気候変動はすでに洪水を増加させており、土地利用の変化によって河川に流れ込む土砂の量も増えています。
河道変遷は、土砂の堆積によって川の流路が次第にふさがれ、流れが突然別の経路へ移る現象です。
「流路の飛び移り」ともいえるこうした現象は、人類史上最も多くの犠牲者を出した洪水のいくつかを引き起こしました。中国の黄河で起きた河道変遷では、19世紀後半から20世紀初頭にかけて600万人以上が命を落としました。
衛星などの技術を使って、こうした変化が動的で変化の激しい河川システムに及ぼす影響を理解することは、周辺に暮らす人々を守るうえで不可欠です。
歴史を通じて、世界各地の重要な都市は河岸に沿って栄えてきました。しかし、河川は破壊的な力にもなり得ます。日常的に氾濫し、まれには流路が突然変わることもあります。
「流路の飛び移り」と呼ばれる河道変遷は、人類史上最も多くの犠牲者を出した洪水のいくつかを引き起こしました。中国の黄河で起きた河道変遷では、600万人以上が命を落とし、19世紀後半から20世紀初頭にかけて多くの犠牲者が出ました。同様の現象は、現在のイラク、クウェート、トルコ、シリアを流れるチグリス川とユーフラテス川流域におけるメソポタミア文明の衰退にも関係していたとされています。
最近発表された研究で、私は同僚とともに、河川扇状地やデルタにおける河道変遷の世界的な分布を地図化しました。1973年から現在までの100を超える河川の衛星画像を使い、世界の河川の変化を半世紀にわたって俯瞰しました。
温帯、熱帯、乾燥気候の地域で、河道変遷を113件確認しました。そのうち33件は沖積扇状地で起きていました。こうした地形は、川が山地や峡谷から開けた平野、または海へ流れ出て広がり、土や砂利を三角形の範囲に堆積させることで形成されます。
残る80件は河川デルタで発生しました。河川デルタとは、流れの遅い川が多くの流路に分かれて湖や海に注ぎ、湿地のネットワークをつくる肥沃で低地の地域です。この新しいデータセットを使って、「河道変遷が起きる場所を決める要因は何か」というシンプルな問いに答えました。
ミシシッピ川は過去7,000年間に何度も流路を変え、堆積した土砂がルイジアナ州南部の土地の大部分を形成しました。
水は最も低い経路を求める
河道変遷は土砂の堆積によって起こります。時間の経過とともに、河川は河道変遷が起きる場所に土砂を堆積させ、土砂で川をふさいでいきます。水は常に低い方へ流れるため、現在の流路が次第にふさがれると、やがて新たな場所へ流れを移します。
地震とよく似て、河道変遷は同じ場所で周期的に起こります。川の氾濫原に土砂と水を広げ、こうした地形に特徴的な三角形をつくり出します。
最近の例として、2008年にインドのコシ川が流路を変え、わずか数日のうちに60マイル以上移動し、300万人以上が住む場所を追われました。
米国では、ミシシッピ川が過去7,000年間に何度も流路を変えてきました。現在、ルイジアナ州中部の複数のダムを備えた制御施設が、川が堤防を越えてアチャファラヤ川と合流するのを防いでいます。しかし科学者たちは、巨大洪水がこうした防護施設の能力を超える可能性があり、その場合、ルイジアナ州南部に広範な経済的損害が生じると警告しています。
川の流路が変わるのは、何十年、あるいは何世紀もの間に一度だけかもしれません。こうした現象がどこで起きるかについて、科学者の理解は乏しく、主に少数の大規模デルタでの詳細な観測と、実験室やコンピューターによるモデルに頼っています。
この実験では、河道変遷を繰り返すことで河川デルタが形成されます。川は峡谷（左側）から出ると流れが遅くなり、土砂を堆積させます。流路がふさがれると川は流れを変え、新たな場所に土砂を堆積させ、時間とともに扇状のデルタを形成します。
河道変遷の3つのタイプ
世界規模のデータベースから、河道変遷には明確に異なる3つのタイプがあることが分かりました。まず、沖積扇状地で起きた33件は、川が峡谷を出たところで発生していました。川が谷に囲まれた区間を抜けると、最も低い土地に向かって左右どちらかへあふれ出せるようになります。
デルタで起きた80件の河道変遷は、背水域の作用を受けていました。河川の背水域とは、河口にある海や湖の影響で水流の速さが変化する区間です。この区間では、洪水の状況の変化に応じて、川の流れが遅くなったり速くなったりします。科学者は、川の規模と勾配から背水長を推定できます。
たとえばミシシッピ川の背水長は約300マイルで、メキシコ湾の影響がルイジアナ州バトンルージュの北方まで及び、流速を左右することを意味します。勾配の急な川では、背水長が0.6マイルほどと短い場合もあります。
川が通常どおり流れているとき、背水区間では流れが遅くなり、川底に土砂が堆積します。しかし洪水が起きると、流量が増えて流速も速くなった水が川底を侵食します。
この作用は河口から始まり、水の流れとは逆向きに上流へ進み、洪水前に堆積していた土砂の一部を取り除きます。最終的には、土砂の堆積と侵食の相互作用によって、背水長とおおむね一致する場所で川が土砂によりせき止められます。
データベースによると、デルタで起きた80件の河道変遷のうち50件は、背水長にほぼ相当する場所で発生していました。たとえば、南米のカタトゥンボ川は1982年、ベネズエラのマラカイボ湖に注ぐ地点から内陸へ約6.5マイルの場所で流路を変えました。背水長は8.5マイルで、河道変遷の場所はそれに近い地点でした。
自然に関して、世界経済フォーラムはどのような取り組みを行っていますか？
自然・気候センターは、気候、自然、経済発展の相互関係をリーダーが理解できるよう支援します。地球の限界の範囲内でレジリエンスと繁栄を支える道筋を探るための場を提供しています。
分野や地域を越えた協力を可能にすることで、センターは、共通の理解を気候と自然に関する実践的な解決策へと結び付けるパートナーを支援しています。
はるか上流で流路を変える川もある
さらに、デルタでは、谷による流路の制約にも背水長にも当てはまらない新たなタイプの河道変遷も確認しました。こうした川は、河口の湖や海の影響を受ける地点より、はるか上流で流路を変えていました。
こうしたデルタは、マダガスカルやパプアニューギニアのような急峻な熱帯の島々、またはエリトリアのような砂漠地帯にありました。これらの場所では、洪水時に川が非常に大量の土砂を運びます。
洪水が起きると、川は河口から侵食を始め、ミシシッピ川のような大河と同様に、はるか上流へ向かって侵食が進みます。しかし、通常の洪水が長く続くことと、洪水時に土砂の量が非常に多くなることが重なり、侵食がはるか上流まで進みます。その結果、こうした川では、大規模な沿岸河川で河道変遷が起きる背水域より上流で流路が変わることがあります。
水が増えれば、土砂も増える
河道変遷の3つのタイプを示したこの研究は、世界各地の扇状地やデルタで川の流路が変わる場所を予測するための、初めての枠組みとなります。これらの知見は、特に、世界で約3億4,000万人が暮らす河川デルタにとって重要な意味を持ちます。
ほとんどのデルタは海抜数フィートしかなく、メコン川やガンジス川・ブラマプトラ川のデルタのように、非常に人口密度が高い場所もあります。私たちの研究結果は、デルタで河道変遷が起きる場所が、過去の場所から新たな地域へ移る可能性を示しています。急速な海面上昇により、河道変遷が起きる場所がデルタ内陸へ移動し、新たな地域社会が壊滅的な洪水の危険にさらされるおそれがあります。
また、第2のグループ、つまり背水域で河道変遷が起きる川が、河道変遷がかなり上流で起きる第3のグループへ移行することも分かりました。河川の通常の洪水継続時間や土砂の供給量が変化すると、こうした移行が起きる可能性があります。
気候変動はすでに洪水を増加させており、世界各地でより多くの土砂を河川へ流し込んでいます。森林を農地に転換するなどの土地利用の変化も、土砂の流入量を増やしています。私の考えでは、こうした変化が動的で変化の激しい河川システム、そしてその周辺に暮らす人々に、将来にわたってどのような影響を及ぼすのかを理解することが不可欠です。
