日本騒音制御工学会は、騒音・振動およびその制御に関する学術・技術の発展と普及を図り, 生活環境の保全と向上に寄与いたします

公益社団法人 日本騒音制御工学会

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洋上風力発電施設の建設に伴い水中音の問題がクローズアップされているように感じていますが,昔から水中音問題はあったのでしょうか。あるいは近年になって水中音問題が認知されるような背景があるのでしょうか。(Vol.45No.5)
Vol.45 No.5

((公財)笹川平和財団 海洋政策研究所 赤松友成)

 水中の音は長く軍事機密のベールに包まれていました。米ソ冷戦時代には大西洋での潜水艦探知のため,水中音の観測システム(SOSUS)が構築されましたが,データはおろか存在すら公表されていませんでした。1989 年末にアメリカ合衆国のブッシュ大統領とソ連のゴルバチョフ共産党書記長がマルタで冷戦の終結を宣言しました。潜水艦探知システムのデータがコーネル大学で解析されたのを皮切りに,水中生物音響の研究が本格的に始まりました。
 最初は潜水艦が発する音と同じような周波数で鳴く大型のヒゲクジラの声を調べる研究が進展しました。すでにザトウクジラについては 1970 年代から歌を歌うと知られていましたが,太平洋や大西洋の広い水域での音響探査ができるようになったのは90 年代に入ってからです。衛星ではなく海中音響を利用したリモートセンシングと言えましょう。同時に,海中に存在する様々な音源が明らかになりました。クジラだけでなく魚やエビなど生物由来のBiophoney。降雨や波浪,地殻変動にともなって発生する Geophoney。そして船舶や海中工事にともなうAnthrophoney です。ただし海中騒音の場合には影響を受けるのが人間ではなく海洋生物でしたので,しばらくの間はこの問題の広がりは見られませんでした。
 ところが水中音響技術が民間に開放されてしばらく経った 2000 年代以降,水中音の実際の影響事例が多く示されるようになりました。ヒトを含む陸上の動物と同じように,海洋生物も騒音の暴露によって回遊行動の変化や聴覚感度の悪化や,場合によっては器官損傷に至ります。長期間の音響計測データの解析から,1960 年代以降に北米の西海岸沖で水中騒音レベルが上昇していたことや,2000 年代に入ってもインド洋で背景音レベルが徐々に上がっている様子が確認されました。
 これまでにない騒音が発生すれば,音声によるコミュニケーションに頼るイルカやクジラのような種類の回遊や繁殖に支障が生じるおそれがあります。海産哺乳類に関心の高い欧州ではネズミイルカを中心に大きなプロジェクトを組んで騒音の影響評価が行われるようになりました。日本は少し視点が異なります。漁業が盛んで,海の幸の魚介類をたくさん食べます。音波は,水中で遠距離まで届くので,それによって魚の行動が変わると,漁に影響が出るのではないかとの懸念があります。漁師さんは海の重要なステークホルダーですので,その意見は無視できません。
 海洋の利用と開発は,近年の技術的な進歩に助けられ活発になってきました。洋上風力発電はその最たるものですが,深海底の鉱物資源開発や地質構造の把握のための音響探査も多数行われるようになり,海中への人工音の放出が顕著になっています。世界の物流も活況を呈しており,高速なコンテナ船が世界中を行き来しています。こうした人工音の主成分は 1 kHz 以下に多く,この領域で感度がよいのはヒゲクジラ類と魚類です。水産資源としても海洋環境の指標生物としても重要な生物群です。
 持続可能な開発目標いわゆる SDGs は,いまや誰でも知っているキーワードになりました。私たちはこれまで大気や海洋に多くの負荷をかけてきました。それがいよいよ限界に達し,急速に地球環境が変化し始めています。子や孫の世代,さらに先々まで人類が持続的に幸せに生きるために社会構造を変えていかなければなりません。再生可能エネルギー開発も物流も,日本にとって重要です。一方で,漁業も海の生態系もしっかり守っていかなければなりません。海を持続的に利用するための一つの重要な課題として,水中の騒音に目が向けられるようになりました。

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水中音響の測定事例及び評価方法について,またできたら参考文献を教えて下さい。
                               (建設コンサルタント)

(アイ・エヌ・シー・エンジニアリング 藤井圭次)

水中音響の調査,測定は,漁業環境影響に関連するものがほとんどですが,海中作業者,水族館等に対する影響調査も行われています。 今回は水中音の基礎,測定事例,評価方法についてまとめました。

1.水中音の基礎

水中音の基準値は,私たちが使用している空気中の音の基準値と異なります。水中音と空中音(騒音)の基準値等を比較して下記に示します。空中音の一般的な暗騒音は20~40dB程度ですが,水中音の背景雑音は静かな湾内で100~120dB程度です。水中音圧計の周波数範囲は10Hz~100kHz程度ですが,漁業環境関係では,10Hz~10kHzの周波数範囲で測定しています。

項 目 基準値 測定範囲
空中音 20μPa 30~130dB
水中音 1μPa 100~180dB

2.調査測定事例

弊社では,水中音,海底振動の漁業環境関連の調査,測定を1975年頃より,測定方法の基礎研究を含め,現在まで数多く行っています。主な測定事例を紹介します

  1. 航空機:海上空港建設に伴い,航空機の離着陸時の音が,水中へ透過,伝搬するため,空港島周辺の漁業環境に及ぼす影響を調査しました。測定は,空港周辺海域に調査船を配置して,航空機離着陸時の空中音,水中音,航空機の高度等を測定しました。測定結果から,空中音,水中音の音圧レベルコンタを作成し,滑走路直下周辺海域の影響範囲を予測しました。水深,機種等により異なりますが,滑走路直下の空中音圧レベルは90~110dB程度,水中音圧レベルは120~130dB程度です。
  2. 海洋土木工事:空港島,橋梁等の大型海洋建設工事に伴う,杭打ち,サンドコンパクション等から発生する水中音,海底振動について,測定しました。サンドコンパクションの水中音圧レベルは,距離100mで140~150dB,海底振動加速度レベルは距離100mで50~60dB程度でした。
  3. ロケット発射時:種子島宇宙センター周辺,海域で,ロケット打ち上げ時の水中音,海底振動を測定し,漁業影響範囲を予測しました。ロケット打ち上げ時の空中音圧レベルは130dB,水中音圧レベルは150dB程度でした。
  4. 海中作業者への影響:海岸の岩を砕く作業時,周辺の海中作業者(海女さん)への影響を確認するため,作業時の水中音を測定し,ダイバーの感覚等より影響範囲を予測しました。海外の文献では,水中音の人に対する実験報告も発表されていますが,今回の調査結果では海中の作業者が感じる水中音圧レベルは130dB程度と推定されました。
  5. 水族館:水族館周辺の地下駐車場の建設に伴い,事前に工事機械稼動時の振動,水槽の水中音を測定し,イルカ,ラッコ等への影響を予測しました。イルカの鳴声,複雑な伝搬経路等で苦戦しましたが,水中音,振動のレベル上昇は考えられるが,影響は非常に少ないと評価しました。
  6. 橋梁,海底トンネル:連絡橋列車通過時に橋脚及び地盤より発生する,水中音,海底振動を測定し,影響範囲を予測しました。列車通過時の水中音圧レベルは150~160dB,海底振動加速度レベルは60dB程度でした。海底トンネル調査では,車輌通過時にトンネル上部の水中音圧レベルが若干上昇する程度でした。

3.評価方法

魚類の聴感覚閾値等の生物的な基礎実験は数多く行われていますが,漁業環境影響に関する基準等は現在確立されていません。魚類に関する影響調査は,例えばイケスの魚類に水中スピーカから放音し,水中ビデオ等で行動を観察し,その行動を起こす水中音圧レベルを評価値としています。魚の種類,水中音の周波数,実験状況等により影響レベルは大きく異なりますが,最新の実験結果から得られた,魚類行動に影響を与える水中音レベル145~150dB,比較的敏感な周波数200Hz前後では140dBの値が良く使われています。魚種別の影響レベルの一例。

サケ,サバ,マダイ,スズキ 150 dB
アジ,マイワシ 145 dB
カタクチイワシ 135 dB

参考文献

  • ・R・J・ユーリック「水中音響の原理」共立出版
  • ・添田秀男,畠山良己,川村軍蔵「魚類の聴覚生理」恒星社厚生閣

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