．２３．２００５

海洋情報部技報XBT（T-5）の新しい深度換算式の適用結果
社泰裕，石井春雄，藤田雅之：航法測地室

加藤弘紀：測量船海洋      （）Yasuhiro Koso, Haruo Ishii, Masayuki Fujita：Geodesy and Geophysics Office
Hiroki Kato：Hydrographic survey vessel Kaiyo

１

比較観測の結果を見ると，XBTによる水温プロ

はじめにファイルの形状はCTDのそれとほぼ同様であるが，海洋情報部では，KGPSによる測量船の測位と，水温の極値が現れる深度に相違が見られることが多船と海底基準局（トランスポンダー）との間の海中い．その原因として，XBTの落下時間を深度に変換音響測距を組み合わせる手法により，海底基準局のする際の係数の誤差が考えられる．これを解消する

位置を精密に決定し，海底地殻変動を検出するためため，XBT（T- ５）の公称の深度換算式は，Kizuの観測を実施している．

et al.（２００５）によって最近見直された．

海底基準局の位置決定に誤差を与える一因とし

本稿では，海中音響測距観測で取得したXBTデーて，海中の音速構造の測定誤差がある．海中の音速タに対して新しい深度換算式を適用し，同時観測し構造は，音波の伝播時間から船上局と海底局の間のたCTDデータと比較した結果を報告する．

距離を求めるのに必要不可欠であり，精密に海底局２ XBTデータについての位置を決定するためには，高精度に把握する必要

第１図（a）は，CTD・XBT比較観測の水温の鉛がある（佐藤・藤田，２００４）．
現在，１日の音響測距観測の前後に１度ずつCTD直プロファイルの例である．互いのプロファイルの（Sea‐Bird社製のSBE−１９）観測を行うことにより形状は似ているものの，この例では深度８００m付近

音速度構造を求めているが，この間約１時間毎にでは，XBTプロファイルの方が約４０m深く位置する

XBT観測を行うことによりその時間変化の把握にことが分かる．

努めている．音速度を求めるためには，深度，水温，つまり，XBTプローブの落下経過時間を深度に変塩分のデータが必要だが，XBTは，深度と水温しか換する式で，実際のプローブの深度よりも深く計算測ることができない．XBTの塩分については，観測されていることが示唆される．第１図（b）は，XBT前後のCTDから得られた塩分を線形補間したものの水温値からCTDの水温値を引いた差の鉛直プロを使っている．またXBTは，鶴見精機社製（T- ５）ファイルである．全体的に大きくばらつくが，プラで，深度約１８００mまで測ることができる．

スの場合が多い．つまり，XBT水温の方が高い傾向

CTDは，水圧を変換することによって深度を決めにある．ているが，XBTは圧力センサーを持たず，プローブ

第２図（a），（b）は，音響測距観測を行った半日が海中を落下する経過時間から深度を求めている．

間の０〜１３００mの平均水温および平均音速度の変化

XBTの精度検証のため，１海域に１度CTD・XBTのを表した図である．CTDと比較してみると，XBTほぼ同時の比較観測を行っている．

（青丸）はCTD（赤丸）より平均水温で０１. 〜０２. ℃

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海洋情報部技報第１図 CTD・XBTの比較観測（２００４年４月２６日,宮城沖）．
（a）：水温プロファイル（b）：（a）の水温差のプロファイル
Fig.1 CTD-XBT simultaneous observation（April ２６, ２００４, off Miyagi）．
（a）：Vertical profiles of water temperature（b）：Water temperature difference in（a）

高く，これは，約２０〜５０cm/sの音速度に相当する．
つまり，平均音速度に２０〜５０cm/sのバイアスが含まれている．海底基準局の位置推定は，音速度の平均値に依存するため，このようなバイアスは，結果に有意な誤差を与える（佐藤・藤田，２００４）．
より高精度の基準局位置の決定を目指すためには，音速度構造を正確に捉えなければならない．そこでXBTの深度換算式を変更することによって，水温プロファイルや平均水温・平均音速度がどの程度変わるのかを検証した．
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方法

XBT（T- ５）の深度換算式は，第２図 （a）平均水温の時間変化（b）平均音速度の時間変化（２００４年１月，相模湾）．
赤：CTD 青：XBT
Fig. 2 （a）Time change of average watertemperature. （b）Time change of averagesound velocity（January 2004, Sagami
Bay）．
Red：CTD Blue：XBT.

Dx＝At−Bt2 ………… ［１］で表現される．
ここで，DxはXBTの深度（m），t は着水からの経過時間（秒）で，現在の鶴見精機社製の公称の係数は，A=６８. ２８， B=００. ０１８２が使用されている．
これに対してKizu et al.（２００５）によって提案された新しい係数は，A＝６５. ４０７１，B=００. ０１８６９１である．
既に得られているXBTの深度データを新しい深──

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海洋情報部技報第３図 CTD・XBTの比較観測（２００４年４月２６日,宮城沖）．XBTには新しい深度換算式を適用．
（a）：水温プロファイル （b）：（a）の水温差のプロファイル
Fig. 3 CTD-XBT simultaneous observation （April 26, 2004, off Miyagi）. The new depth
conversion formula is applied to XBT.
（a）：Vertical profiles of water temperature （b）：Water temperature difference in （a）

度換算式による深度に変えるには，時間の情報が必要である．上式［１］のtに関する２次式を解いてtを求め，これを新しい深度換算式に当てはめて，深度を再計算した．
４

結果

第３図（a），（b）は，第１図（a），（b）に示したXBTデータについて新しい深度換算式を適用したものである．第３図（a）のXBTプロファイルは，第１図（a）と比べ，かなりCTDプロファイルに近づいたことが分かる．第３図（b）のXBTからCTDの水温値を引いた差のプロファイルも，８００m以浅でばらつきが見られるが，第１図（b）に比べて小第４図

シービームの深度と２つの深度換算式による着底深度の関係.
Fig. 4 Relation of arrival bottom depth by depth of
Sea Beam and two conversion types.

さい．また，８００m以深での差は非常に小さい．
第４図は，シービームの深度とXBTの着底深度のXBTデータについて新換算式を適用した時のXBT関係を示したものである．青点が公称の換算式，赤（青丸）とCTD（赤丸）の半日間の平均水温と平均点が新換算式の点である．この図からシービームの音速度の変化を表した図である．

深度を真値とした場合，公称換算式による着底深度

第２図と比較すると，平均水温で，０１. 〜０２. ℃，平は７０〜９０m深くなっていることが分かるが，新換算均音速度で，約５０cm/sあったCTDとの差がほぼな式による着底深度は公称換算式より，約８０m浅く，くなっていることが分かる．
第６図は，CTDとXBTの同時観測（２５回）におけ系統的なバイアスがほぼなくなっている．
第５図（a），（b）は，第２図（a），（b）に示した

る平均音速度の差を，公称換算式（赤）と新換算式

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海洋情報部技報（青）についてそれぞれ示したものである．図から，公称換算式によるXBTの平均音速度は，CTDの平均音速度に比べ，系統的に２０cm/s〜６０cm/s大きいことが分かる．
それに比べて，CTDと新換算式によるXBTの平均音速度の差は，バイアスがなくなり約３５cm/s以内に収まっている．
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まとめ

本稿では，海底地殻変動観測における音速度構造の精度向上のため，XBTの新しい深度換算式の適用結果を報告した．その結果，新換算式によるXBT（T- ５）のプローブ降下率は，公称換算式のそれよ
第５図 （a）平均水温の時間変化（b）平均音速度の時間変化（２００４年１月，相模湾）．XBTには新しい深度換算式を適用．
赤：CTD 青：XBT
Fig. 5 （a）Time change of average watertemperature. （b）Time change of averagesound velocity（January 2004, SagamiBay）． The new depth conversion formula
is applied to XBT.
Red: CTD Blue: XBT.

り小さく，例えば深度８００m付近で，新換算式の方が約４０m浅くなる．
XBTはCTDと 比 較 す る と，平 均 水 温 が０１. 〜０２. ℃，平均音速度も２０cm/s〜６０cm/s高かったが，新換算式を適用すると系統的なバイアスはなくなった．
新しい深度換算式によるXBTデータを使うことによって，海底基準局の位置決定するための音速度の精度が向上したといえる．
謝辞
XBTの深度換算式を検討し，新たな係数を算出し，提供して頂いた東北大学大学院理学研究科地球環境物理学講座の木津昭一氏に感謝の意を表します．

参考文献

Kizu S., H. Yoritaka and K. Hanawa：A New Fall第６図 CTD，XBT同時観測時の平均音速度の差
ただし，XBTは青：新換算式， 赤：公称換
算式
Fig. 6 Difference of average sound velocity at thetime of CTD and XBT simultaneousobservation.
Blue：new XBT conversion formula
Red：nominal XBT conversion formula

Rate Equation for T- ５

Expendable

Bathythermograph（XBT）by TSK.
 ., ６１, No１, １１５-１２１（２００５）
佐藤まりこ，藤田雅之：海底地殻変動観測における──

海中音速誤差の局位置への影響について，海洋情報部技報，２２，４２-４９，（２００４）