瀬戸内海 の塩分分布 に及 ぼす境界水位 の影響
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(2) 992. 図‑2. 海. 海 域 別 の 水 温‑塩 分(上,下. 岸. 層)の. 工. 学. 論. 文. 集. 関 係(1982〜2005年)と. 第55巻(2008). 密 度(等 高 線)(■2月05月. 域 よ り も小 さ くな っ て い る こ とが わ か る.. (a). 1987/08. (b). 1997/08. △8月. ×10月). 大 阪 湾 と播 磨 灘 の両 海 域 と も夏 季 に河 川 淡 水 の影 響 に よ り低 塩 分 化 して い る海 域 が あ るの が 確 認 で き る.紀 伊 水 道,大 阪 湾 で の 塩 分 は 黒 潮 系 暖水 塊 が 着 岸 し始 め る秋 季 に 上 昇 し冬 季 に低 くな る傾 向 に あ る の に 対 して,そ の 他 の海 域 で は最 大 塩 分 値 は冬 季 に 出 現 す る 傾 向 に あ る. 紀 伊 水 道 で は一 年 を 通 じて34PSUを が存 在 して い る.5月. 越 え る高 塩 分 水 塊. と8月 に は大 阪 湾 に の み34PSUを. こ. え る水 塊 が 存 在 して お り,紀 伊 水 道 の 高 塩 分 水 塊 が 出水 期 に大 阪 湾 へ 運 ば れ る流 れ場 が 形 成 され て い る こ とが 示 唆 さ れ る. (2) 黒 潮 流 路 の変 動 に 伴 う河 川 淡 水 の 滞 留 位 置 の 変 動 図‑3は 蛇 行 期 で あ る1987年8月 と直 進 期 で あ る1997年8 月 の瀬 戸 内 海 に お け る底 層 の 塩 分 分 布 を 示 して い る(図 ‑1の 黒 潮 流 路 参 考) .1987年 蛇 行 期 に は播 磨 灘 〜 備 讃 瀬 戸 が 低 塩 分 の 海 域 に な っ て い るが,1997年. 直進期 では備. 讃 瀬 戸 〜 燧 灘 が 低 塩 分 の 海 域 と な って い る.1987年. と. 1997年 の両 水 道 の 水 位 差 と河 川 流 入 量 は 表‑1に 示 さ れ て い る.蛇 行 期 と 直進 期 の8月 の 水 位 を 比 較 す る と両 水 道 の 水 位 差 の 差 は 約7cmあ. 図‑3. (a)1987年 と(b)1997年8月. の塩 分分 布. り,こ の 水 位 差 の 差 に よ っ て 瀬. 戸 内 海 の塩 分 分 布 の 違 い が現 れ る と考 え られ る. 瀬 戸 内 海 で は 黒 潮 流 路 に よ って 決 ま る両 水 道 で の水 位 関係 に依 存 した流 れ が 形 成 され る.通 常,豊 後 水 道 か ら 紀 伊 水 道 に 向 か う流 れ が 卓 越 して い るが,黒 潮 が 非 蛇 行 流 路 を と る と瀬 戸 内 海 東 側 境 界 の 水 位 が 相 対 的 に 上 昇 し, 西 向 きの 流 れ が 卓 越 して く る と考 え られ る.こ の 流 れ に よ っ て 河 川 淡 水 の滞 留 海 域 が 西 方 向 に 移 動 す る こ とが 推 測 さ れ る.. 表‑1. 1987年. と1997年. の両 水道 の平均 水位 差 と河川 流入量.
(3) 993. 瀬戸 内海 の塩 分分布 に及 ぼ す境界 水位 の影 響. 図‑4. 河 川 流 量 と底 層 で の 海 域 平 均 塩 分 の 関 係(1982〜2005年) (2,5,8,10月,河. 川 流 量 は各 月 と そ の 前 月 と の平 均 値). (3) 河 川 流 量 と 塩 分 の 関係 図‑4に は1982〜2002年. の各 海 域 に流 入 す る河 川 流 量 と. 底 層 で の海 域 平 均 塩 分 値 の関 係 が 示 さ れ て い る.河 川 流 量 は各 月 とそ の前 月 の 平 均 値 を 用 い た.紀 伊 水 道 お よ び 伊 予 灘 で は河 川 流 量 が 増 加 して も そ の影 響 が 直 接 塩 分 分 布 に 現 れ て お らず,32PSU以. 上 の状 態 が 保 た れ て い る.. 図‑5. 黒 潮 流 路 に伴 う明 確 な特 性 は 現 れ て な い が 紀 伊 水 道 と大 阪 湾 で は 直 進 期 に高 い 塩 分 状 態 に な る傾 向 が あ る.備 讃 瀬 戸 で は 河 川 流 出量 が 多 く,流 出 に 伴 った塩 分 低 下 傾 向 が み られ るが,播 磨 灘 に お け る流 出 量 に伴 う塩 分 低 下 量 よ り も小 さ くな る 時 も あ る.河 川 水 の流 出 に 伴 う塩 分 低 下 量 は一 意 的 に決 ま らず,各 海 域 で の塩 分 は 河 川 流 出 に 直 接 的 に 依 存 して い な い.西 向 きの 流 れ が 卓 越 す る 場 合 に は大 阪 湾 に 流 入 した河 川 水 が 備 讃 瀬 戸 まで 流 れ る こ と が 考 え られ,流 入 した 低 密 度 水 塊 は備 讃 瀬 戸 で の滞 留 時 間 が 長 い こ と も考 え られ る. 備 讃 瀬 戸 で は低 塩 分 の範 囲 や 濃度 勾 配 が 黒 潮流 路 に よ っ て 変 動 す る こ と が あ るが,こ れ は東 海 域 で 流 出 した 河 川 水 の滞 留 場 所 が 境 界 の 水 位 関 係 に よ って 変 わ る瀬 戸 内 海 内 部 の 流 れ 方 向 に依 存 す る た め に起 こ る現 象 と考 え られ る. 閉 鎖 性 が 強 い広 島 湾 で は海 域 面 積 に 対 す る河 川 流 量 も 多 い こ とか ら,河 川 水 の流 出 に 伴 い 内海 塩 分 の低 下 が み られ る.ま た,伊 予 灘 は 高 塩 分 の 状 態 が 維 持 さ れ て い る こ とか ら,河 川 か らの 流 出 よ り も豊 後 水 道 か らの 影 響 が 強 い こ とが 示 唆 さ れ る.. 3.. 塩 分 と残差 流 の計算結 果 出力 断面(実 線). 瀬 戸 内 海 で の塩 分分 布 解 析. (1) 塩 分 分 布 の再 現 3次 元 数 値 解 析 モ デ ル(ELCOM,. Hodges. et al.,2000). を 用 い て,瀬 戸 内 海 全 域 で の 流 れ 場 を 再 現 した.本 章 で は 境 界 水 位 が 異 な る黒 潮 流 路 の 蛇 行 期(1987年)と 期(1997年)の. 直進. 再 現 結 果 に つ い て議 論 す る.境 界 条 件 は. 紀 伊 水 道(白 浜 〜 室 戸)と 豊 後 水 道(油 津 〜 土 佐 清 水) で の 時 間 水 位,海 水 温,塩 分(浅 海 定 線 デ ー タ;各 県 水 産 研 究 所),河. 川 関 連 デ ー タ(日 本 河 川 協 会)を 用 い た.. 境 界 水 位 は気 象 庁 観 測 デ ー タ(JODC)を. 用 いて お り,基. 準 水 位 は1982年 か ら20年 間 の平 均 水 位 を利 用 した(日 比 野 ら,2007).図‑5に. は計 算 に 用 い た地 形(△x=△y=. 1200m,△t=300s)が. 示 さ れ て い る.. 図‑6〜 図‑8の 断 面 分 布 は 図‑5に 示 す 断 面(実 線)で の 塩 分 と東 西 方 向 の残 差 流 の計 算 値 が 示 さ れ て い る.両 図 と も各 計 算 年 の8月16〜30日. の 計 算 結 果 を 抽 出 し,15日. 間 の 平 均 値 を 示 し て い る.計 算 の 精 度 は 塩 分 の 観 測 値 (図‑3)と. 計 算 値 を比 較 す る こ と に よ って 検 証 し た.蛇. 行 期,直 進 期 と も河 川 水 が 中 央 海 域 方 向 に流 貯 留 さ れ る た め に播 磨 灘,備 讃 瀬 戸 の 塩 分 が 低 下 す る瀬 戸 内海 特 有 の 塩 分 分 布 か 再 現 さ れ て い る..
(4) 994. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (a) Salinity. (a) Salinity. (b) Residual Current. (b) Residual Current. (c) Sea Level Height. 図‑6. (c) Sea Level Height. 蛇 行 期(1987年. 夏)の(a)塩. 位 の 計 算 結 果(15日. 直 進 期(1997年)に. 分 分 布,(b)残. 差 流,(c)水. 平 均). 図‑7. 直 進 期(1997年. 夏)の(a)塩. 位 の 計 算 結 果(15日. 蛇 行 期(1987年)に. 比 較 して 備 讃. 瀬 戸 中 央 の 狭 い海 域 に集 中 して 塩 分 が低 くな っ て い るの は,直 進 期 に 相 対 的 に 西 に 向 か う流 れ が 強 い(図‑6と. 分 分 布,(b)残. 差 流,(c)水. 平 均). トで 示 した.残 差 流 差 分 布 はCASE2で. 西 向 きの 流 れ の 強. さ に 合 わ せ て 濃 い 色 で 示 した. 図‑7(計 算 値)で は備 讃 瀬 戸 中央 の 約50kmの. 狭 い範 囲. 図‑7に 示 した 残 差 流 図 で は1997年 が1987年 に比 較 して 色. が低 塩 分 の海 域 に な って い る.直 進 期 で あ るCASE2に. が 濃 くな って い る)こ と,河 川 流 出量 が 多 い こ とが 考 え. い て 瀬 戸 内 海 全 域 で 西 向 きの 流 れ(残 差 流)が 強 くな る. お. られ る.備 讃 瀬 戸 で は1987年 に東 向 き の流 れ が 強 い分 布. こ とが わ か る.こ の 流 れ に よ り備 讃 瀬 戸 で 流 出 し た河 川. が 現 れ て い る が,1997年. 淡 水 は燧 灘 に 向 か っ て運 ば れ る た め,備 讃 瀬 戸 東 境 界 で. で は備 讃 瀬 戸 全 海 域 で 西 向 きの. 流 れ が 相 対 的 に 卓 越 して い る.な お,河 (備 讃 瀬 戸 の 中央 部),狭. 川水 流 出地 点. さ く部(播 磨 灘 と大 阪 湾 の境 界. CASE2の. 塩 分 が 高 くな っ て い る(図‑8).西. 境 界 でCASE. 2の 塩 分 が 高 くな って い るの は,(1)備 讃 瀬 戸 の 西 境 界 域. な ど)で 残 差 流 の流 向 が 逆 に な っ て お り,こ れ らの 海 域. は西 か らの 流 れ と東 か ら の流 れ が ぶ つ か る海 域 で あ り,. で は10km程. 蛇 行 期 の 流 れ と 直進 期 の 流 れ の差 が 顕 著 に現 れ る海 域 で. 度 の 小 規 模 な 循 環 流 が あ る こ とが わ か る.. (2) 境 界 水 位 変 動 に よ る塩 分 分 布 の 変 動 特 性. あ る こ と,(2)直 進 期 に は瀬 戸 内 海 の流 れ の特 性 で あ る東. 図‑6と 図‑7の 結 果 は河 川 流 量 や 境 界 水 位 を 含 めて 入 力. 向 き の 流 れ が 弱 く な る(ま た は弱 い西 向 き の流 れ が 形 成. 条 件 全 て が 異 な る こ とか ら境 界 水 位 変 動 に よ る塩 分 の分 布 特 性 を解 析 す る の が 難 しい.本 節 で は同 一 な 河 川 流 入 量 で 直 進 期 と蛇 行 期 の 数 値 計 算(表‑2)を. 行 って 瀬 戸 内. 海 で の 塩 分 分 布 に 及 ぼ す 境 界 水位 の 影 響 を 考 察 した.. さ れ る)た め に上 下 層 の 混 合 が 生 じ るた め で あ る. 備 讃 瀬 戸 中 央 部 で の 計 算 さ れ た 河 川 流 量 と塩 分 の 結 果 を図‑4に オ ー バ ー ラ ップ させ た.計 算 に お い て も各 湾 灘 で の塩 分 変 動 は河 川 流 出 の み で は な く境 界 水 位 の 影 響 を 強 く受 け る こ とが 示 さ れ て い る.. 表‑2. CASE1とCASE2の. 計算 条件. (3) 瀬 戸 内 海 に形 成 さ れ る水 面 形 の 特 性 瀬 戸 内 海 で は低 塩 分 化 す る燧 灘 〜 播 磨 灘 で 安 芸 灘 に比 較 して 水 位 が 約4cm〜7cm高 (図‑6,図‑7).こ. く な る 計 算 結 果 が 得 られ た. の 計 算 結 果 は 日比 野 ら(2007)が. 示 し. た 実 測 値 か ら導 出 さ れ た 瀬 戸 内海 の基 準 海 面 と 同様 の 傾 向 を示 して い る. 図‑7に 示 した黒 潮 直進 期 の 特 性 で あ る紀 伊 水 道 で の 水 図‑8はCASE1とCASE2の. 塩 分 差 と残 差 流(東 西 成 分). 位 が 高 い状 態(本 ケ ー ス で は両 水 道 の 水 位 差 約7cm)に. 差 の鉛 直 分 布 を示 して い る.塩 分 差 分 布 に お いてCASEl. も関 わ らず,伊 予 灘,安 芸 灘 で は水 位 上 昇 に 対 す る紀 伊. の塩 分 が高 い海 域 は灰 色,CASE2の. 水 道 水 位 の 影 響 は小 さ くな って い る.瀬 戸 内 海 で は西 か. 塩 分 が 高 い海域 は ドッ.
(5) 995. 瀬 戸 内海 の塩分 分布 に及 ぼす境 界水 位 の影響. 4.. お わ りに. 本 論 文 で は瀬 戸 内 海 の塩 分 分 布 に及 ぼす 境 界 水 位 の影 響 を 解 析 す るた め実 測 デ ー タか ら各 湾,灘 の水 質 分 布 特 性 を 検 討 し,数 値 計 算 に よ る境 界 水 位 と塩 分 分 布 の 関 係 に つ い て の数 値 実 験 を 行 っ た.以 下 に 得 られ た 結 論 を ま とめ る. (1) 瀬 戸 内 海 の 水 塊 特 性. 塩 分 は燧 灘 を境 界 と して 東 海. 域 で 低 く,西 海 域 で 高 い傾 向 が あ る.蛇 行 期(1987年) と直 進 期(1997年)の. 塩 分 分 布 を 比 較 す る と蛇 行 期 に は. 播 磨 灘 〜備 讃 瀬 戸 が 低 塩 分 の海 域 に な って い るが,直 進 期 で は備 讃 瀬 戸 〜 燧 灘 が 低 塩 分 の 海 域 とな って い る.こ 図‑8. CASE1とCASE2計 (上)残. 算 結 果 の 差(1997‑1987,8月. 差 流(下)(15日. の塩 分. れ は直 進 期 の 相 対 的 な紀 伊 水 道 で 高 い 水位 が 西 向 き の 流 れ を生 起 し中 央 海 域 へ 河 川 淡 水 輸 送 を 起 こす と考 え られ. 平 均). る.各 海 域 で の 塩 分 低 下 は海 域 に 流 入 す る 河 川 流 量 に 直 接 的 に 依 存 して い な い こ と か らわ か る.例 え ば 大 阪 湾 で は河 川 流 出 量 は多 く,流 出 に伴 った 塩 分 低 下 傾 向 が み ら れ る が,播 磨 灘 に お け る流 出量 に伴 う塩 分 低 下 量 よ り も 小 さ くな って い る. (2) 瀬 戸 内海 で の 塩 分 分 布 解 析3次 (ELCOM)を. 用 い て,8月(出. 元 数値 解析 モデ ル. 水 期)の 蛇 行 期 と非 蛇 行 期. の瀬 戸 内 海 全 域 で の 流 れ場 と塩 分 分 布 を 再 現 した.燧 灘 は西 海 域 か らの高 塩 分 水 塊 と東 海 域 か らの低 塩 分 水 塊 が (a) 西 海域. 図‑9. (b) 東海 域. 混 合 す る海 域 で あ り,東 西 を 分 け る海 域 で あ る こ とが 計. 水位 差 と密度 差 の関係(計 算結果). 算 に よ って も明 らか に さ れ た.東 西 海 域 か らの流 れ が ぶ つ か る燧 灘 周 辺 で 高 い水 面 勾 配 が生 じ,備 讃 瀬 戸 と の境 界 で 複 雑 な塩 分 分 布 を形 成 して い る.西 海 域 で の 水 位 は. ら の流 れ で東 か らの流 れ が ぶ つ か る安 芸 灘 〜 燧 灘 境 界 に. 主 に 豊 後 水 道 で の 水 位 の影 響 を 受 けて い る の に 対 して東. お い て 紀 伊 水 道 と豊 後 水 道 間 の 水 位 差 の1/2程 度 が 生 じ. 海 域 で は紀 伊 水 道 で の水 位 の影 響 だ け で は な く河 川 流 出 の 影 響 を 受 け て い る.す な わ ち2つ の 境 界 水 位 関 係 に依. て い る. 図‑9は CASE1お. 境 界 水 位 条 件 が 各 々 同 じで あ る(1)1987年 と. 存 し た流 れ が燧 灘 〜 備 讃 瀬 戸 の 低 塩 分 の範 囲 を 変 動 さ せ. よ び(2)1997年 とCASE2の. て い る こ と が わ か っ た.. 水 位 差 と表 層 と低 層. の平 均 密 度 差 の関 係 を 西 海 域 と東 海 域 に分 け て示 して い る.図 で は主 に河 川 流 出量 が 密 度 と水 位 分 布 に与 え る影 響 が 検 討 され る.西 海 域 で は 水 位 変 動 は10mm以. 上であ. る が 密 度 変 動 に依 存 して い な い.こ れ に 対 し,東 海 域 の 水 位 は密 度 変 化 に対 して 線 形 的 に変 動 して い る(密 度 変 動 に と る水 位 変 化 は+3.5mm/‑1kg/m3程. 度).河. 川流出. が起 こす 密 度 変 動 に 伴 っ た水 位 変 化 量 は低 塩 分 水 塊 の分 布 に従 って 形 成 され る 水 位 分 布 に比 較 して1オ ー ダ ー小 さ く な って い る.黒 潮 流 路 の 変 動 に 伴 っ て形 成 され る境 界 水 位 は瀬 戸 内 海 で の 流 れ方 向 を決 定 付 け る と と も に, 河 川 水 の滞 留 位 置 と量 に よ って 変 わ る密 度 分 布 に応 じた 水 位 変 動 が卓 越 して い る.. 参 考 文 献 日比 野 忠 史 ・浅 井 正 ・細 川 恭 史(2000): 瀬 戸 内 海 に お け る湾 ・ 灘 で の 水 質 の 季 節 変 動 特 性, 海 岸 工 学 論 文 集, 第47巻, pp.1036‑1040. 日比 野 忠 史 ・金 キ ョ ンへ ・越 智 達 路 ・水 野 雅 光(2007): 瀬戸 内 海 境 界 で の水 位 条 件 の 決 定 法, 海 岸 工 学 論 文 集, 第54巻, pp.971‑975. 宮 野 仁 ・日比 野 忠 史 ・中 山 恵 介 ・岡 田知 也 ・細 川 恭 史 ・浅 井 正 (2000): 内 湾 域 の 水 環 境 に 影 響 を 及 ぼ す物 理 的 要 因 に関 す る 考 察‑瀬 戸 内 海 総 合 水 質 調 査 デ ー タ に よ る 解 析‑, 港湾 技 術 研 究 所 報 告, 第39巻, 2号, pp.47‑72.. Hodges B.R., Imberger J., Saggio A., Winters K.B. (2000): Modelling basin-scale internal waves in a stratified lake, Limnology and Oceanography, Vol. 45, No.7, pp.1603-1620. Kyung-hoi Kim, Tadashi Hibino and Yasushi Matsunaga (2007): SEA LEVEL RELATION AT TWO OPEN SEA BOUN DARIES OF THE SETO INLAND SEA, Proceedings of the Fourth International Conference on Asian and Pacific Coasts, pp.744-757..
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