測候時

報第 85 巻2018

報 告

東北地方の養殖漁業のための沿岸水温予測方法の紹介

中川憲一 *・福田要

義和 **・金子

秀毅 **・中村寛 **・中村

辰男 ***

旨

仙台管区気象台では，海洋情報の利活用を推進するために，ユーザーと対話を行い，養殖漁業において沿岸水温の予測についてのニーズがあることを把握した．これらのニーズに対して，水産関係試験研究機関から提供された水温観測値や，府県天気予報や府県週間天気予報，異常天候早期警戒情報で発表されている気温予測，海洋モデルの水温予測値を利用して，1 週間先までの日々の水温や 2 週間先の 7 日間平均水温を予測する手法を開発し，精度検証を行った．
開発したこれらの予測手法は，ユーザーから求められた精度をおおむね満たしており，水産関係試験研究機関が漁業者向けに発信している情報に利用されている．一方で，予測手法や予測地点，予測する季節によって予測精度は異なっており，様々な予測地点や予測する季節に対して最適な予測手法を選定する方法の確立が課題である．今後は，検証事例をさらに増やす必要があると考えて
いる．

1.

はじめに

換の中で，東北地方ではノリ，ワカメ，カキ，ホ

平成 25 年 10 月，地方における気候や海洋に関タテガイなどの養殖漁業が盛んだが，養殖作業はする情報を発表する地球環境・海洋課が各管区気時期によって水温の影響を大きく受けるため，被象台・沖縄気象台に発足した．これを契機に，仙害の軽減や生産量の増大のために，沿岸水温を予台管区気象台では，気象台が発表する気候情報や測することができれば望ましいという話があっ

海洋情報が各種産業や防災分野で幅広く活用された．このようなニーズに対して，仙台管区気象台

ることを目指し，東北地方の海洋情報のユーザー

は，宮城県水産技術総合センター（以下，宮城水との対話を行った（吉田ほか，2015）．

技センター）と連携して，ノリ養殖漁業に資するユーザーとの対話では，特に水産関係試験研究ための 1 週間先までの 1 日ごとの沿岸水温の予測機関（東北区水産研究所及び各県水産試験場など）

方法を開発した．また，宮城県水産技術総合センに出向いての意見交換を重点的に行った．意見交

ター気仙沼水産試験場（以下，気仙沼水試）と連* 仙台管区気象台気象防災部地球環境・海洋課** 仙台管区気象台気象防災部地球環境・海洋課（現地球環境・海洋部海洋気象課海洋気象情報室）*** 仙台管区気象台気象防災部（現地球環境・海洋部地球環境業務課）（平成 30 年 5 月 18 日発行）

－ 13 －

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携して，ワカメ養殖漁業に資するための 2 週間先続けられる．ノリが生長してくると赤ぐされ病のの 7 日間平均の沿岸水温を予測する方法を開発し被害が懸念される．赤ぐされ病は藻菌類の赤ぐさた．本稿では，これまでの取組みで得られた養殖れ病菌の寄生に起因する病気であり，赤錆色の円

漁業における海洋情報についてのニーズ，東北地

形の斑点として認められはじめる．赤ぐされ病が方における養殖漁業のために開発した沿岸水温予

発症した場合は，早期に摘採したり活性処理（酸測手法とその精度，宮城水技センターや気仙沼水処理）により殺菌したりする対策をとる必要が生

試での利用状況について紹介する．

じるが，水温が 10℃以下になると赤ぐされ病菌
は不活発になる（宮城県，1999）．

養殖漁業の概要と海洋情報に対するニーズ

ノリの養殖では，水温が，9 月頃に安定して 23

東北地方ではノリ，ワカメ，カキ，ホタテガイ℃以下になる時期，11 ～ 12 月頃に安定して 10℃などの養殖漁業が盛んである．本章では，ユーザ以下になる時期を把握できれば，水温変化によるーとの対話で得られた東北地方沿岸域で行われてノリの被害を軽減できるとされ，作業が計画的にいる各養殖漁業の概要や，海洋情報に対するニー

進められ生産量の向上が期待できる．特に，ノリズについて紹介する．

網を張る時期を決めるための条件は厳しく，網を2.

張った後に水温が 23℃よりも高い状態が続いた
2.1

ノリ養殖漁業場合，大きな被害が生じる．このため，内湾で水

宮城県のノリ養殖は，全国第 5 位の生産量で温変化が比較的大きい松島湾において，安定してあると共に，ノリ生産の北限であることから日本

23℃以下になる時期を見極めるためには，日単位

で季節的に一番早くノリ養殖に取組むことができの水温予測が重要で，1 週間程度先までの日別沿る．

岸水温を± 1℃の誤差の範囲内で予想するニーズ

ノリは春から夏（3 ～ 8 月）にかけて糸状体とがあることが意見交換の中で分かった．

呼ばれる形で生長し，水温がある程度下がると殻胞子と呼ばれるノリの種を放出する．ノリ養殖で2.2は，この種をノリ網に付ける作業を 8 ～ 9 月頃行

三陸沿岸のワカメ養殖は，全国で生産されるワう（採苗）．ノリは冷凍・解凍しても生存できるカメの約 7 割にも上る．ワカメ養殖の作業は，第ため，この時期に多くの網に種をつけ，発芽に適1 図（ワカメの生活史）のサイクルに合わせて行した水温になるまで網を冷凍庫に保管する．発われるが，時期によって水温の影響を大きく受け芽に適した水温の上限は 23℃前後とされており，るため，作業のタイミングを誤ると経済的な損失

漁場の水温が安定して 23℃を下回るとノリ網のが大きい．

ワカメ養殖漁業

張り込みを行い，ノリの芽を 9 月から 10 月にか養殖では，6 月頃になるとワカメのメカブからけて育てる（育苗）．水温がこれより高い状態では，放出した遊走子（胞子）を人工的に糸（種糸）に幼芽基部の発達の遅れや細胞の配列異常が発生し付着させる作業（採苗）を行う．遊走子は水温やすくなる．育苗期間中はノリ以外の雑海草を漁が 14 ～ 20℃のときに活発に放出され，三陸沖で場から取り除き，生命力のある強いノリだけを残は 6 ～ 8 月が採苗の適期にあたる．遊走子は着生

すため，潮の干満を利用してノリ網を海の中から

後 3 日くらいで配偶体となる．配偶体はその後，空気中に一定期間出す（干出）．干出は水深が浅く，雌雄に分かれて水温が 23℃以下になると成熟し穏やかな海域で行うのがよいとされ，宮城県ではて受精し，芽胞体（幼芽の初期状態）になる．芽

主として松島湾で行われている．

胞体の生育に適した水温は 16 ～ 18℃である．まノリの芽が 2 ～ 3 cm に生長すると，石巻湾やた，水温が 20℃以上になると発芽した幼芽が脱仙台湾の沖の漁場にノリ網を移して育てる（本養

落することが多い．一方で，配偶体は，弱光下で殖）．ノリの葉長が 20 cm くらいになる 10 月下旬

水温 23℃以上の環境に保つと，雌雄に分かれず

頃からは収穫（摘採）を始め，本養殖は 4 月まで成熟が停止する（休眠状態）．この性質を利用し，－ 14 －

測

候

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養殖業者は，夏の間採苗器に入れたワカメの種を

2.3.

水深の深い所に沈めて配偶体を大きく増やし，秋

カキ養殖について，具体的な水温予測のニーズに水温 20℃以下になった頃を見計らって，採苗を得ることはできなかったが，養殖の概要を以下

器を浅い場所に引き上げ芽胞体の発生を促進させに説明する．

る作業（芽出）を行う．11 月頃には，水温低下と発芽の状況を見ながら，ワカメがある程度生長

カキ養殖漁業

ノリやワカメとは異なり，一般に養殖カキは出荷できるまでに 1 年以上の歳月を要する．

した種糸を養殖用ロープに巻きつけ本格的に育て

まず，数十枚ものホタテガイの殻を半分ずつ同る（本養成）．翌年の 3 月頃から，長さが 1 ～ 2

じ向きに針金で通し，一本の棒状にする「原盤」

m に成長したワカメを刈り取り収穫する（宮城県，を作る．カキの放卵時期の 7 ～ 8 月に，この原盤

1999）．

を海中に設置し，カキの幼生を付着させる．この作業の中で，芽出するタイミングを誤ると特に作業時の海水温の適温は 24℃とされるほか，風

経済的な損失が大きい．このため，養殖業者にとや潮流によって幼生が流されることもある．原盤って，9 月頃に水温が安定して 20℃以下となり，に幼生が付着すると，干満差の大きな所（例えば，芽出作業を行う上で最適な時期を早めに把握する

石巻周辺の万石浦）へ移動し，ノリ養殖と同様，

ことは作業効率の観点からとても重要である．本

干出により他の生物の付着を防ぎ，強いカキだけ

養成でも水温の低下状況に応じた作業が必要であが残るようにする（抑制，9 ～ 3 月）．

る．このような時期を早めに把握することを含め，採苗した年の翌年の 3 ～ 4 月にカキが指の爪ほ

9 ～ 12 月における 2 週間先の沿岸水温を予想す

どの大きさになると，それぞれの養殖場へ戻してるニーズがあることが，意見交換の中で分かった．

原盤を解き，種ガキの付着したホタテの貝殻をロ

また，水産関係試験研究機関との意見交換でープのよりの間に挟みこんで海中 5 m ほどに沈めは，ワカメ養殖に影響を及ぼすのは水温だけでなて本養殖が始まる．その後，栄養の豊富な沖合にく，収穫の際に風が止んで海の成層が強まるとプ移動するなどして 2 ～ 3 年目の秋に収穫する．

ランクトンの影響でワカメが色落ちするので，風が止む（冬型の気圧配置がゆるむ）タイミングが2.4

事前にわかれば効率的な収穫に役立つとの話もあ

ホタテガイの生産量は国内の都道府県別では北った．

ホタテガイ養殖漁業

海道が最も多いが，東北では青森県，宮城県，岩手県の順に多く，特に青森県の陸奥湾でホタテガイの養殖が盛んに行われている．ホタテガイ養殖について，具体的な水温予測のニーズを得ることはできなかったが，養殖の概要を以下に説明する．
陸奥湾では春（2 ～ 4 月）にホタテガイが産卵期を迎え，水温上昇の刺激により海中に卵子や精子の放出が始まり海中で受精する．その後，1 週間程度で海中を浮遊する幼生となり，40 日ほど浮遊して物に付着する．養殖では，この時期にタマネギ袋に古い魚網などを詰めた採苗器をロープに取り付け海中に垂下して幼生を集める．幼生が付着して 40 ～ 60 日経過すると，稚貝の殻長が約8 ～ 10 mm に成長する．7 ～ 8 月までに採苗器から稚貝を採取し，ネットに適正個数収容して一定

第1図の大きさまで育てる．10 月頃，殻長が 20 ～ 25

ワカメの生活史（岩手県漁業協同組合連合会ホームページより引用）－ 15 －

mm 程度となった稚貝を新しい籠に適正個体数に

測

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調整して再度入れ替え，海中に垂下する．この時

水温予測（9 ～ 12 月）にニーズがある．そこで，期は餌となる植物プランクトンの多い層や水温に仙台管区気象台では，気温予測を用いた沿岸域の合わせてホタテガイを上下させる．成貝になるま

水温予測手法と，気象庁の現業数値海洋モデルででさらに 1 年から 1 年半程度の養殖期間を経て出あ る MOVE/MRI.COM-WNP（ 以 下，MOVE； 石

1荷される ．
ホタテガイは生息水温が 5 ～ 22℃の冷水性の二枚貝であり，夏季に水温が 20℃を超える日が崎ほか , 2009）を用いた沿岸域の水温予測手法を開発した．本章ではそれぞれの予測手法について解説する．

長く続くとへい死してしまう．平成 22 年夏季か
ら秋季にかけて陸奥湾の海水が過去に例を見ない

3.1

高水温で推移し，ホタテガイの成長不良と大量へい死が起こり生残率は約 33％となった（陸奥湾ホタテガイ高水温被害対策専門家委員会，2012）．

気温予測を用いた沿岸水温予測手法についてここでは，気温予測を用いた沿岸水温予測手法について大まかな流れを説明する．
まず，予測する時間スケールとその期間を決め

3.

沿岸水温の予測方法の開発

る．1 週間先まで 1 日単位で予測する，2 週間先沿岸域・内湾の水温予測に関しては，ワカメの 5 日平均単位で予測する，など様々なニーズが養殖が盛んな岩手県では岩手県水産技術センター考えられるので，どのような予測ニーズなのかをが，「ワカメ養殖情報」を定期的に発行し，10 m

ふまえた上で決定することになる．

深水温，海面水温などの旬単位の予測値をホーム

その次に，決定した時間スケールにおいて，予ページで発信している．また，青森県産業技術セ

測する水温と，近隣の地上気象観測地点におけるンター水産総合研究所では，第 2.3.2 項で述べた

気温との相関を過去の水温・気温データから調査

陸奥湾でのホタテガイの大量へい死を契機としする．相関が良ければ両者の間に少なくとも統計て，稚貝採取を始める 7 月の時点で 8 月から 9 月

的な関係性があるので，予測可能性がある．なお，の水温予測値をホームページで発信している．こ

ここで使用する気温の過去データについては，気のように，いくつかの試験研究機関において，統象庁ホームページの「過去の気象データ・ダウン

計的な手法を用いた推定や，気温の予測を参考に

ロード」2 から取得可能である．また，この地点

した推定が行われている．沿岸域・内湾では水深を選ぶ際には，天気予報等で気温予測を行っていが浅く，水温に対する気温の影響が大きいことかる地点に限定されることに注意する必要がある．

ら，気温予測を基にした予測はある程度有用と考使用する気温の地点が決定できれば，次に，統えられる．

計的な手法を用い，沿岸水温の予測式を作成する．

一方で，この手法では外洋の水が沿岸部や湾

具体的には，水温及び気温データを説明変数，予に入り込むような現象は原理的に予測できないた

測する水温を目的変数とした重回帰分析を行うこめ，海洋現象を力学的に予測する手法に対する期とで作成する．

待は大きい．また，海洋モデルでは，海面だけでなく海洋内部の水温構造も予測できる．

この重回帰分析を行う際に，特に考慮するべき点を，第 3.1.1 項，第 3.1.2 項及び第 3.1.3 項で解第 2 章で述べたとおり，ノリ養殖においては 1

説する．次に，第 3.1.4 項で仙台管区気象台が行週間先までの日々の水温予測（9 ～ 12 月）にニった具体的な予測式の作成例について説明する．

ーズがあり，ワカメ養殖においては 2 週間先の1

青森県産業技術センター水産総合研究所ホームページ参照（ホタテ貝豆知識：http://www.aomori-itc.or.jp/index.

php?id=1358，2018 年 3 月 19 日閲覧）2

http://www.data.jma.go.jp/gmd/risk/obsdl/index.php－ 16 －

測

3.1.1

候

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説明変数の選択の種類とその特徴につ2018

るデータの期間が短いと，データが偏っている可能性が高くなり，信頼できる係数を得ることがでいて（PPM 方式と MOS 方式）
重回帰分析を行うときの気温の説明変数は，過きないと考えられる．また，地球温暖化などの気

去の気温観測値を使用する方法（PPM（Perfect

候変化や十年から数十年規模の長周期の気候変動

Prognosis Method）方式）と，過去の気温予測値が存在することを考慮すると，より直近のデータ

を 使 用 す る 方 法（MOS（Model Output Statistics）

を使用することで，それらの影響が反映されたよ方式）の 2 通りの選択肢がある．PPM 方式は，

り適切な予測式が作成できると考えられる．なお，

観測値を入手できれば予測式を比較的容易に作成

次項で説明する予測式の作成には過去 10 年間のでき，単純に気温と水温の観測値の対応を見ていデータを使用している．ただし，各予測式で作成るため，重回帰式の係数の解釈が容易だという利時期が異なるため，使用したデータ期間も異なっ点がある．これに対して，MOS 方式では，過去ている．

事例の予報実験から予測式を作成するため，気温の予測精度が重回帰分析において考慮されてい

3.1.4

る．このため，MOS 方式のほうが PPM 方式より

上記の考慮すべき点を踏まえて，ノリ養殖でニ

一般的に水温の予測精度が高いと考えられる．たーズがあった 1 週間先までの日々の水温の予測式

だし，MOS 方式では，数値予報モデルを変更しと，ワカメ養殖でニーズがあった 2 週間先の 7 日た場合は，再度予報実験を行い，その結果から予間平均水温の予測式について，重回帰分析を用い測式を作り直さなければならない．

た予測式の作成方法を紹介する．

3.1.2

予測する期間の違いによる，気温予測

予測式の作成方法について（a）1 週間先までの日々の水温の予測式
ここでは，松島湾の桂島（第 2 図）を例として，

資料の選択について
気象庁では，府県天気予報（以下，短期予報），
府県週間天気予報（以下，週間予報），異常天候

ノリ養殖のための予測式の作成について説明していく．

早期警戒情報（以下，早警），1 か月予報など，様々

桂島の水温データについては，宮城水技センタ

な時間スケールで気温予測を行っている．これらーから提供された 10 時の日別水温観測値を使用の気温予測資料の中から，予測期間に応じて適切する．また，1 週間先までの日々の水温を予測すな資料を選択する必要がある．

るため，気温予測資料は短期予報と週間予報を用

2 週間先の水温を予測する場合には，2 週間先の気温予測資料が必要なので，早警の 2 週間先までの気温予測資料を用いることになる．ただし，いることにし，気温の予測地点は，桂島に最も近い仙台を選択する．
また，PPM 方式と MOS 方式のどちらを採用す

早警の気温予測は 7 日間平均値で，日々の予測値ではないことに注意が必要である．一方，1 週間
先までの日々の水温を予測する場合には，1 週間
先までの日々の気温予測資料が必要なので，1 週間先までの最高気温や最低気温の予測を行っている短期予報や週間予報を用いることになる．
3.1.3

重回帰分析を行う期間について

重回帰分析により得られる係数は，分析に使用したデータ期間に依存する．予測式を作成する際には，なるべく多くのデータを使用するほうが，第2図

計算結果が安定すると考えられる．一方，使用す（地図出典：国土地理院地図データを加工）－ 17 －

岩井崎及び桂島の位置（●：大船渡）

測

候

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2018

るかについては，短期予報や週間予報は過去の予予測地点は岩井崎に最も近い早警の気温ガイダン

報値を得ることが一般には難しいため，PPM 方ス地点である大船渡を選択する．

式を採用している．なお，短期予報や週間予報でまた，PPM 方式と MOS 方式のどちらを採用す

は，日最高気温と日最低気温の予測を発表しているかについては，早警の過去の気温予測データ

るが，予測式を簡潔にするため，これらを平均しが，気象庁ホームページ「過去の 1 か月予報気温

たものを日平均気温（以下，日平均気温は日最高

ガイダンスデータ・ダウンロード」3 から取得で

気温と日最低気温の平均値のこととする）としてきることを考慮し，比較的成績が良いと考えられ説明変数に使用する．

る MOS 方式を採用している．

このように予測式の作成方針を決定したのち，このように予測式の作成方針を決定したのち，

過去 10 年間（ここでは 2005 ～ 2014 年）の 9 ～過去 10 年間（ここでは 2002 ～ 2011 年）の 9 ～

12 月の桂島の水温観測データと仙台の気温観測

12 月の岩井崎の水温観測データと大船渡の気温

データを準備し，予測対象日の桂島の水温観測値

予測データを準備し，岩井崎の 6 ～ 12 日先の 7を目的変数，予測日当日の桂島の水温観測値と予

日間平均水温予測値を目的変数，岩井崎の前日ま

測日翌日から予測対象日までの仙台の日平均気温

での 7 日間平均水温観測値と早警の気温ガイダン

を説明変数として重回帰分析を行い，1 ～ 7 日先スによる大船渡の 6 ～ 12 日先の 7 日間平均気温までの水温予測式を作成する．ここで n 日先の水

予測値を説明変数として重回帰分析を行う．ここ

温予測値 T(n) は式（1）のように表される．

で，6 ～ 12 日先の 7 日間平均水温予測値 Tsea_f は，式（2）のように表される．

（1）

（2）

ただし，予測日当日の水温観測値は T0，i 日先の
日平均気温予測値は X(i) (i=1,2,…,n)，求める係数

ただし，Tsea は前日までの 7 日間平均水温観測値，は a(n)，bi(n) (i=1,2,…,n)，c(n) である．

Tair は 6 ～ 12 日先の 7 日間平均気温予測値，求める係数が a，b，c である．

実際に水温予測値を計算する際は，予測日当日の 11 時発表の短期予報（1 日後）と週間予報（2

実際に水温予測値を計算する際は，前日までの～ 7 日後）の気温予測値（日平均気温），及び予

7 日間平均水温観測値を Tsea，公開されている早測日当日 10 時の水温観測値を式（1）に代入し，警の予測資料から取得した 6 ～ 12 日先の 7 日間

1 ～ 7 日先までの水温予測値を計算する．なお，

平均気温予測値を Tair として式（2）に代入し，6

この手法の予測精度については第 4 章で述べる～ 12 日先の 7 日間平均水温予測値 Tsea_f を計算す

が，予測地点による有効性の違いを比較するため，る．なお，この手法の予測精度についても，地点

ニーズには無かった岩井崎でも仙台の気温観測値

ごとの違いを比較するため，ニーズには無かったを用いた水温予測式を作成する．

松島湾の桂島についても，最寄の石巻における早警の気温ガイダンスを用いた水温予測式を作成す（b）2 週間先の 7 日間平均水温の予測式

る．

ここでは，気仙沼湾の岩井崎（第 2 図）を例として，ワカメ養殖のための予測式の作成について

3.2

説明していく．

次に，MOVE 予測値を利用した沿岸水温予測

MOVE の水温予測を利用する方法

岩井崎の水温データについては，気仙沼水試か手法について説明する．ここでは，1 週間先までら提供された 10 時の日別水温観測値を使用した．

の日々の水温予測手法について，桂島を例として

2 週間先の水温を予測するため，気温予測資料は説明していく．MOVE の格子点間隔は，水平方

早警の気温ガイダンスを用いることにし，気温の向に 0.1 度（日本近海）で，予測する水温観測地

3

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測

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点の最も近い格子点における最も浅い層の日別水に加えて補正した値（以下，MOVE 補正予測値）

温予測値を利用する．桂島に最も近い格子点は北を使用することとする（第 5 図）．この補正によ

緯 38.3 度，東経 141.1 度である（第 3 図）．

って予測値と観測値のバイアスは軽減される（第第 4 図に桂島における水温観測値と MOVE 予6 図）．

測値の時系列グラフを示す．MOVE 予測値と観

なお，MOVE についても，第 4 章の精度検証

測値を比較すると，MOVE 予測値と観測値に大において，予測精度の地点間の相違を比較する

きなバイアスが見られ，そのまま利用すること

た め， 岩 井 崎 で の MOVE 補 正 予 測 値 を 作 成 すはできない．このため，予測日当日の MOVE 予る．岩井崎に最も近い格子点は北緯 38.8 度，東測値と観測値の差を予測期間中の MOVE 予測値

経 141.6 度である（第 3 図）．

第5図

MOVE 予測値の補正イメージ（MOVE 予測値（薄緑線），観測値（赤線），MOVE 補正予測値（濃緑線））第3図

使用した MOVE 格子点（桂島と岩井崎：赤

点部分）

第4図

桂島水温観測値（赤線）と MOVE 水温予測値（2014 年 3 ～ 12 月）

第6図

桂島水温観測値（赤線）と MOVE 補正予測値（2014 年 3 ～ 12 月）

MOVE 水温予測値については，予測日ごとの予測値をプロットしている．

－ 19 －

測

4.

候

時

報

第 85 巻各水温予測手法の精度検証について

4.1

ここでは，前章で説明した 2 種類の気温予測

2018

1 週間先までの日々の水温予測の精度検証（短期予報・週間予報の気温予測と早警の気温ガ

短期予報と週間予報を用いた 7 日後までのイダンス）を用いた水温予測と 1 週間先までの日々の水温予測（以下，週間予報を用いた予測

MOVE 予測値を用いた水温予測の予測精度の検値）について，桂島における 9 ～ 12 月の時系列

証結果を示す．

グラフを第 7 図に，月ごとの RMSE を第 8 図に

桂島と岩井崎の 2 地点についてそれぞれの手法示す．MOVE 補正予測値についても同様に，時の予測精度を求め，両者の比較を行う．検証期間

系 列 グ ラ フ を 第 9 図 に， 月 ご と の RMSE を 第は，2015 ～ 2016 年 9 ～ 12 月で，2 乗平均平方根

10 図に示す．それぞれの予測値の予測対象日ご誤差（RMSE）と平均誤差（ME）によって精度と の ME を 第 11 図 に 示 す． ま た， 岩 井 崎 に おを評価する．

ける週間予報を用いた予測値と MOVE 補正予

第7図

桂島水温観測値と週間予報を用いた予測値（（a）：2015 年 9 ～ 10 月，（b）：2015 年 11 ～ 12 月，（c）：2016 年 9 ～ 10 月，（d）：2016 年 11 ～ 12 月）

第8図

桂島における週間予報を用いた予測値の RMSE（（a）：2015 年 9 ～ 12 月 （b）：2016 年 9 ～ 12 月）－ 20 －

測

第9図

候

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桂島水温観測値と MOVE 補正予測値（（a）：2015 年 9 ～ 10 月，（b）：2015 年 11 ～ 12 月，（c）：2016 年 9 ～ 10 月，（d）：2016 年 11 ～ 12 月）

第 10 図桂島における MOVE 補正予測値の RMSE（（a）：2015 年 9 ～ 12 月 （b）：2016 年 9 ～ 12 月）

第 11 図桂島での週間予報を用いた予測値と MOVE 補正予測値の ME－ 21 －

測

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報

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測 値 の 月 ご と の RMSE を 第 12 図 と 第 13 図 に，や 10 月は 5 日後以降 1℃を大きく上回る結果とME を第 14 図に示す．

なった（第 10 図）．2016 年の 9 月及び 10 月は三桂島については，第 2.1 節で述べたように，水

陸沖に暖水渦があり（第 15 図），MOVE 補正予温の求められる精度は± 1℃であり，週間予報を

測値では暖水渦が西進して宮城県沿岸の海面水温用いた予測値の RMSE は 7 日先でもおおむね 1℃が下がらないと予想しているが，実際には暖水渦を下回っていて実用的な予測手法であると言えるは北東に離れて行き桂島の海面水温に与える影響（第 8 図）．MOVE 補正予測値の RMSE は 2015 年

は小さく，MOVE 補正予測値は桂島の水温が低の 9 ～ 12 月や 2016 年の 11 月，12 月は 7 日先の下することを予測できていないことが分かる（第予測でもおおむね 1℃を下回るが，2016 年の 9 月

9 図（c））．期間を通じた桂島の水温観測値と週第 12 図岩井崎における週間予報を用いた予測値の RMSE（（a）：2015 年 9 ～ 12 月 （b）：2016 年 9 ～ 12 月）

第 13 図岩井崎における MOVE 補正予測値の RMSE（（a）：2015 年 9 ～ 12 月 （b）：2016 年 9 ～ 12 月）

第 14 図岩井崎での週間予報を用いた予測値と MOVE 補正予測値の ME－ 22 －

測第 15 図候時

報第 85 巻2018

2016 年 9 月の月平均海面水温図（左）と月平均 100 m 深水温図（右）間予報を用いた予測値，MOVE 補正予測値の推は，同月下旬は水温が 1 日単位で大きく変動した

移（第 7 図，第 9 図）をみると，MOVE 補正予ことに伴い，これを用いて算出した補正値や説明

測値も水温の変化傾向は予測できていることが多変数に使用する予測値も大きく変動するが，特にいが，水温の急激な変化や数日単位の短周期の変予測対象日前半に水温の急激な変化に追随できず

動には追随できていないことが分かる．週間予報

RMSE を大きくしていると考えられる．

を用いた予測値はそのような水温変化にも比較的

RMSE でみると，1 週間先までの日々の水温予よく追随している．桂島は内湾にあり，水温の急測では，週間予報を用いた予測値が MOVE 補正

な変動は大気からの影響が大きいためだと考えら

予測値よりも精度がよい．一方，桂島における個々れる．ME をみると，週間予報を用いた予測値との予測をみると，主に水温の急激な変化や数日単MOVE 補正予測値はともにおおむね 0.0 ～ 0.5℃

位の短周期の変動が少ないときに MOVE 補正予

程度の正のバイアスがあり，この検証期間では観測値の精度が週間予報を用いた予測値の精度より

測値よりやや高めに予測する傾向にあることが分もよいことがあり，初期値ごとの事例数で 3 分のかる（第 11 図）．

1 程度は MOVE 補正予測値が勝っていることが岩井崎では週間予報を用いた予測値の RMSE

分かる（第 16 図）．また，初期値ごとの事例を月は 2015 年 と 2016 年 と も に， お お む ね 1 ℃ 以 下

別でみると，12 月におよそ 6 割で MOVE 補正予である（第 12 図）．MOVE 補正予測値の RMSE

測値が勝っていることが分かる．7 日後の予測値

は，2015 年 12 月 と 2016 年 9 月，10 月，12 月と観測値を比較しても，12 月では MOVE 補正予に 1℃を上回る予測対象日が多く見られる（第 13測値は他の月と比べて観測値との差がそれほど無図）．2016 年 9 月，10 月については，桂島と同様

く，比較的精度がよいことが分かる（第 17 図）．

に，三陸沖の暖水渦の予測の影響を受けていると12 月は，季節進行に伴って混合層が厚くなるこ考えられる．また，週間予報を用いた予測値ととで，気温の変化に対する水温の応答が鈍くなり，

MOVE 補正予測値の ME をみると，ともにおおMOVE 補正予測値の精度が週間予報を用いた予

むね 0.0 ～ 0.5℃程度で，桂島と同様に，正のバ

測値の精度に勝っていると考えられる．この 2 つイアスがあることが分かる（第 14 図）．

の予測値の適切な選択方法の開発が今後の課題と岩井崎についても，桂島と同様に週間予報を言える．

用いた予測値の精度が MOVE 補正予測値の精度を上回っている月が多い．一方で，予測誤差は予
測時間が長くなるほど大きくなるのが一般的だ

4.2

2 週間先の 7 日間平均水温予測の精度検証が，2015 年 12 月は，1 日後の RMSE の値が最も早警を用いた 2 週間先の 7 日間平均水温予測値

大きい（第 12 図，第 13 図）．この要因について（以下，早警を用いた予測値）について，2015 ～－ 23 －

測

候

時

報

第 85 巻2018

2016 年 9 ～ 12 月の岩井崎における予測値と観測

第 12 図（岩井崎））をみると，7 日後ではおおむ

値の時系列を第 18 図に，桂島における時系列をね 0.8℃を上回っているときが多く，早警を用い

第 19 図に示す．第 18 図（岩井崎）と第 19 図（桂島）

た予測値のほうが精度が良いことが分かる．7 日

をみると，予測値が 7 日間平均なので観測値の数間平均した水温を予測対象とすることで，数日の日単位の短周期変動には追随できていないが，そ

短周期変動が除かれて，より予測時間の長い 2 週

れより長い変動成分については比較的追随できて間先の水温も予測できることが分かる．ME をみいることが分かる．

ると，岩井崎と桂島で 0.0 ～ 0.3℃であり，やや岩井崎と桂島での 2015 年と 2016 年の 9 ～ 12月における RMSE を第 1 表に，ME を第 2 表に示

高めに予測する傾向であるが，RMSE に比べると値は小さい．

す．RMSE をみると，岩井崎と桂島ともに 0.6 ～0.8℃と 1℃以下の精度である．前節でみた週間予4.3

報を用いた予測値や MOVE 補正予測値は日々の第 4.1 節及び第 4.2 節で，桂島と岩井崎での週予測なので単純に比較はできないが，例として週間予報を用いた予測値，MOVE 補正予測値，早間予報を用いた予測値の RMSE（第 8 図（桂島），

警を用いた予測値の精度をみてきたが，予測精度

第 16 図桂島と岩井崎の比較

MOVE 補正予測値と週間予報を用いた予測値の精度の比較

桂島における 2015 ～ 2016 年 9 ～ 12 月の各予測初期日からの予測について，1 ～ 7 日目までの RMSEをプロットしたもの．赤線は傾き 1 の直線であり，これより上は週間予報を用いた予測値の RMSE がMOVE 補正予測値の RMSE を上回っている（週間予報を用いた予測値の成績が悪い）ことを示す．

第 17 図桂島での水温観測値と（a）：週間予報を用いた予測値（7 日後），（b）
：MOVE 補正予測値（7 日後）の比較．

2015 ～ 2016 年 9 ～ 12 月までのデータをプロットしたもの．赤線は傾き 1 の直線．

－ 24 －

測第 18 図候時

報第 85 巻

2018

岩井崎水温観測値と早警を用いた予測値（（a）：2015 年 9 ～ 10 月，（b）：2015 年 11 ～ 12 月，（c）：2016

年 9 ～ 10 月，（d）：2016 年 11 ～ 12 月）

第 19 図桂島水温観測値と早警を用いた予測値（（a）：2015 年 9 ～ 10 月，（b）：2015 年 11 ～ 12 月，（c）：2016

年 9 ～ 10 月，（d）：2016 年 11 ～ 12 月）の傾向をみると，これらの予測手法では，桂島よ仙台の実況気温を代入して計算した予測結果のりも岩井崎のほうがおおむね精度がよいことが分RMSE を第 20 図に示す．実際の予測結果の第 8 図，

かる（第 8 図，第 10 図，第 12 図，第 13 図，第第 12 図と比較すると，桂島は予測精度が改善さ

1 表）．

れているが，岩井崎はあまり改善がみられない．

週間予報について，桂島と岩井崎の予測式に－ 25 －

これは桂島の水温予測誤差には仙台の気温予測誤

測

候

時

報

第 85 巻2018

差の寄与が大きいことを示している．桂島と岩井と，各日の気温の係数が桂島に比べて岩井崎が小崎の回帰係数を，7 日後を例として第 21 図に示す．

さいこと，気温の係数が 1 日後から予測対象日に水温の項の係数が桂島に比べて岩井崎が大きいこ

近づくにつれて値が大きくなることは他のリード

第1表

岩井崎と桂島での早警を用いた予測値の

第2表

RMSE

第 20 図岩井崎と桂島での早警を用いた予測値のME

第 8 図，第 12 図に同じ．ただし，気温の項に気温観測値を用いて予測したもの．

第 21 図週間予報を用いた予測の回帰係数（7 日後の予測）－ 26 －

測

候

時

報

第 85 巻2018

タイムでも同様である．岩井崎に比べて，桂島はとなるため，これまで見てきた RMSE と同じ値

気温の項の係数の寄与が大きく，同じ仙台の気温である．

予測誤差に対して水温予測誤差が大きくなること

7 日後に着目して，各地点，各手法の 7 日間変化量の実況と予測の相関係数と RMSE，実況と予が示唆されている．
また，桂島と岩井崎の予測式の当てはまり具合

測の 7 日間変化量の根二乗平均値を第 3 表に示を比較するために，水温予測値と観測値の相関をす．いずれの手法でも相関係数は桂島のほうが高第 22 図に示す．いずれの地点，手法も 0.95 を超いが，RMSE は岩井崎のほうが小さくなっている．

えるよい相関が見られるが，これは気候値として

これは 7 日間の水温変化量が桂島よりも岩井崎のの季節変化による寄与が大きいためと考えられる

ほうが小さいため，傾向としては桂島のほうがよ（第 17 図）．このため，ここでは予測日（0 日後）

く予測できているものの，差としては桂島のほうの水温からの変化量に着目して評価する．なお，

が値が大きくなっているためだと考えられる．

この観点での RMSE は，予測回数を M，予測日

なお，予測日（0 日目）と 7 日後の差（7 日間の水温を Tr0k，n 日後の予測水温を Tfnk，n 日後の変化量）だけでなく，7 日間の日々の変動も考慮

実況の水温を Trnk (k=1,2,…,M) とすると，した 7 日間移動標準偏差で比べても 9 ～ 11 月を中心に桂島のほうが変動が大きい（第 23 図）．
5.

作成した各予測手法の利用について

ここでは，第 3 章で示した予測式や計算した予測値が，実際にどのように利用されているかを紹介する．

第 22 図第3表

MOVE 補正予測値と週間予報を用いた予測値の実況値との相関

7 日間変化量の実況と予測の相関係数と RMSE，観測と予測の 7 日間変化量の根二乗平均値－ 27 －

測第 23 図

5.1

候

時

報

第 85 巻2018

各日を中心として前 3 日，後 3 日を加えた 7 日間の水温変動の移動標準偏差の時系列

ノリ養殖に利用される 1 週間先までの

6.

日々の水温の予測式

東北地方で盛んな各種養殖漁業にとって水温はまとめ

宮城水技センターでは，松島湾近傍の海水温，

欠かせない情報であり，水温予測に対するニーズ

比重及び栄養塩の調査結果のほか，週間予報や早は高い．仙台管区気象台では，宮城水技センター，

警等の気象予報，さらに育苗の時期には潮位情報

気仙沼水試と連携し，沿岸水温予測について様々

も気象庁ホームページより転記して，「のり養殖な取組みを行っている．本稿では，沿岸水温予測通報」として漁業者向けに発信している．こののニーズと，仙台管区気象台が宮城水技センター，

中で，桂島の 9 ～ 12 月の 1 週間先までの日々の

気仙沼水試と共同で開発した水温予測手法の概要

水温予測について，平成 27 年 9 月から MOVE 補と精度検証，実際の活用状況について述べてきた．

正予測値の掲載が始まり，平成 28 年 9 月からは

宮城水技センターと連携して，ノリ養殖への利

MOVE 補正予測値と，週間予報を用いた予測値用のための桂島における 1 週間先までの日々の水の両方を考慮した予測値が掲載されている．この

温予測として，MOVE 予測値にバイアス補正を

水温予測値を参考にして，養殖業者はノリ網の張加えた手法と，短期予報と週間予報の気温予測値

り込み作業の時期などの見込みを立てられるようと海面水温観測値を用いた重回帰式に基づく手法になっている．

を開発した．また，気仙沼水試と共同で，ワカメ養殖への利用のための岩井崎における 2 週間先ま5.2

ワカメ養殖に利用される 2 週間先の 7 日

での 7 日間平均水温予測として，早警の気温ガイ

間平均水温の予測式

ダンスと海面水温観測値を用いた重回帰式に基づ

気仙沼水試では，ワカメの養殖技術の指導・支く手法を開発した．これらの予測式の精度は，桂援のために「ワカメ養殖通報」を発行している．

島と岩井崎の 2 地点でみると，年月にもよるが，ワカメ養殖通報では，岩井崎の過去，現在の水温おおむね 1℃以内の精度に収まることが分かっとともに養殖作業の留意点が記述されているほ

た．桂島と岩井崎を比較すると，岩井崎のほうがか，週間予報や 1 か月予報などの気象情報があわおおむね精度がよいことが分かった．また，1 週せて掲載されている．平成 26 年 9 月からは岩井間先までの日々の水温予測では，週間予報を用い

崎の 2 週間先までの 7 日間平均水温の予測値が掲た予測値が MOVE 補正予測値よりも精度がよい

載され，この 2 週間先の予測水温値を参考にして，ことが分かった．一方で，桂島における個々の予養殖業者は作業時期の見込みを立てられるように測をみると，初期値ごとの事例数で 3 分の 1 程度なっている．

は MOVE 補正予測値が勝っており，12 月では，

－ 28 －

測

候

時

報

第 85 巻2018

およそ 6 割で MOVE 補正予測値が勝っているこ

井千春・藤本敏文・永井直樹（2015）：海洋情とが分かった．

報の利活用促進に関するユーザーとの対話．測沿岸の海面水温は，気温などの大気からの加熱，冷却や，風による湧昇，かき混ぜ，外洋からの海況変動など様々な要因で変化する．また，用途により求められる予測期間，精度幅が異なる．これらのことに留意し，予測する地点・期間の水温について，適切な手法を選択する必要がある．今後，より適切に手法を選定する方法の確立が課題であるため，検証事例を増やしていくことが必要である．また，これらの手法が他の観測点や他の季節に広く適用できるかどうかも調べていきたい．
謝辞
本調査にあたり，水温観測データを提供して頂いた宮城県水産技術総合センターの皆様，MOVE
データを提供して頂いた本庁地球環境・海洋部海洋気象課海洋気象情報室海況班の皆様に厚くお礼申し上げます．また，本稿の作成に際し，貴重な助言やコメントを頂いた本庁地球環境・海洋部海洋気象課，海洋気象情報室，気候情報課，海洋環
境解析センター及び仙台管区気象台の皆様に厚くお礼申し上げます．
参

考

文

献

青 森 県 産 業 技 術 セ ン タ ー 水 産 総 合 研 究 所： ホ タ テ
ガ イ 豆 知 識（http://www.aomori-itc.or.jp/index.
php?id=1358，2018 年 3 月 19 日閲覧）
石崎士郎・曽我太三・碓氷典久 ･ 藤井陽介・辻野博之・
石川一郎・吉岡典哉・倉賀野連・蒲池政文（2009）：
MOVE/MRI.COM の概要と現業システムの構築．
測候時報，特別号 ,76，S1-S15.
岩手県漁業協同組合連合会：三陸産いわてわかめ（http://
www.iwate-wakame.jp/index.html，2018 年 3 月 19日閲覧）
宮城県（1999）：水産業改良普及ハンドブック．
陸奥湾ホタテガイ高水温被害対策専門家委員会（2012）：平成 23 年度陸奥湾ホタテガイ高水温
被害対策専門家委員会報告書．
海ナビ＠あおもり（http://www.aomori-itc.or.jp/uminavi/，2018 年 3 月 19 日閲覧）吉田隆・遠峯勉・諸岡浩子・片山恭男・高谷祐吉・永－ 29 －

候時報，82，1-14．