ポーランド、グディニャの都市化に伴う時空間的土地利用被覆の変化と降雨—流出の反応

都市の成長と豪雨が日常生活に影響を与える理由

強い雨が都市を襲うとき、その雨水の行き先によって、単なる通り雨で済むか、通りや地下室、交通網が浸水するかが決まります。本研究は、北ポーランドの急成長する沿岸都市グディニャを対象に、数十年にわたる建設・開発と変化する降雨パターンが、地表での水の流れをどのように変えているかを明らかにします。結果は、多くの都市で突発的な洪水が生じやすくなっている理由と、そのリスクを減らすためにできることを示しています。

畑や森から舗装と屋根へ

過去40年で、グディニャの大部分が変貌しました。研究者たちは衛星画像と機械学習を用いて、1985年から2024年にかけて市全域の土地利用がどのように変化したか、また氾濫しやすいカチャ川流域については1949年から2030年までを再構築しました。その結果、農地や草地は大幅に減少し、建設地や森林が増加していることが分かりました。グディニャ全体では、住宅地、道路、工業地帯などの人工被覆面積が約1.5倍に拡大する一方で、農地はかつての面積の3分の1以下にまで減少しました。カチャ流域では、建築面積が1949年以降5倍以上に増え、2030年までにさらに増加すると予測されており、特に斜面や道路沿いといった水を速やかに小河川へ導く場所での開発が目立ちます。

変わる都市で研究者はどうやって流出量を測ったか

これらの地図変化を洪水リスクに結び付けるため、研究チームは土地被覆、土壌タイプ、傾斜を結び付けて降雨のうちどれだけが地中に浸透せず表面流出になるかを示す、広く使われる工学的公式を適用しました。これをデジタル標高モデルや土壌データと組み合わせ、森林から駐車場までさまざまな表面が強い嵐の際にどのように反応するかを推定しました。過去の一度きりの豪雨に依拠する代わりに、15分、1時間、24時間持続する稀で危険な嵐を表す合成の「設計」降雨事象（いずれも毎年1％の発生確率）を用いました。さらに、将来の日降雨量が流出にどう影響するかを見るため、2つの温室効果ガス経路（RCP4.5とRCP8.5）の気候予測も取り入れました。

都市が広がると雨水はどうなるか

結果は明確なパターンを示しています。グディニャが都市化するにつれて、より多くの降雨が直接速やかな流出に変わっています。市全体では、24時間の極端な嵐の際の流出量は、同じ強さの嵐を仮定しても1985年の約25.9ミリメートルから2024年には31.7ミリメートルに増加しました。短時間でより強い事象でも同様の増加が見られました。降雨が流出に変わる割合（流出係数）は特に、新しい住宅地や交通網が畑や開けた土地に置き換わった地区で着実に上昇しました。市のマップを見ると、流出の最大の増加は北部、東部、南西部の新たに都市化した帯と一致しており、森林に覆われた丘陵地は依然として吸水力の高い「スポンジ」として比較的流出が少ないことが分かります。

温暖化した将来を見据えて

土地利用の変化は物語の一部にすぎません。研究者たちが現在の土地被覆と将来の降雨予測を組み合わせたところ、グディニャではさらに流出が増加すると分かりました。中程度の排出経路（RCP4.5）では、強い1日降雨の際の表面流出は世紀半ばまでに約1〜2％増加し、2100年までにややさらに増えると見積もられます。高排出シナリオ（RCP8.5）では、世紀末までに増加が約7％に達します。流出係数も同様の上昇傾向を示します。インフラが既に被害を受けているカチャ川流域では、1949年以降の流出が劇的に増加しており、開発が広がる限り森林の一部が維持されたとしても今後も増え続ける可能性が高いことが同様の分析で示されました。

洪水に強い都市のためにこの知見が意味すること

専門外の人に向けた研究のメッセージは明快です。都市が畑や草地を、連結した道路網、屋根、排水に置き換え、かつ嵐が激しくなると、雨水はより速く大量に河川へ到達し、都市洪水の確率が高まります。グディニャでは、特に新しい開発区域が河川や排水路の直上に位置する場所でこの傾向が顕著であり、上流での計画判断が下流の地区に大きな影響をもたらします。著者らは、従来の硬い防御策だけでは不十分であると主張します。代わりに残された森林の保護、緑の回廊の設置、貯留池や透水性舗装の導入、そして流出が発生する箇所にこれらを配置する「スポンジシティ」的な考え方の必要性を強調します。彼らの地図化とモデリングを組み合わせた枠組みは、都市計画者が優先ゾーンを実用的に特定し、次の大雨が来たときに歩行者も建物もより安全でいられる成長を設計する手助けになります。

引用: Galata, A.W., Gulshad, K. & Szydłowski, M. Spatiotemporal land use land cover dynamics and rainfall-runoff responses in the urbanizing Gdynia, Poland. Sci Rep 16, 11153 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39241-9

キーワード: 都市洪水, 土地利用の変化, 表面流出, 沿岸都市, 気候変動の影響