土木学会論文集B2（海岸工学），Vol. 73, No. 2, I_1429─I_1434, 2017.

衛星海面高度データを用いた北太平洋における中規模渦の発生伝播特性の解析
内山 雄介1・岡田 信瑛2・黒澤 賢太21正会員

神戸大学教授 大学院工学研究科市民工学専攻（〒657-8501 兵庫県神戸市灘区六甲台町1-1 ）E-mail: uchiyama@harbor.kobe-u.ac.jp
2学生会員 神戸大学大学院 工学研究科市民工学専攻（〒657-8501 兵庫県神戸市灘区六甲台町1-1 ）衛星海面高度データに基づく中規模渦抽出・追跡アルゴリズムを用いて，北太平洋における中規模渦の発生伝播特性および黒潮との相互作用に関する解析を行った．北太平洋では地形性シア，フロント域での傾圧不安定に起因する渦の発生が卓越しており，渦運動エネルギーが最も強い黒潮続流域，亜熱帯海域では，生成された中規模渦の渦径と渦度の関係は慣性不安定および渦位保存則とよく整合していた．亜熱帯海域，米国西海岸沖では，中規模渦は非分散第1モード傾圧ロスビー波として西方へ伝播するが，黒潮続流域での伝播特性は複雑であり，黒潮による東進成分を含めた多方向への伝播が混在していた．また，中規模渦−黒潮相互作用に関する事例解析を行い，中規模渦の衝突に伴う黒潮流路変動の発生機構などを考察した．

Key Words : mesoscale eddy, Kuroshio, meander, satellite altemetry, eddy detection/tracking

1. はじめに中規模渦の発生伝播特性を調べるとともに，黒潮−中規

海洋には直径100~300 km程度の中規模渦（メソスケール渦）が遍在している．中規模渦はその強い水平拡散作用や鉛直混合作用を通じて，地球規模の熱塩循環，運動量輸送・交換，栄養塩やCO2などの広域的な物質循環や海洋生態系の消長に対して極めて重要な役割を果たしており，それによって引き起こされる海洋構造変動は気候変動に対しても影響を与えている1)．また，黒潮に代表される海流は，主にその移流効果によって海盆スケー
ルの物質輸送に直接寄与している．北太平洋亜熱帯循環の西岸境界流である黒潮は，低緯度域の高温高塩分な海水を中緯度域へ輸送し，我が国の太平洋および日本海沿岸域の環境，気象，水産，災害等に対して直接的・間接的に強い影響を与えている．大規模な沿岸環境変化を引き起こす黒潮流路変動は，中規模渦の衝突が引き金となって惹起されることがある．例えば，2004年に生じた
黒潮大蛇行では，鹿児島県沖において中規模渦が黒潮に模渦相互作用に関する事例解析を行い，海洋渦による黒潮流路変動と沿岸環境への影響に関する知見を得ることを目的とする．具体的には，過去20年分の絶対海面力
学高度データに対してNencioliら1)の方法を適用することで中規模渦を抽出し，代表的な海域毎の発生・伝播特性を整理するとともに，我が国太平洋沿岸において中規模渦の衝突によって引き起こされた黒潮の流路変動特性を解析する．なお，海洋における中規模渦はロスビー波として長期間にわたって海盆を広域的に伝播して黒潮域に到達するため，黒潮域周辺だけではなく，北太平洋全域を解析対象とする．

2. 中規模渦解析方法(1) 渦抽出・追跡法
本研究では，衛星SSHデータを用いて解析を行う．まず，表層水平地衡流速ベクトル u は，地衡流近似により衝突して九州南岸周辺で小蛇行が生じ，それが北東方向

𝑓×𝐮 = −𝑔∇! 𝜂へ波及して大蛇行へと移行したと報告されている2)．しから求められる．ただし，f：コリオリ周波数，g：重力たがって，日本を含む東・東南アジアの沿岸環境を大き加速度，∇! = 𝜕! , 𝜕! ：水平空間偏微分演算子，η：く変化させる黒潮流路変動や蛇行現象の予測・評価技術(1)

SSHである．この地衡流速 u を用いて中規模渦を抽出すの確立に向けて，海洋中の中規模渦の発生伝播特性や，る方法は，流体の変形速度に基づく力学的な方法と，局黒潮との相互作用について定量的に評価する必要がある． 所的な流速分布の形状に基づく幾何学的な方法に大別さ
本研究では，まず，中規模渦の挙動を大局的に把握すれる．前者では，u に対してstrainと渦度を以下のようにるために，衛星海面高度（SSH）データを用いた渦抽組み合わせた，いわゆるOkubo-Weiss parameter：

出・追跡を行い，主に黒潮域のダイナミクスに関係するI_1429

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黒潮流路は直進経路へと遷移した（マゼンタ矢印）．足中国NUISTのY. Liu博士，C. Dong教授には渦抽出・追跡法

摺岬方向へ北進する流路（12/22頃）と，潮岬方向へ直のプログラムを提供いただいた．

進する流路（1/26頃）では，時計回り瀬戸内海通過流に対する影響が大きく異なることが知られており9)，直参考文献
1)

進流路への遷移によって，瀬戸内海への流入量が減少するなど，瀬戸内海の流動やそれに伴う沿岸環境に対して多大な影響を及ぼしたものと考察される．

5. おわりに2)

北太平洋における中規模渦は，ハワイ海嶺などで顕在化する地形性シア不安定と，米国西海岸沖（USWC）の3)

沿岸湧昇域で生じる傾圧不安定などによって発生する．
EKEが最も強化される海域である黒潮続流域（KE）と亜熱帯海域（SZB）では，発生した中規模渦の渦径と渦度の関係は，慣性不安定および渦位保存則によってよく説明された．経度方向流速に対するHovmöllerおよび周波4)5)数-波数スペクトル解析から，SZB，USWCでは西向き伝播が卓越しており，中規模渦は西進ロスビー波として北太平洋を広域伝播することが確認された．一方，KEで6)の伝播特性は複雑であり，黒潮影響による東進成分と，西進ロスビー波の性質が混在していた．
中規模渦と黒潮が相互作用する事例解析を行い，①黒

7)

潮続流からの切離渦が房総半島沖で黒潮に干渉し，北向き流路変動を惹起した例，②九州南東沖で暖水渦が黒潮8)に衝突し，四国沖に発達していた別の暖水渦と合体し，九州から遠州灘に至る黒潮流路を北上・直線状に変化させた例を紹介するとともに，それらが東北沿岸や瀬戸内

9)

海の流動・海洋環境に及ぼす影響について考察した．
謝辞：本研究は科学研究費（15H00977，15H04049，15KK0207，代表者：内山雄介）の援助を受けた．また，Nencioli, F., Dong, C., Dickey T., Washburn, L. andMcWilliams, J.C.: A vector geometry–based eddy detection algorithm and its application to a high-resolution
numerical model product and high-frequency radar
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54, No. 2, pp. 159-172, 2017.
小硲大地，内山雄介，御手洗哲司：長期高解像度再解析に基づく瀬戸内海内部流動と幼稚仔分散過程の形成メカニズムに関する研究，土木学会論文集 B2(海岸工学)，Vol. 72, No. 2, I_1273-I_1278, 2016.
(2017. 3. 15 受付)

EDDY ANALYSIS IN THE NORTH PACIFIC USING AN EDDY-TRACKING ALGORITHM
Yusuke UCHIYAMA, Nobue OKADA and Kenta KUROSAWA
Kinematics, dynamics, and statistical nature of mesoscale oceanic eddies and their effects on theKuroshio are investigated using a velocity-based automated eddy detection and tracking algorithm
proposed by Nencioli et al. (2010) to apply to a 20-year long satellite altimetry dataset provided by
AVISO for the entire North Pacific (NP) basin. In the NP, barotropic instability associated primarily
with topographic shear and frontal baroclinic instability concurrently promote generation ofmesoscale eddies. The eddy sizes and magnitudes of relative and absolute vorticity are inverselycorrelated, which is well explained by inertial instability and potential vorticity conservation, inparticular in the Kuroshio Extension region (KE) and Subtropical Zonal Band (SZB), where eddy kinetic energy is highest in the NP. Mesoscale eddies generally propagate westward as non-dispersive,
first-mode baroclinic Rossby waves in the SZB and U.S. West Coast, according to a frequencywavenumber spectral analysis. In contrast, the eddies in the KE are rather multi-directional withnotable eastward propagation due to eastward eddy shedding from the eastward-drifting Kuroshio.
Furthermore, we show two selected examples, in which mesoscale eddies collided with the Kuroshio to provoke and suppress meander of its path off the continental shelf off Japan.

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