東海大学大学大学院海洋学研究科海洋科学専攻博士課程後期 2003年度 博士論文(2004)

駿河湾への外洋水の流入過程

Intrusion Process of Oceanic Water to Suraga Bay

 

勝間田高明

 

要 旨

外洋水の黒潮沿岸域への流入は清澄で暖かい海水を沿岸に運ぶ事から,沿岸の海洋環境に大きな影響を及ぼす事が知られている.また,外洋水の流入に伴って時折発生する強流は沿岸の定置網に流失や破損などの被害を及ぼし,「急潮」と呼ばれて恐れられている.しかし,外洋水流入の周期性,継続時間,厚さ,および幅などの詳細,および外洋水流入の原因に関する知見は,駿河湾はもちろん他の海湾でも充分ではない.これらの諸問題の解決を目的として駿河湾における外洋水の流入路にあたる湾口東部海域の水深650 mの定点においてADCP(音響のドップラー効果を用いた多層流速計)により300 m以浅の流動の長期係留観測および湾口東部沿岸と湾奥西部沿岸の2定点において自記水温計による長期係留観測を行った.これらのデータに黒潮流軸位置,人工衛星NOAAの熱赤外画像,湾内および沖合の島々の水位データ,御前崎の風データおよび湾口部の水温断面観測結果を加え解析した結果,以下の知見を得た.

駿河湾口東部海域における測得流の卓越成分は湾への流出入を示す南北成分である.また同流速の卓越周期は時期により異なり,数日〜約10日周期(以下,数日周期)と半月〜1ヶ月周期(約20日周期)の両方またはどちらか一方である.前者は100 m以浅に限られるのに対し,後者は上層ほど強いが300 mまでのほぼ全層で見られる.この他に時折23日スケールの強い流入が寒候期を中心に100 m以浅の上層で見られる.

20日周期の流速変動は同湾沖の黒潮と関係が強く,黒潮流軸が約100 km付近まで同湾に接近している時に顕著となる.さらに,人工衛星NOAAの熱赤外画像および沖合の島々の水位変動のC-EOF解析結果から,同周期の流速変動は黒潮前線波動の峰が同湾沖を通過する時に流入を示す事が分かった.

数日周期の流速変動は御前崎の東西風と関係が強く,西風が止んだ時に流入を示す.湾口東部海域における西風は同海域に沿岸湧昇をもたらす.この事から同周期の流速変動の原因は西風により上昇した海洋内部の境界面が風向が変わった際に内部ケルビン波として湾内を伝播する事であると考えられる.

23日スケールの流速変動は最大で80 cm/sに達する強い流入を示し急潮と考えられる.急潮はADCP係留期間中に寒候期を中心に7例見られた.急潮の発生時,黒潮流軸は100 km以内まで接近し,黒潮前線波動の峰から派生する暖水舌が伊豆半島先端部に接岸し,さらに西風の卓越は見られなかった.

急潮時の流速は最上層の30 m層で6580 cm/sと卓越した流入を示すが,深度を増すごとに急激に減衰し90110 m付近では表層の約半分程度まで弱くなる.それ以深の流速は徐々に流速が減衰し,多くは10 cm/s程度の弱い流入が最下層付近まで見られる.この事は急潮時には黒潮前線波動の峰の通過に伴う約20日周期の全層に及ぶ流入と23日スケールの100 m以浅に限られる流入が同時に発生している事を示唆する.

急潮発生時の同湾口における水温の鉛直断面分布から,流入暖水の厚さは約60 mで,幅は約15 kmである事が分かった.ロスビーの内部変形半径を計算すると約7.7 kmであり,流入暖水の幅は地球の回転の効果を受けるのに充分な空間スケールであり,沿岸密度流として暖水が岸に沿って流入する事が考えられる.暖水の移動を沿岸密度流の先端部の速度と見なして計算すると70 cm/sが得られ,23日スケールの強い流入と同程度である事が分かった.さらにこの時,湾口東部沿岸および湾奥西部沿岸において行った水温の係留観測結果から求めた水温急上昇の伝播速度は79 cm/sであり,沿岸密度流として見積もった暖水の移動速度とほぼ等しい.

急潮発生時に波及した暖水は大半が伊豆半島西岸に沿って湾奥へ流入するケースと,暖水の大半が湾口部で反時計回りの環流を形成し残りの一部が同半島西岸に沿って湾奥へ流入するケースがある.両ケース共に少なくとも暖水の一部が同半島に沿って北上する事から暖水の流入は沿岸密度流の性質を持つ事が分かる.

前述の様に急潮時には100 m以浅で顕著な23日スケールの流入と同時に,黒潮前線波動の峰の通過に伴う約20日周期の全層に及ぶ流入が見られるが,湾内の水位変動には前者の影響は現れる時と現れない時があり,後者の影響は現れやすい.

急潮時の流入暖水の幅が15 km,平均流速40 cm/s23日間流入が継続したと仮定すると,一度の急潮による湾内上層海水の交換率は4570 %が求まる.この事から急潮は黒潮起源の清澄な海水を同湾に大量に供給し海水交換を促し環境保全に大きく貢献していると言える.
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