認された．また，長いスケールの順圧運動は長周期の風応力によって説明されることがわかった．

　近年，海岸保全計画を考えるうえで気候変動による外力変化を見込むことが重要となってきている．台風を要因とした気候変動の外力変化量の推定手法が確立されつつある一方で，石川海岸のように高波浪や高潮の発生要因が低気圧の場合の推定手法は確立されていない．そこで，既往の潮位や波浪の観測データを用いて，最新データまで延伸した場合の長期的な外力変化量を整理した．

　さらに，簡易的に波浪や潮位偏差を再現可能な推定式を重回帰分析により構築し，地球温暖化対策に資するアンサンブル気候予測データベース(d4PDF)を入力条件に将来外力量を推定した．本手法では，重回帰分析により将来外力を推定するため，スーパーコンピューター等の高性能な計算資源を必要としない．そのため，本手法は観測データが存在する様々な地点への適用可能性がある．

　干潟上での砂漣の形状やその形成範囲は，干潟で発生した土砂移動やそれによって生じた地形変化に密接に関わっている．本研究では，愛知県西尾市にある東幡豆干潟を対象にUAVによる空撮を行い，取得した砂漣画像に対し，輝度情報を利用した画像解析を実行することで，砂漣形状特性の把握を試みた．また，その結果をもとに砂漣形成範囲の分析，砂漣形状と地形との関係について分析した．その結果，輝度情報を利用することで砂漣方向の検出が高精度で行えることを確認した．さらに，干潟全体の砂漣方向を可視化することで，干潟の等深線の法線方向と砂漣方向がある程度一致することが明らかとなった．この結果から，砂漣に注目した調査，解析を行うことで干潟上での地形変化の推定に繋がることが再確認された．

　阿字ヶ浦海岸では，夏季の海水浴利用のためサンドリサイクルが行われ，養浜後の地形変化がUAV測量により調べられた．測量は，初期と養浜後3，6か月後に行われたことから，海水浴場開設期間中における海浜の経時的変化過程は明らかでなかった．そこで，UAV測量を短い間隔で繰り返すとともに，新たに定点カメラを用いて海浜の変化状況を詳しく調べた．この結果，投入砂は高波浪時に移動が活発になるものの，通常波浪の作用下でも砂は北向きに運び去られ，再生された砂浜は急速に消失したことから，サンドリサイクルの効果は長続きしないことが分かった．

　沿岸漂砂と高波浪時の急激な沖向き漂砂が重なった場合の海浜変形，およびその後の砂浜の回復について，駿河湾西岸の御前崎～勝間田川河口間の長さ16km区間を取り上げて検討した．この沿岸では，2019年10月12日に襲来した台風19号時の高波浪時の沖向き漂砂により著しい地形変化が起きた．しかし，相良港により沿岸漂砂が阻止され，ほぼ閉じた漂砂系を有する相良港海岸須々木地区では，高波浪後の通常波浪の作用とともに砂は汀線へと戻り，砂浜の復元が進んだ．一方，北部の相良片浜海岸では，高波浪後に襲来した通常波浪時の岸向き漂砂による汀線への砂の回帰と，波向の反転による南向きの沿岸漂砂による地形変化が同時に起きていたことが分かった．

　鳥取県中部を流下する北条川流域の治水安全度向上のために建設された北条川放水路は，平常時の流量が小さく，放水路河口では砂州の形成により頻繁に河口閉塞が生じる．そのため，浸水被害の懸念など地域住民の大きな不安の種となっており，現在は重機等を用いて人工的に砂州の開削を行っている．本研究は，より効率的な砂州開削手法として，分水堰倒伏による放水路内の河道貯留量増加で河口砂州をフラッシュする方法について，その実現可能性を現地調査と数値モデルにより詳細に検討した．数値モデルによる解析から，灌漑期の平常時流量0.3m³/sであっても，初期の砂州高と河口水位の差が小さければ，分水堰倒伏によって数時間程度の比較的短時間で砂州のフラッシュが実現可能であることを明らかにした．