第Ⅱ部門	  	  	  	  サブメソスケール乱流混合による琉球諸島周辺海域への黒潮系水塊の波及効果について
神戸大学工学部	  学生員	  ○上平	  雄基神戸大学大学院工学研究	  正会員	  	  内山	  雄介１．研究背景および目的	 

２．海洋モデル	 	  琉球諸島西岸沖約 200km の東シナ海大陸棚に沿って	  データ同化を用いた日本近海の海況再解析・予報シ

北上する黒潮暖流は浮遊幼生，栄養塩等の輸送に大き

ステム JCOPE2（Miyazawa et al., 2009, 水平解像度約な役割を果たしているため，この海域の生態系保全を10km）を境界条件とし，オフライン・ネスティングに考える上では黒潮の波及効果を正確に把握することがより L1 (水平解像度 3km) →L2 (1km) へダウンスケー重要となる．

リングを行い，琉球諸島周辺海域の高解像度モデリン	  これに対して灘岡ら（2001）は，海表面温度の衛星グを実施した（図-1）. 海底地形には SRTM30，海上

画像解析と現地観測結果から黒潮系暖水塊の波及過程

風には QuikSCAT-ECMWF ，JMA GPV-GSM/MSM をの把握することを試みている．さらに灘岡ら（2006）用いた。各種海面フラックスには COADS の月平均気は，解像度 2km の数値解析を行い，黒潮と琉球諸島の候値，海表面温度・海表面塩分には JCOPE2 の 20 日平中間海域に発生する黒潮反流や中規模渦が，サンゴ浮均値を用いた。領域内の長江など河川については，Dai

遊幼生の輸送，熱輸送現象に大きな影響を与えている

and Trenberth（2010）の月平均気候値から与えた．さら可能性を示唆している．しかし，本海域では雲量が多に，L1 では黒潮の流路変動パターンを JCOPE2 のもの

く，衛星データの欠損が生じやすいという問題が指摘と大局的に整合させるため，JCOPE2 の塩分と水温のされている．一方で，最近の研究結果（内山ら，2012）

10 日平均値を用いて 3 次元的にナッジングを行う

から，空間規模 10km オーダー程度以下のサブメソス

TS-nudging（nudging strength=1/20day-1）を対象領域全水ケール現象が，海洋混合層における平均流，乱流，物深に施した．

質分散などに影響を与えることが理解されつつある．
また，黒潮は琉球諸島という明確な幾何的境界条件の影響を受けて独特の乱流場が形成される可能性が予想される．よって，本海域を対象とした精緻な海洋モデリングを行い，観測データ等と相互補完しながら海域の流動環境に対する理解を深化させることが急務である．	  本研究では，領域海洋循環モデル ROMS（RegionalOcean Modeling System）を用いた 2 段階のネスティン	  	 グにより水平解像度約 10km➡3km➡1km としてダウン	  図-1：多段階ネスティングによる ROMS 計算領域スケーリングを行い，黒潮の波及効果を解析し得るサ	  (L1：水平解像度約 3km, L2: 同 1km)

ブメソスケール解像海洋モデリングシステムを開発する．また，出力モデル結果と現地観測データや衛星デ３．解析結果	 ータとの比較を行い，黒潮流路，メソスケール変動渦	  現地観測データや衛星データとの比較から本モデル

運動エネルギー，黒潮流路上の鉛直断内の密度構造なの良好な再現性が確認された．また，表層での無次元どに関する再現性を確認する ．さらに，琉球諸島の中渦度を比較すると， 高解像度化によって低解像度モデ間海域におけるサブメソスケール乱流の構造を解析し，ルでは再現することができなかったサブメソスケール黒潮系水塊の波及効果を定量化することを目的とする．の渦が観測でき，渦度が強化されていることがわかった．黒潮流軸西側に出現する正の渦度よりも，琉球諸Yuki KAMIDAIRA（manakenta@gmail.com）Yusuke UCHIYAMA島側である東側に出現する負の渦度がより強く，しか各ベクトル量は黒潮の平均的な流路に沿って回転させ，も広範囲で発達しているという現象が確認された． こy を黒潮流軸方向，
x を黒潮流軸直交方向とした．
Fx は，の傾向は L2 で最も顕著になり，東側の島の有無によっ解像度が高いほど大きく，また，地形近傍でも大きくても変化している様子が観察された．この渦度の正負なる傾向が見て取れる（図-2）．以上の結果から，黒潮のバイアスを定量的に評価するため，2 つの小領域（図流路と琉球諸島西海岸の間の海域では，地形性のシア-2）を設定し，計算期間全体にわたって黒潮流軸方向の影響によって発達する負のサブメソスケール渦によに表層無次元渦度をカウントし，流軸横断方向の確率って活発な熱交換が行われており，黒潮の波及を強力密度関数（PDF）を求めて比較した．PDF の比較からに促進していることが明らかとなった．なお，ここで黒潮流路と沖縄本島に挟まれた海域では地形性のシアはトレーサーとして熱を用いたが，栄養塩や浮遊幼生によって発生したものであると考えられるサブメソスなどについても熱と同様の強い水平乱流拡散を受けて，ケールの負の相対渦度が維持されやすい機構が存在す黒潮系暖水塊の波及効果を受けることが予見される．

ることが明らかになった．例として，各モデルにおけしたがって本 eddy heat flux 解析は琉球諸島周辺海域のる sub1 の表層無次元相対渦度の PDF の比較を示す（図

海洋環境や，広域生態系ネットワークの形成などに対-3）.

して極めて重要な知見を与えるものであると考えられる.

４.	 熱輸送量の評価	  	 	  本研究では，季節変動成分を除去した高周波成分を参考文献	 

渦成分と定義し，各変量を Reynolds 分解して流速と水灘岡ら（2001）土木学会論文集 B2 Vol.48，1276-1280	 

温の相関項を求め，次式で定義し，これを渦による熱灘岡ら（2006）土木学会論文集 B2 Vol.53，1151-1155

輸送量（eddy heat flux）として評価した．

石井ら（2012）土木学会論文集 B2 Vol.68，436-440
Miyazawa et al. (2009) J. Oceanogr. Vol. 65, 737 – 756

F= (Fx, Fy)=(𝑢′𝑇′, 𝑣′𝑇′)	  (1)	 

図-2：PDF 計算領域および JCOPE2, L1, L2 の Eddy heat flux の x 成分

PDF(L1−Normalized Relative Vorticity)

PDF(JCOPE2−Normalized Relative Vorticity)
1
Kuroshio−axis

Normalized Relative Vorticity

0.8(density)
0.2

PDF(L2−Normalized Relative Vorticity)

1

1
Kuroshio−axis

0.8

0.18

Kuroshio−axis

0.8

0.6

0.6

0.6

0.16

0.4

0.4

0.4

0.14

0.2

0.2

0.2

0.12

00

0

0.1

−0.2

−0.2

−0.2

0.08

−0.4

−0.4

−0.4

0.06

−0.6

−0.6

−0.6

0.04

−0.8

−0.8

−0.8

0.02

−1

−111

−111350300

250200(km)

150

100

50350

300

250200(km)150100500350	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  図-3：JCOPE2, L1, L2 の sub1 の表層無次元相対渦度の PDF

300250200(km)1501005011