特別寄稿論文

有明海の潮汐・潮流の長期的な変化とその要因について
九州大学高等研究院助教

田井１．はじめに閉鎖性海域である有明海，八代海，博多湾などでは農地造成，都市開発，港湾整備のために干拓・埋め立てによる海岸線の人為的な改変が行われてきた（図 1）。このような海岸線の改変は湾内の潮汐や潮流を変化させる。さらに，その変化はそれらの大きさを弱化させる場合が多い。潮汐や潮流が変化（弱化）すると，海域内の物質輸送，外海との海水交換，鉛直混合などに影響を与え，その変化は水環境にも大きな影響を与える。
一方で，詳細は後で述べるが，閉鎖性海域の潮汐や潮流に影響を与える要因は，干拓・埋め立て以外にも複数考えられる。よって，それぞれの要因による潮汐や潮流に与える影響を定量的に明らかにする
ことは，閉鎖性海域の水環境の保全にとって重要な知見となる。本研究では，九州の閉鎖性海域である(a)

有明海の長期的な潮汐・潮流の変化・変動要因につ有明海・八代海いて解析を行ったので，その結果を報告する。
２．干拓による潮汐・潮流の変化の基礎
有明海では日本一の潮差が生じ，それに伴う大きな潮流流速や広大な干潟の存在は，この海域の高い生産性に深く関っていると考えられる。有明海で大きな潮差が生じる主な理由は，東京湾や伊勢湾など他の内湾に比べて湾の固有周期が大きく，半日周期の潮汐が増幅されやすいためである。ここで，湾の固有周期 T は湾の奥行き l と平均水深 h から以下の式を用いて近似的に計算することができる。
(b)

(1)

図１
13

博多湾

海岸線の改変の様子

明式中の g は重力加速度である。この式は水深が一様定性的には同一である。この式から分かるように流な矩形湾の理論式であり，メリアン式と呼ばれる。

速 v は，入退潮量 Q に比例し，断面積に反比例する。

現実の湾の形状を厳密に考慮しているわけではない

また，図２のように，干拓が行われた場合，潮汐振が湾の特性を示す式としてよく用いられる。この式

幅が一定であっても入退潮量 Q が減少するため，流から有明海では湾奥部の干拓が進み湾の奥行きが短速の減少が生じる。その減少量Δv は，入退潮量の減くなると固有周期が短くなり，潮汐の増幅作用も小少量ΔQ により，さくなると考えられる。潮流も，潮汐が小さくなれ(3)ば小さくなるが，干拓による潮流の減少は潮汐の減少による影響分よりも大きい。その理由は，次に述と示され，湾内であれば，干拓からの距離によらず，べるように湾内の潮流流速は入退潮量で決定されるその断面積によってその大きさが決定される。よっからである。干拓による潮流の減少について説明すて，湾奥の干拓は遠く離れた湾口の流速にも影響をるために，図 2 に示すような水深が一様な矩形湾をもたらす。なお，減少率は，式（2）と式（3）の比，考える。図 2 の下側は湾の平面図，上側は湾軸方向

すなわち，もともとの入退潮量 Q と入退潮量の減少の断面図である。今，湾の幅を 1 とすれば，干潮位量ΔQ の比で決まるため，湾奥ほど大きくなる。よっと満潮位の差とその断面から湾奥までの距離との積て，干拓の前面では 100% の減少率，流速が 0 となる。

は，上げ潮時と下げ潮時に断面を通過する海水の総量になる。これを入退潮量 Q と呼ぶ（図 2 上側のハッ３．有明海における潮汐・潮流の長期変化チ部分）。この入退潮量 Q が断面を通過するのにか

３．１

潮汐・潮流の変化要因

かる時間 t は潮汐の周期 T に依存するため，湾の面有明海の潮汐・潮流の長期的な変化について検討

積などによらずある一定の値（t=T/2）となる。よって，する。有明海では，2000 年冬季の大規模な養殖ノリ

潮流の上げ潮，下げ潮期間の平均流速 v は断面積をの色落ち，二枚貝の漁獲量の減少，赤潮や貧酸素水

A とすると，塊の発生など近年その水環境が悪化していると考えられる。そのなかで，1997 年 4 月に潮受け堤防の締(2)め切りが行われた諫早湾干拓事業による潮汐・潮流となる。ここでは，簡単のために上げ潮，下げ潮期の変化がその主要因として取沙汰されてきた。しか間の平均流速 v を示しているが，この流速の干拓にし，有明海では先に述べたように諫早湾干拓事業以よる変化と本来の潮汐周期で変化する流速の変化は前にも多くの干拓が行われていることに加え，その他にも潮汐・潮流を変化させる要因があることから，諫早湾干拓事業がその中で相対的にどの程度有明海の潮汐・潮流に影響を与えたものか検討しなければ，将来の有明海再生に向けて冷静な議論に支障をきたす。そこで，本研究では表 1 に示す要因についてデータ解析や数値シミュレーションにより定量評価を行った。要因１～４は諫早湾干拓事業以前と諫早湾干拓事業による干拓の影響による潮汐・潮流の変化であり，その基礎は前述したとおりである。要因５は，月の昇交点運動による起潮力自体の変化であり，18.6 年周期で変動する。要因６は有明海に入射する

図２ 矩形湾における潮流の発生メカニズムと干拓の影響（上側：湾軸方向断面図，下側：平面図）

外海の潮汐の変化である。なお，本報における有明14

海湾奥部とは大浦沖以北のことを指し諫早湾および要因について調べるために，有明海・八代海内で最以南の海域は含まない。

も古くから潮汐データが存在している熊本県三角験潮所（1931 年観測開始）のデータ解析，および

３．
２

1900 年 代，1960 年 代，1980 年 代，2000 年 代 の 4

潮汐の長期変化（要因１，２，５，６）

有明海・八代海の半日周期潮汐の長期変化とそのパターンの海岸線を用いた数値シミュレーションを

図３ 有明海周辺の験潮所の位置

図４ M2潮振幅 a M2の経年変化，実線 :振幅，破線 : fM2×aM2 .2）
15

振幅の減少など，海岸線の変化以外の影響で生じて実施した。

いることを示している。

三角の 1960 年までのデータは熊本地方気象台に保管されている紙ベースの潮汐観測原簿を電子化し３．３

諫早湾干拓事業による潮汐の減少（要因 2）

たもの，1961 年以降は日本海洋データセンターの諫早湾干拓事業による潮汐の変化は，湾口の口之ホームページからダウンロードしたものを用いた。

津に対する湾奥の大浦の増幅率の変化を中心に研究

調和解析の結果を図３に示す有明海湾奥の大浦，外が進められてきた 1）。一方，千葉・武本 2）や藤原ら 3）

海の験潮所として厳原，枕崎の結果と併せて図４には，諫早湾干拓事業により口之津の潮汐振幅は増加示す。全ての験潮所で 1997 年ごろに生じる fM2×aM2していることを明らかにした。これは，口之津を基変動の極大値が過去の極大値の中で最も小さくなっ準とした増幅率の単純な比較では締め切りの影響のていることが分かる。それに伴い aM2 も近年が最も定量的な評価は困難であることを示している（例え小さい値となっている。

ば，湾奥の潮汐振幅が変化していなくても，湾口の数 値 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に は Princeton Ocean

振幅が増加していれば，増幅率は減少することになModel（POM） を 用 い た。 こ こ で，1980 年 代 はる）。そのため，諫早湾干拓事業の潮汐への影響を適

2000 年代（現在）から諫早湾干拓事業による海岸線切に評価するためには，外海を基準とした増幅率のの変化のみを除いたものである。全てのケースで南変化を比較する必要がある。その際，安田 4）により，部開境界に 0.75m の M2 潮を与えて計算を行った。

外海を基準とした場合の有明海の増幅率は外海の潮大浦，三角，口之津の M2 潮振幅についての年代毎汐振幅に依存することが示されているため，この特の計算結果を表２に示す。1900 年代から 2000 年代性を考慮して堤防締切りの影響を評価する。

にかけて，口之津に対する大浦および三角の振幅比

図５に外海を基準とした有明海内の M2 潮増幅率は一貫して減少している。一方，口之津の振幅は一を，月の昇交点運動による 18.6 年周期変動の増減期貫して増加していた。そのため，大浦では振幅比の別に 4 つの期間に分けて，枕崎の fM2×aM2 に対して減少率が 3.8% なのに対し，振幅の減少率は 1.8% にプロットした結果を示す 5）。このうち，後半の 2 つとどまっていた。また，三角と大浦における 1900の期間をそれぞれ締め切り前（III，黒丸）と締め切年代以降の振幅変化の約 5 割は 1980 年代までに，り後（IV，白丸）として M2 潮増幅率の比較を行う。

残りの約 5 割は諫早湾干拓事業で生じていることが変動の傾向を調べるために，締め切り前後に対する分かる（大浦で 46%:54%，三角で 43%:57%）。実測デー

M2 潮増幅率の回帰直線をそれぞれ実線と破線で示

タでは三角において 1930 年代から 2000 年代にかけしている。まず，枕崎の M2 潮振幅が期間中で最大て（122.7cm → 119.2cm，各年代の平均値）3cm 以となる時は，大浦では締め切り前後で M2 潮増幅率

上の減少が生じているのに対し，海岸線の変化のみに明瞭な差が見られないのに対し，口之津では締めを考慮した数値シミュレーションでは 0.7cm の減少切り後が大きかった。一方，枕崎や長崎の M2 潮振（119.1cm → 118.4cm）と大きく異なった。これは，幅が最小となる時は，大浦では締め切り後に M2 潮

実測データに見られる減少の大半が外海での M2 潮増幅率が小さくなったのに対し，口之津ではほぼ等表２しかった。また，回帰直線の傾きは，締め切り後が数値シミュレーションによる各年代の M2 潮両地点で共に緩やかになっており，堤防締め切りが振幅の比較（カッコ内は口之津に対する増幅率）有明海内の非線形効果を抑制したことが推察される。
以上より，諫早湾干拓事業が潮汐に与えた影響は，外海の潮汐波の振幅の大きさにより変化し，時空間的に特性が異なることが明らかとなった。

16

３．
４

図６(a)，(b) に 1900 年 代 か ら 1980 年 代，1980

諫早湾干拓事業，湾奥部の干拓による入退年代から 2000 年代の M2 潮流速の変化の分布，図

潮量の減少（要因 3,4）農林水産省

は，諫早湾干拓事業に７(a)，(b)，(c) に log(h/u3) の分布を示す。log(h/u3) は，より，諫早湾内や島原半島沿いの潮流が減少するこ

Simpson and Hunter10）により提唱された成層海域とを示している。しかし，有明海湾奥部の潮流の近と混合海域を分けるパラメータであり，h は水深，u年の変化，特に諫早湾干拓事業により受けた影響には流速である。これらの図より，湾奥部の海域の潮関しては現地観測データが少なく十分な検討が行わ流に対しては諫早湾干拓事業に比べて湾奥の干拓のれてこなかった。ここでは，まず，貴重な現地観測影響が大きいことが分かる。また，数値シミュレー

データを解析した結果として田井ら 8）および山口ら 9）

ション結果からは諫早湾干拓事業の影響は海域によの研究を紹介する。

り差があり，湾奥部への影響はほとんど検出できな

6）や西ノ首ら7）いことが分かる。これは前述した山口らの結果と符田井らは，佐賀県有明水産振興センターが有明海号している。

大浦沖の地点で 1989 年冬季と 1999 年冬季に取得した流速データを解析した。その結果，1989 年に比べて 1999 年は M2 潮の潮汐振幅は 4.5% 増加していた

３．５

考察

が潮流流速は 3.5% 減少しており，湾奥部の潮流は以上の結果より有明海湾奥部における潮流および潮受け堤防の締め切り前後の期間で変化している事成層強度に強く影響する要因について考察する。解を示した。山口らは，佐賀大学有明海海象観測塔で析期間中の大浦の M2 潮振幅は 146cm ～ 161cm の取得された流速データを解析した。その結果，潮流範囲で，変化量は 10cm 以上だった。枕崎の振幅が流速に有意な変化傾向は検出されず，この地点の流68cm の時（図５によると，この時に諫早干拓の影速に対して諫早湾潮受堤防建設や 18.6 年周期の月の響が最も顕著に現れる），図５で期間 III と IV の増昇交点運動の影響は少ないことを示した。さらに冬幅率の差は約 0.04 であった。この場合，堤防による季はノリ養殖による潮流への影響が大きいことを示

振幅の変化は約 3cm と見積もることが出来る。したした。また，田井ら，山口らの結果は双方ともに締がって，諫早湾干拓事業による潮汐の減少（要因 2）

め切り前後の期間で流向の変化が確認されている。

は月の昇交点運動による変動（要因 5）より小さい

次に数値シミュレーションにより海岸線の変化にことが分かる。同様に，湾奥部の干拓による潮汐のよる潮流の変化および成層強度の変化について検討

減少（要因 1; 表２）も月の昇交点運動による変動（要した。

因 5）より小さいということが分かる。また，図４
17

から明らかなように外海の潮汐の減少（要因 6）も拓の影響によるものと比較すると，月の昇交点運動月の昇交点運動による変動より小さい。そこで，月による成層強度や流速への影響は，湾奥部においての昇交点運動による変動の成層強度および流速への諫早湾干拓事業による影響よりも大きいことが分か影響を示すために，数値シミュレーションより求める。次に，有明海湾奥部および諫早湾干拓事業によた f の極大期と極小期における流速の変化と log(h/u3)

る成層強度や流速への影響を評価すると，成層強度の分布を図６(c)，図７(d)，(e) に示す。これを，干は，諫早湾干拓事業による干拓に比べて，湾奥部に18おける干拓によってより広い範囲で流速が大きく減付近で流速の増減速や流向の変化が生じていること少し，成層化しやすい環境となったことが分かる。

が分かる。このように，湾奥の干拓による潮流の変化は有明海に限らず生じていることが分かる。

以上のように，湾奥部の干拓による入退潮量の減
少および月の昇交点運動による変動は諫早湾干拓事
業よりも潮流および成層強度に与える影響が大きい

４．おわりにことが分かった。近年，有明海において発生する貧本研究では，有明海の潮汐・潮流の長期変化に影

酸素水塊の大規模化に関するシナリオのひとつとし響を与える要因についてデータ解析と数値シミュて，次のことが指摘されている。すなわち，諫早湾レーションにより定量的な評価を行った。その結果，干拓事業によって潮流が減少し，密度成層が強化さ諫早湾干拓事業による成層強度に与える影響は， 湾れ，その結果，酸素の鉛直輸送量が減少したため，奥部の干拓および月の昇交点運動によるものに比べ，貧酸素化しやすくなったというものである。有明

小さいことを示した。諫早湾干拓事業が貧酸素化に海湾奥部における貧酸素水塊の大規模化に関してこ影響を与えたとすれば，このような単純な図式ではのシナリオがもし当てはまるとすると，湾奥の成層なく，より複雑なメカニズムを経て影響を与えてい強度の変動に強く影響したと考えられる湾奥部の干ると考えられる。したがって，今後も継続して調査

拓および月の昇交点運動による影響が明瞭に観測さ研究が行なわれることが望まれる。

11）

れるはずである。しかしながら，現在そのような研究成果は報告されていない。さらに本研究によると，

参考文献

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