海面高度計およびArgoデータに基づく3次元密度推定値を同化させた
海洋流動モデルの再現精度について
内山 雄介1・神吉 亮佑2・高野 祥子3・山崎 秀勝4・宮澤 泰正5
1 正会員	  神戸大学准教授	 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 出光興産株式会社（〒100-8321 東京都千代田区丸の内 3-1-1）	 
3 東京海洋大学大学院	 海洋科学技術研究科（〒108-8477 東京都港区港南 4-5-7）
4 東京海洋大学教授	 大学院海洋科学技術研究科（〒108-8477 東京都港区港南 4-5-7）
5 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 アプリケーションラボ（〒236-0001 神奈川県横浜市金沢区昭和町 3173-25）	 

海面高度計および Argo フロートデータを用いて 3 次元海洋密度場を推定し，TS（水温・塩分）nudgingと呼ばれる簡易的な 4 次元データ同化を組み込んだ領域海洋循環モデル ROMS を用いて，日本沿岸の黒潮流域における海洋構造の再現性について検討した．水平・鉛直密度構造，メソスケール変動強度，黒潮流路および強度などに関する詳細な比較を行い，本手法の高い再現性を示した．この密度推定法は原理的にほぼ全球に適用可能であり，公開されているデータのみを用いるので新たなコストを必要としないため，一般性・汎用性が極めて高い．JCOPE2 に代表される高品質な海洋再解析データが存在しないような海域に対しても適用可能であり，ダウンスケーリング海洋モデリングに広く用いることが可能である．

Key Words : Two-layer thermal estimate, JCOPE2-ROMS downscaling system, Kuroshio and Kuroshio Extension, TS nudging, mesoscale reproducibility

1. はじめに測による3次元水温データが用いられる．一方，例えば Ji
ら3)，Troccoliら4) は，3次元密度構造をより正確に反映さ海底資源探査，熱水鉱床などの深海域を含む海洋生態せるために水温・塩分の両方を同時に同化に用いること系調査，ウェザールーティングなどにおいて，海洋流動が望ましいことを指摘している．しかし，塩分の現地観予報・再解析の高精度化・高解像度化は極めて大きな課

測は原理的・コスト的に水温観測に比べて容易ではなく，題である．我が国の太平洋沿岸域においては，黒潮や親そのためデータ数も圧倒的に少ないことから，何らかの潮などの海流の流路や，それらの強度の再現性の向上が方法で塩分データを補完する必要がある．そこで本研究1)

特に重要な鍵となる．これに対して内山ら は，黒潮続

では，TS nudgingにより海洋モデルに緩和させるデータ

流域を対象としたROMSを用いたJCOPE2 からの高解像として，Takanoら5)による衛星海面高度計データ（AVISO

度ダウンスケーリング海洋モデルにおいて，低周波の水Ssalto/Duacs）に基づく水温推定値に加え，Argoプロファ温・塩分場へ緩和させる簡易的な4次元データ同化（TSイリングフロートデータ 6) およびWorld Ocean Atlas7）にnudging，あるいはrobust diagnosis）を導入することによよる経験的な塩分推定値を付加した新しい3次元密度推り，黒潮蛇行などのメソスケール海洋変動に対する再現定データセット（以後TUMSAT-TSと呼称）を構築し，性が格段に向上することを示した. しかしながら，これを内山ら1) によるJCOPE2-ROMSダウンスケーリン

JCOPE2に代表される高解像度・高品質の海洋データセッ
トは随所に存在するわけではない．また，一般的に海洋グ黒潮流域モデルに適用する．本報では，本モデルのメ再解析・予報モデルに用いられているデータ同化では，タ同化を組み込んだJCOPE2再解析値の水温塩分場（以後，人工衛星リモートセンシングによる表層水温及び海面高JCOPE2-TSと呼ぶ）への緩和計算結果と比較する形で定度データ，船舶，係留系，フロートなどを用いた現地観量的かつ詳細に検討したので，その結果を報告する．

2)

ソスケール海洋構造の再現精度について，3次元変分デー

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4.

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(1)

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(3)

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5. おわりにの結果から，いくつかの改善の余地はあるものの，TSnudging を組み込んだダウンスケーリング領域海洋循環

本研究では，衛星海面高度計データ（AVISO）および再解析におけるTUMSAT-TS データの有用性と汎用性がArgo データにもとづく塩分水温推定値（TUMSAT-TS）示された．のメソスケール海洋再解析に対する利用可能性について	 5)による AVISO

謝辞：本研究は，JST-CREST「海洋生物多様性および生データと 2 層モデルによる水温推定値に，Argo フロート態系の保全・再生に資する技術基盤の創出」領域（代表

データおよび World Ocean Atlas による経験的な塩分推定者：山崎秀勝）および科学研究費基盤研究 C（24560622，値を付加した新しい 3 次元海洋密度推定値であり，公開代表者：内山雄介）の補助を受けた．

されている既存のデータセットから構築するため，新た	 なコストが不要であるほか，ほぼ全球に対応しているた

参考文献	 調査した．TUMSAT-TS は，Takano ら

2)め，JCOPE2 のような高精度再解析値がない任意の海域

1)においても適用可能であるという高い一般性がある．
本研究では簡易的な 4 次元データ同化手法である TS
nudging 1) を組み込んだ黒潮域に対する JCOPE2-ROMS

2)

ダウンスケーリング海洋モデルにより，TUMSAT-TS お
よび JCOPE2-TS を用いた双子の同化実験（ROMS-TUM，ROMS-JCP）を行い，両者による結果を様々な観測デー

3)タ等と比較する形でその再現性や適用性について議論した．まず，黒潮域における TUMSAT-TS は，水温につい

4)ては概ね良好な再現性を有する一方で，水深数 100 m 程度以深の海洋亜表層における塩分の再現性がやや不十分5)であった．ROMS-TUM は水平・鉛直密度分布，黒潮流路・強度，メソスケール変動強度などについてROMS-JCPと同程度以上の再現性を有するものの，TUMSAT-TS の誤差を引き継ぐ形で亜表層（水深 800 m 程度）での塩分6)の再現性がわずかに劣っていた．一方で，TS nudging を一切行わないケース（ROMS-FREE）では中規模渦の再現性が低下して乱流拡散に伴うエネルギー散逸が不十分

7)

内山雄介・石井翔大・宮澤泰正：JCOPE2-ROMS 多段ネス
ティングによる黒潮続流域でのダウンスケーリング効果の検証，土木学会論文集 B2（海岸工学），Vol.68，No. 2，
pp. I_436-I_440，2012.
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Levitus, S., Gurgett, R. and Boyer, T.P.: World Ocean Atlas 1994,
Vol. 3: Salinity, NOAA Atlas NESDIS 3, 99 pp, 1994.

MESOSCALE REPRODUCIBILITY IN AN ASSIMILATIVE OCEANICDOWNSCALING MODEL USING A 3-D STRATIFICATION ESTIMATE
BASED ON SATELLITE ALTIMETRY AND ARGO FLOAT DATA
Yusuke UCHIYAMA, Ryosuke KANKI, Akiko TAKANO,Hidekatsu YAMAZAKI and Yasumasa MIYAZAWA
The JCOPE2-ROMS downscaling oceanic modeling system improves mesoscale reproducibility byintroducing a simple restoration to data which we call “TS (temperature and salinity) nudging”, where theprognostic temperature and salinity fields are weakly nudged four-dimensionally towards the assimilative
JCOPE2 reanalysis (Uchiyama et al., 2012). However, there is not always an accurate reanalysis for assimilative oceanic downscaling models, and therefore alternative dataset should be prepared. Takano etal. (2009) proposed an empirical method to estimate 3-D thermal structure from the near real-time
AVISO altimetry data along with the ARGO float profiling data. We view the derived empirical TS data
(referred to as TUMSAT-TS) as a candidate for assimilation. A synoptic forward modeling of theJCOPE2-ROMS downscaling system is thus conducted to explore usability of this empirical TS dataset
by carrying out with the TS nudging towards the TUMSAT-TS.