日本海リサーチ＆トピックス

第14号

2014年 3 月

拡張版日本海海況予測システム（JADE2）の開発
渡邊達郎（資源環境部・海洋動態グループ）
高山勝巳・広瀬直毅（九州大学応用力学研究所）

はじめに

拡張版日本海海況予測システム（JADE 2 ）の概要

スルメイカ，マアジ，ズワイガニ等の日本海の図 1 にJADE及びJADE 2 の計算領域を示し，主要水産資源の変動は，海洋環境と密接に関わっ

表 1 にJADEからJADE 2 への主な変更点をまとていると考えられている。資源環境部海洋動態グ

めた。JADE 2 は，九州大学が開発したデータ同ループでは，日本海沿岸の道府県水産試験研究機化システムDREAMS（Hirose et. al., 2013）に関が毎月 1 回実施する海洋観測結果に基づき，海CTDデータの同化等の改良を加えたものである。

況のとりまとめを行っている。しかしながら，観基となる海洋大循環モデルとデータ同化手法は測によって得られる情報は時空間的に限られたものであり，沖合域や冬季の情報は非常に不足している。そこで我々は，九州大学応用力学研究所と共同で，日本海海況予測システムJADE（JApansea Data assimilation Experiment）と名付けたデータ同化手法を組み込んだ数値シミュレーションモデルの開発に取り組んでいる。データ同化とは，人工衛星から得られる表面水温（SST）や海面高度（SSH），及び調査船CTD（水温・塩分）データ等の観測データを数値シミュレーションモ
デルに適切に反映させて観測値に近づける手法のことで，これを用いることにより，時空間的に欠図1

損のない水温，塩分，流向・流速データを高精度JADE（赤枠）とJADE 2 （緑枠）の計算領域
カラーは水深を示す。に再現すると共に数ヶ月程度の短期予測を行うこ
表1とが可能となる。現行のJADEは，日本海のみを領域として開発され，2008年 5 月から運用を開始

項目

し，これまで水産資源の変動要因解析に利用され領ると共に大型クラゲや赤潮の移動予測等にも活用

JADE

JADE 2

日本海のみ

日本海・東シナ海側面境界の扱い

対馬・津軽・宗谷の 3 海峡で制御

北半球を領域とする親モデルで制御の一部は日本海と東シナ海を回遊する生活史を解像度

南北9.3km，東西6.5〜7.7km

南北7.4km，東西6.5〜7.7km

持っており，それらの資源変動要因の解析には鉛直層

36層

38層

JADEでは領域が狭いため，日本海，東シナ海を鉛直層
13層（ 0 〜200m）

15層

潮汐の影響

含まず

主要 8 分潮含む

公開データ

水温，流向・流度

水温，表面塩分，流向・流速されている。しかしながら，マアジやスルメイカ含むモデルの必要性が高まり，2012年度から拡張版日本海海況予測システムJADE 2 の開発を開始した。

域

JADEとJADE 2 の仕様

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JADEと基本的に同様で，海洋大循環モデルはいて高い相関を示しているが，JADE 2 ではよりRIAMOM，データ同化は近似カルマンフィル相関が高くなり，対馬暖流域沿岸では0.9以上のター法を用いている。JADEからJADE 2 への最高い相関を示す海域が見られる。また。東シナ海も大きな変更点は，領域の拡大とそれに伴う側面においては，九州西方の水深1000mを超える海域境界の扱いである。JADEの領域は日本海のみ

では日本海と同様に非常に高い相関が見られる。

で，対馬海峡，津軽海峡，宗谷海峡が側面境界と一方，黄海等の浅海域や，台湾周辺，黒潮流域等なる。対馬海峡からの対馬暖流の流入量は，博の流速が大きく短周期変動が大きい海域は相関が多−釜山間の定期フェリーに搭載された流速計やや悪く，一部0.4を下回る海域も見られる。当データから推定しており，津軽海峡，宗谷海峡か

該海域は海面高度計データ自体の観測精度も良くらの流出量は，過去のデータを基に月毎にどちらないことが知られており，今後より慎重に精度検からどのような割合で流出するのかを定めた。一証を進める必要がある。図 3 は，2011年における方，JADE 2 の領域は日本海・東シナ海であり，JADE 2 の計算結果とCTDデータとを比較したも東シナ海は開放的な海で側面境界は広く，かつ有のであり，JADE 2 が能登半島北西に分布してい名な強流である黒潮の流軸を含むことから，水た大型暖水域の時空間変動を非常に良く再現でき温・塩分，流向・流速等の側面境界値を適切に与えることが難しい。そこで，JADE 2 の領域を含むより広い北太平洋を領域とする解像度が低いモデルを始めに駆動させて，その結果を側面境界値に用いる「入れ子手法（ネスティング）」を採用している。水平解像度は，東西方向は変更しておらず（ 1 /12度），緯度によって6.5〜7.7kmと変化するが，南北方向はJADEの 1 /12度（9.3km）からJADE 2 は 1 /15度（7.4km）に高解像度化している。鉛直解像度は，JADEの36層からJADE 2は38層と若干の増加であるが，表面〜200m間で図213層から15層に 2 層増加しており，表層付近の解像度が向上している。JADE 2 のもう一つの大きな変更点は，潮汐成分を含んでいることである。

JADE・JADE 2 の海面高度計算結果と海面高度計データとの相関相関が高いほど（赤い部分が多いほど），計算結果と実測値が近いことを表す
左：JADE，右：JADE 2

日本海では基本的に潮汐流は小さくその影響は限定されるが，東シナ海では潮汐変化が大きくその影響は無視できない。東シナ海への拡張において潮汐流の効果の付加は必要なプロセスであるため，JADE 2 には主要 8 分潮（M 2 ，S 2 ，K 1 ，
O 1 ，N 2 ，P 1 ，K 2 ，Q 1 ）の潮汐モデルが含まれており、そのうち主要な 4 分潮についてはデータ同化による修正を施している。
JADE 2 の精度評価
図 2 は，JADE及びJADE 2 の海面高度の計算結果と海面高度計データとの相関を示したものである。日本海では，現行のJADEもほぼ全域にお12

図3

JADE 2 の計算値と観測値との比較
上段：JADE 2 の200m深水温と 4 m深流速，
下段：200m深CTD水温。
左から2011年 3 月 1 日，6 月 1 日，9 月 1 日，11月 1 日の水平分布。

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2014年 3 月ていることがわかる。具体的には， 3 月における報が得られる等，時空間的に欠落のない海洋環境

2 つのコア構造と能登半島西岸の暖水域の分布，情報が得られることも大きな利点と言える。図 46 月の能登半島西岸暖水域との合体による大型は，表面水温（SST），海面高度（SSH），CTD等化， 9 月の東部の分離，11月の弱体化がCTDデーをデータ同化することによって，どの程度再現精タと良く一致している。CTD観測は 1 ヶ月程度度が向上するのかを示している。図中の非同化との頻度であり，多くが日本沿岸に限定されてしまいうのはモデルを気象条件のみで駆動し，SST，うが，JADE 2 は毎日の連続データとして得られSSH，CTD等の観測値をモデルに組み込まないると共に，韓国沿岸における移動性暖水域の形ケースである。図からわかるように，JADEより成・分布や対馬暖流の上流域である東シナ海の情もJADE 2 の方が高精度で，また，SST，SSH，CTDを同化することによって精度が徐々に向上している。特に200m深では，現行JADEでは顕著な高温偏差が見られたがJADE 2 では大きく改善され，相関係数が 2 倍以上向上している。
図 5 は，2009年の大型クラゲ大量発生時における移動予測をJADE 2 の出力を用いて試算した結果である。日本沿岸への大型クラゲの大量出現を良く再現しているが，JADEの結果と異なる部分もあるので，今後，流向・流速の精度検証も含め

図4

各モデルの計算値水温と観測値との相関
1 に近いほど計算値と観測値との相関が高い
JD 1 -S：JADE，非同化，JD 1 -M：JADE，SST・CTD・SSH同化
JD 2 -S：JADE 2 ，非同化，JD 2 -A：JADE 2 ，SST・SSHのみ同化
JD 2 -C：JADE 2 ，SST・CTDのみ同化，
JD 2 -M：JADE 2 ，SST・CTD・SSH同化て海況予測システムの改良を進めていきたい。
まとめと今後の展望
これまで述べてきたように，JADE 2 は現行のJADEよりも広範囲でより高精度な海況予測システムである。現在JADE 2 はシステムの開発がほぼ終了し，公開用ホームページの構築等の作業を行っており，2014年夏の実運用及び情報提供の開始を予定している。日本海沿岸の水産試験研究機
関にはデジタルデータの提供も可能なので，ぜひ海況の把握及び資源変動要因解析等に利活用頂ければ幸いである。

図5

JADE 2 を用いた2009年の大型クラゲ移動予測計算
左： 7 月31日，中： 8 月30日，右： 9 月29日
赤粒子は 7 月 1 日〜30日放流，緑粒子は 7 月31日〜 8 月29日放流，
青粒子は 8 月30日〜 9 月28日放流。

引用文献
Hirose N., Takayama K., Moon J.-H., WatanabeT., and Nishida Y., 2013: Regional dataassimilation system extended to the East
Asian marginal seas. Umi to Sora, 89, 43-51.

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