サファー・シンプソン・ハリケーン・ウインド・スケール（Cat 1–5）と世界の熱帯低気圧強度分類完全比較ガイド：風速・構造被害・防災対応の物理学
サファー・シンプソンCat1～5を風速、動圧、運動エネルギー、建築被害、停電リスクから解析し、NOAA・CMA・JMA・PAGASA・WMOの風速平均時間と国際分類を比較。高潮・洪水など風速階級では評価できない複合災害と防災判断まで体系的に解説します。
💡 概要・ポイント
熱帯低気圧の「カテゴリー」は世界共通の単一物差しではない。特に重要なのが最大持続風速の平均時間であり、米国のNOAA/NHCによるサファー・シンプソン・ハリケーン・ウインド・スケールは1分平均、気象庁（JMA）は10分平均、中国気象局（CMA）は2分平均を用いる。この違いを無視して「150 km/hだからCat X」と単純換算すると、国際比較を誤る可能性がある。さらに、風による荷重は概ね q = 1/2ρv² に比例するため、風速が1.5倍になれば動圧は2.25倍になる。したがってカテゴリー間の数値差は、構造物、樹木、送配電設備に対して非線形的に大きな意味を持つ。本稿では、Cat 1～5の風速閾値と典型的被害、動圧、構造・インフラ脆弱性、停電、避難判断を整理するとともに、NOAA/NHC、CMA、JMA、PAGASA、WMOの分類体系を同一の基準上で比較する。重要なのは、カテゴリーを「総合災害スコア」と誤認しないことである。高潮、沿岸浸水、河川洪水、内水氾濫、土砂災害、竜巻、波浪、高潮と天文潮の重なり、長時間の降雨などは、最大風速だけでは表現できない。実際の防災意思決定では、カテゴリー番号よりも、居住地点で予想される風速、暴風域の広がり、最大瞬間風速、高潮・洪水ハザード、避難情報および各国の公式警報を優先すべきである。
1. 風速が増えるとなぜ被害が急増するのか：q = 0.5ρv²からCat 1～5を読む
サファー・シンプソン・ハリケーン・ウインド・スケール（SSHWS）は、北大西洋および東部・中部北太平洋で用いられる、最大持続風速だけを基礎とした5段階の風スケールである。NOAA/NHCの現在の定義では、Cat 1は74～95 mph（119～153 km/h、64～82 kt）、Cat 2は96～110 mph（154～177 km/h、83～95 kt）、Cat 3は111～129 mph（178～208 km/h、96～112 kt）、Cat 4は130～156 mph（209～251 km/h、113～136 kt）、Cat 5は157 mph以上（252 km/h以上、137 kt以上）である。Cat 3以上はMajor Hurricaneに分類される。ただし、この5段階は高潮、降雨洪水、竜巻などを評価する尺度ではない。ここが防災上の最重要ポイントである。風荷重を理解する基本式は、流体の動圧q = 1/2ρv²である。ここでρは空気密度、vは風速である。海面付近の標準的な空気密度を約1.225 kg/m³と仮定すれば、風速33 m/sではq ≈ 667 Pa、50 m/sではq ≈ 1,531 Pa、70 m/sではq ≈ 3,001 Paとなる。つまり速度が33 m/sから50 m/sへ約1.52倍になっただけでも、動圧は約2.30倍になる。70 m/sでは33 m/sの約4.50倍である。構造設計上の実際の風圧はqそのものではなく、形状係数、風圧係数、遮蔽、地表粗度、開口部、内圧、風向、乱流などを含むため、概念的にはp = 0.5ρV²Cという形で扱う。このため、同じ建物でも屋根形状や軒、ガレージドア、窓、外装材の仕様によって被害が大きく変わる。さらに、熱帯低気圧の最大風速は「最大値」であり、巨大な暴風域を持つシステムでは最大風速地点から数百km離れた地域でも危険な強風を受けることがある。NOAA/NHCも、ハリケーンの影響は中心の一点に限定されず、ハリケーン強度風や熱帯暴風強度風が予報円の外側まで広がり得ることを強調している。JMAでも台風の「大きさ」は最大風速ではなく15 m/s以上の強風域の半径で評価され、500 km以上800 km未満を「大型」、800 km以上を「超大型」とする。したがって、同じ最大風速でも、コンパクトな強い台風と巨大な台風では人的・インフラ被害の空間分布が大きく異なる。構造被害を考える場合、風速そのもの、風向の変化、最大瞬間風速、飛散物、建物の耐風設計、地形による増速、樹木・電柱・送電線の連鎖破壊を一体として評価する必要がある。特に窓破損などによって建物内部が正圧化すると、屋根や外壁に作用する外圧と内圧が組み合わさり、外装材や屋根システムの破壊が急速に進む可能性がある。従って「Cat 5はCat 1の5倍危険」という理解は物理的に誤りであり、風速二乗則を考慮すると、風速閾値が上がるほど構造物に要求される耐力余裕は急速に消費される。なお、現行SSHWSの被害記述では、Cat 1で屋根材、雨樋、ビニール外装、樹木、電力線への被害、Cat 2で屋根・外装への大きな損傷と広範な停電、Cat 3で屋根デッキや妻壁などの重大損傷と数日～数週間の電力・水道停止、Cat 4で屋根構造の大部分や一部外壁の重大損傷、数週間～数か月の停電、Cat 5で木造フレーム住宅の高い割合が破壊され得るという段階的な被害像が示されている[reference:26]。ただし、これは特定の建築基準、住宅形式、地域条件を前提とした典型的影響の目安であり、個々の建物の損傷を保証するものではない。資料：NOAA/NHC「Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale」、JMA「台風の大きさと強さ・風に関する用語」。
2. 核心判断と国際比較：NOAA 1分・CMA 2分・JMA 10分・PAGASA・WMOを同じ土俵で読む
国際比較で最も多い誤解は、異なる平均時間の風速をそのまま比較することである。一般に、同じ熱帯低気圧でも平均時間が短いほど短周期の強い風速変動を含みやすく、長い平均時間ではピークが平滑化される。そのため、1分平均の風速と10分平均の風速には系統的な差が生じる。JMAの資料では、10分平均風速を1分平均風速に換算する際の係数として**0.88**が示されている[reference:27]。ただし、単純な固定倍率で変換すべきではなく、WMOの平均時間変換ガイドライン、観測手法、境界層条件、データ同化、解析手法を考慮する必要がある。NOAA/NHCのSSHWSは1分平均の最大持続風速を基準とする。一方、JMAの台風強度は10分間平均風速の最大値であり、「強い」は33～44 m/s、「非常に強い」は44～54 m/s、「猛烈な」は54 m/s以上である[reference:28]。CMAの2025年GB/T 32935—2025では、西北太平洋・南シナ海の熱帯低気圧について2分平均風速を用い、熱帯低圧は10.8～17.1 m/s、熱帯風暴は17.2～24.4 m/s、強熱帯風暴は24.5～32.6 m/s、台風は32.7～41.4 m/s、強台風は41.5～50.9 m/s、超強台風は51.0 m/s以上と区分されている。PAGASAはWMO推奨の10分平均を使用し、2022年3月に改定したTropical Cyclone Wind Signal（TCWS）では、39～61 km/hをSignal No.1、62～88 km/hをNo.2、89～117 km/hをNo.3、118～184 km/hをNo.4、185 km/h以上をNo.5としている[reference:29]。ここで重要なのは、PAGASAの「TCWS No.5」と「Super Typhoon」という名称が同一概念ではない点である。PAGASAは2022年3月の改定以降、10分平均の最大持続風速が**185 km/h（100 kt）以上**の台風をSuper Typhoonとして分類している[reference:30]。なお、2015年改定時には220 km/h以上であった時期もあり[reference:31]、歴史資料と現行運用を混同しないよう注意が必要である。国際比較では「名称」「風速閾値」「平均時間」「警報レベル」を分離することが必須である。例えばJMAの「猛烈な台風」とCMAの「超強台風」は名称だけを見ると同程度に感じられるが、前者は10分平均54 m/s以上、後者は2分平均51.0 m/s以上であり、平均時間が異なる。したがって、同一の風速数値に見えても観測統計上の意味は同じではない。また、JMAの「大型・超大型」は強度階級ではなく、15 m/s以上の強風域半径による「大きさ」の分類である。WMOは地域ごとのRSMC・TCWCによる公式情報体系を整備しており、世界の熱帯低気圧情報は各地域の責任機関が発表する公式解析・予報を基準に読むべきである。以下の表は、名称の違いを防災判断に使える形へ整理したものである。
3. 実務ガイドと防災・構造安全基準：予報を「行動」に変換する方法
熱帯低気圧への防災対応は、カテゴリー番号を見てから行動するのではなく、予報されたハザードを時系列で処理することが基本である。第一段階は「公式情報源の確定」である。米国の対象地域ならNHC、東アジア・西北太平洋ならJMA、フィリピンならPAGASA、中国ならCMAなど、当該地域を担当する国家気象機関・RSMC・TCWCを一次情報とする。第二段階では、最大風速だけでなく、予報円、暴風域・強風域、最大瞬間風速、台風の移動速度、上陸時刻、高潮、波浪、累積降雨量、河川水位を確認する。第三段階では、自宅・施設の脆弱性を評価する。特に屋根、窓、外壁、シャッター、ガレージドア、カーポート、看板、樹木、発電機、燃料、蓄電池、通信設備、給水設備が重要である。構造物については、建築基準法や地域の耐風設計基準に適合していることが前提であり、台風直前に即席の補強を行うより、平時から屋根と躯体の接合部、アンカーボルト、開口部、雨戸・シャッター、飛散物対策を点検する方が合理的である。風圧はp = 0.5ρV²Cで概念化できるため、単に壁の面積を見て安全性を判断してはいけない。屋根では負圧による吹き上げが問題となり、風向が変化するアイウォール付近では異なる面に荷重が繰り返し作用する可能性がある。さらに、窓が破損すると内部圧力が変化し、屋根・外壁システムに作用する合成荷重が増加する可能性がある。第四段階は飛散物管理である。屋外家具、植木鉢、看板、建材、工具、廃材などは強風下で衝突物となるため、固定・屋内収納・撤去を行う。第五段階は停電・断水への備えである。冷蔵・冷凍、照明、通信、医療機器、ポンプなどの電源需要を優先順位化し、モバイルバッテリーや予備電源を充電する。ただし、発電機は屋内、車庫、半密閉空間で運転してはならず、一酸化炭素中毒を防ぐため十分な屋外換気を確保する必要がある。第六段階は避難である。高潮・洪水の危険区域では、風が強くなってから移動するのではなく、自治体の避難指示・避難勧告等の最新制度と指定避難先に従い、道路が冠水・閉塞する前に移動する。沿岸地域では「台風の中心が近くないから安全」という判断は危険である。高潮は低気圧による海面上昇、風による海水の吹き寄せ、波浪、天文潮位、沿岸地形、湾形状、河川流量などが複合して発生するため、中心から離れた地域でも生命危険が生じる。第七段階は警報解除後である。風が弱まった直後に外へ出るのも危険である。倒壊しかけた電柱、切れた電線、ガス漏れ、浸水した電気設備、構造物の二次崩壊、道路上の飛散物が残るため、自治体・電力会社・消防・気象機関の安全情報を確認してから行動する。特に送電線が切れていても通電している可能性があるため、絶対に接触しない。防災工学上の原則は、建物の耐風性能を高める「構造的対策」と、避難・警報・備蓄・土地利用規制という「非構造的対策」を組み合わせることである。単一のカテゴリー番号にすべてのリスクを集約することはできない。
4. 限界、二次災害と公式警報：風速カテゴリーを「総合危険度」に変換してはいけない
サファー・シンプソン尺度の最大の限界は、その名前が示す通り「Hurricane Wind Scale」であり、風による潜在的被害を評価する尺度だという点にある。NOAA/NHCは明確に、この尺度が高潮、降雨洪水、竜巻などの危険を含まないと説明している[reference:36]。したがってCat 1でも高潮と洪水によって致命的被害が発生し得るし、Cat 5でも影響地域の地形や人口分布によって実際の被害額・人的被害は変化する。高潮は特に重要である。沿岸で観測される水位は、低気圧による海面上昇、風による吹き寄せ、波浪、天文潮、地形・海底地形、湾内共振などの影響を受けるため、「Cat 3なら高潮X m」と固定的に考えることはできない[reference:37]。過去のサファー・シンプソン尺度には高潮高さを併記した古い表が存在するが、現在のSSHWSでは高潮をカテゴリー決定要素として使用しない[reference:38]。この変更を知らず、古い「Cat 3 = ○m高潮」のような表を現行基準として利用するのは防災上危険である。洪水も同様である。熱帯低気圧の総降水量は、中心気圧や最大風速だけで一意に決まらない。移動速度が遅い、湿潤な季節風が流入する、地形性上昇が強い、前線やモンスーンと相互作用するなどの条件では、中心付近の最大風速がそれほど極端でなくても甚大な洪水が起こり得る。JMAも台風による雨は必ずしも中心付近ほど強いとは限らず、かなり離れた地域でも警戒が必要だと説明している。さらに熱帯低気圧の風は対称ではなく、進行方向、鉛直シア、地形、海陸分布によって局地的に大きく変化する。したがって「台風中心から何km離れているか」だけで安全性を判断することもできない。WMOは世界各地域にRSMCおよびTCWCの責任体制を構築し、各地域の公式予報・警報を通じて熱帯低気圧情報を提供している。WMOの地域特別気象センター（RSMC）および熱帯低気圧警報センター（TCWC）では、地域によって1分平均、2分平均、3分平均、10分平均など異なる平均時間を使用しているが[reference:39]、多くの地域ではWMO推奨の10分平均が採用されている[reference:40]。WMOのSevere Weather Information Centreでも、地域ごとの公式アドバイザリーは観測資料、予報モデル、発表時刻、専門家判断などの違いによって内容が異なる場合があると説明されている。これは「どの機関が正しいか」という問題ではなく、各機関が異なる観測体系・平均時間・責任区域を持つためである。実務では、国際的な比較表は研究・教育には有用だが、避難判断には居住地を担当する国家気象機関と自治体の最新警報を優先すべきである。最終的なリスク評価は、少なくとも①最大持続風速、②最大瞬間風速・突風、③暴風域の半径、④台風の移動速度、⑤高潮・沿岸浸水、⑥河川洪水・内水氾濫、⑦土砂災害、⑧波浪・離岸流、⑨停電・通信障害、⑩避難経路の寸断可能性、の10項目で行うべきである。つまり、Cat番号は「風の強さを短く伝える入口」であって、災害リスクそのものではない。防災の第一原則は、カテゴリーよりも『自分の地点に何が、いつ、どの程度到達するか』を見ることである。公式情報源としては、NOAA/NHC、China Meteorological Administration（CMA）、Japan Meteorological Agency（JMA）、PAGASA、World Meteorological Organization（WMO）を使用し、SNSや第三者の換算表は一次情報と照合する。StormAtlasXへの公式連絡先は [email protected] とする。資料：NOAA/NHC「Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale」「Hurricane Preparedness - Hazards」、JMA「台風の大きさと強さ」「台風情報の種類と表現方法」、CMA GB/T 32935—2025、PAGASA「Modified Tropical Cyclone Wind Signal System」[reference:41]、WMO「Classification of Tropical Cyclones」「Tropical Cyclone Regional Bodies」。