博 士 （ 水 産 学 ） 清 水 学
学位論文題名
冬季の噴火湾周辺海域における海況と スケトウダラ卵輸送過程に関する研究
学位論文内容の要旨
【緒言】
噴火 湾周辺 海域 にはわ が国 の沿岸 漁業 を支える重要な魚種であるスケトウ ダラ（Theragra chalcogramma) の漁場が形成され、その年間漁獲量は4 〜11 万ト ンに も達している。漁獲対象となるスケトウダラは、例年10 〜 3 月までの期 間に 噴火湾沖の陸棚域ヘ産卵のために来遊した4 才以上の産卵親魚が大部分 を占めている。卵・仔魚は遊泳カに乏しいため、産卵海域である陸棚域から 噴火湾内の流れ場に大きく影響されながら、成育場（主として噴火湾内）＾と 輸送されている。従って、噴火湾周辺の流れ場の年による違いが卵の輸送量、
しいては資源量の経年変化に直接影響を与えている可能性が推測される。今 後スケトウダラ資源量変動の予測を行なうためにも、まず産卵期における本 海域の物理的な海洋環境を支配する物理素過程を十分把握し、理解しておく ことが重要であると考える。
噴火湾周辺海域における過去の研究は主に水温・塩分値の資料を用いた水
塊分析の手法から沿岸親潮流入に伴う水塊交替が議論されてきた。本論文で
注目するスケトウダラ卵の輸送過程を把握する際、このような既存の観測資
料だけでは流れ場の情報を十分に得ることはできない。なぜならば、まず時
間スケールの問題が挙げられる。冬季における本海域の海洋調査は1 〜 2 ケ月
毎という観測間隔で行なわれ、卵から仔魚に至る数週間の時間経過を調べる
のには非常に粗い観測資料である。そして、二っめに空間スケールの問題が
ある。噴火湾内の観測点は多いときで10 点程度、湾口沖の陸棚上の海洋観測
点 は数 点 しか な く、 陸 棚域 か ら湾 内 に至 る 海洋 構 造の 情 報 が大 き く欠 け てい る 。ま た 、冬 季 にお け る流 れ の直 接 観測 は 、残 念 なが ら ほ とん ど 行な わ れて い ない 。 そこ で 、本 研 究で は 上記 の 海洋 観 測資 料 の欠 点 を 補う た めに 数 値モ デ ルを 併 用し 、 更に 沿 岸親 潮 の流 動 構造 を 捉え る ため の 集 中観 測 から 、 本海 域 にお け る物 理 素過 程 を明 ら かに し 、そ し てス ケ トウ ダ ラ 卵輸 送 過程 の 時空 間 変 化 の 詳 細 を 調 べ る こ と を 目 的 と し た 。
本 研究 で は、 冬 季の 噴 火湾 周 辺海 域 で卓 越 して い ると 考 え られ る 吹送 流 ・海 面 冷却 に 伴っ た 密度 流 ・沿 岸 親潮 の 各物 理 素過 程 につ い て 、海 洋 観測 と 数値 モ デル 計 算と の 比較 を 行な い 、各 流 動場 の カ学 構 造及 び 時 空間 変 化に つ いて 記 述し た 。な お 、冬 季 の噴 火 湾周 辺 海域 は 、例 年 2 〜 3 月 に流 入 して く る沿 岸 親 潮に よ って 水 塊構 造 が大 き く変 化 する こ とか ら 、沿 岸 親 潮流 入 前と 後 の海 況 に 分 け て 、 以 下 に 本 研 究 の 成 果 に つ い て そ の 概 要 を 記 す 。
【 冬 季 の 噴 火 湾 周 辺 海 域 に お け る 物 理 環 境 】 沿岸 親 潮流 入 前の海況
冬 季 に 卓 越 す る 北 西 季 節 風 に よ っ て 励 起 さ れ る 吹 送 流 は 、 噴 火 湾 内に 時 計 廻 り と反 時 計廻 り の渦 対 を形 成 する 。 こ の湾 内 の渦 対 は、 浅 い沿 岸 域の 風 応 カ と 海底 摩 擦カ が 主に バ ラン ス した 境 界 流と 湾 中央 部 の風 応 カと 湾 内外 の 圧 力 勾 配カ が 主に バ ラン ス した 補 償流 か ら 成る 。 また 、 冬季 の 強い 海 面冷 却 に よ り 湾内 と 湾外 の 貯熱 量 の違 い によ っ て 噴火 湾 湾口 部 には 水 温フ ロ ント が 形 成 さ れて い る。 モ デル 計 算で は 、こ の 水 温フ ロ ント を 挟ん だ 湾内 と 湾外 と の 間で密度差が生じ、噴火湾湾口部では流速値5 〜 10cm 、・ヨ−1 程度の弱い密度流 が 発 生す る 。し か し、 こ の密 度 流に 伴 い 形成 さ れた 水 温フ ロ ント は 上述 の 季 節風 による流速 値15 〜 30ctm ． s ―1 の吹送流 の影響を受 け易く、水平的にも鉛直 的 に もそ の フロ ン ト構 造 及び 形 成位 置 を 大き く 変化 さ せら れ るこ と がわ か っ た 。 以上 の 結果 か ら、 沿 岸親 潮 流入 前 の 噴火 湾 周辺 海 域の 流 れ場 に は、 主 と し て 季節 風 によ って励起さ れる吹送流 が支配的で あると考え られる。そ こで、
卓 越 する 吹 送流 に よっ て 湾内 に 輸送 さ れ たス ケ トウ ダ ラ卵 の 平均 滞 留時 間 （ 卵 が 湾内 に 留ま る こと の でき る 代表 的 な 時間 ス ケー ル ）を 計 算す る と、 約 40 日であることがわかった。
― 1098 ―
沿岸親潮流入後の海況
1996 年 3 月 に CTD と ADCP を用 い た集 中観 測 を行 な い、 沿 岸親 潮は日 高湾の 陸棚斜面上に捕捉され、海底近傍においても約10cm ．s ―1 の流速値を持った順 圧的な流れであることがわかった。さらに、流入流出を考慮した診断モデル 計算を行ない、沿岸親潮の流量は0.4 〜0.5sv 程度と推測された。このように 陸棚斜面上に主流域をもち南下する沿岸親潮は、噴火湾内ヘ直接流入してい るようにはみえず、湾内への流入流速は5cm ．s −1 以下の非常に微弱なもので あった。゛
【噴火湾周辺海域におけるスケトウダラ卵輸送過程】
沿岸親潮流入前の卵輸送過程
湾 口部陸棚域で産 卵されたモデ ル卵粒子は、 湾中央部から 湾口部にかけて 形成される渦対の風向とは逆向きの流れに従って湾内に侵入し、湾中央を真 つ直ぐ湾奥に達した後、渦対に取り込まれて次第に分散していく。そして、陸 棚 域から湾内ヘ輸 送される卵は 、湾口南部陸棚上の約80m 等深線に沿った比 較 的 狭 い 海 域 に 産 卵 さ れ た も の で あ る こ と が 推 測 さ れ た 。 沿岸親潮流入後の卵輸送過程
沿 岸親潮は陸棚斜 面上に捕捉さ れた流れであ ることから、 陸棚上で産卵さ れた卵の多くは成育場の噴火湾に輸送されず、津軽海峡の沖合い域へと流さ れてしまう。モデル計算は、沿岸親潮流入後においても、北西風の季節風に よる吹送流が産卵場から成育場への卵輸送に重要な役割を果たすことを示し た。さらに沿岸親潮の存在によって、浅い陸棚上の吹送流と沖合いの沿岸親 潮流の間に流れの弱い海域が形成され、噴火湾内だけでなく湾口部北側の陸 棚 上 に も 卵 が 広 く 分 散 さ せ ら れ る こ と が 示 唆 さ れ た 。 ス ケトウダラ初期 生残率の経年 変化
過去21 年間 の海洋及び気 象観測資料の 解析より、スケ トウダラの初期生残
率の指標と考えたL/A( 年級群量／産卵親魚量）の経年変化を最もよく説明でき
る物理 的な環境要因は 、冬季卓越する3 月の北西風の経年変化であることが
示唆さ れた。そこで、 沿岸親潮と3 月の北西風を強制カとしたモデル計算を
行なぃ、スケトウダラ卵輸送パターンの経年変化を調べた。その結果、L/A の 大きな値を示す1980 年は北西季節風が特に強い年であり、この風により励起 された吹送流によって、スケトウダラ卵及び仔魚は効率良く成育場である噴 火湾内と湾口部の陸棚域へと輸送された。逆に、L/A が小さな値を示す1978 年と1985 年は季節風が比較的弱い年であり、成育場ヘ輸送される卵及び仔魚 も少ない結果となった。加えて、L/A の大きい値を示した1980 年は、その前 後の年と比べて沿岸親潮の本海域への流入時期が遅く4 月であり、噴火湾内 の水温値が比較的高い年であった。
【まとめ】
これまで、噴火湾周辺海域のスケトウダラ卵輸送に係わる物理的な環境要 因として、水塊交替から判断される沿岸親潮のみが注目され、沿岸親潮に伴 う流れによって産卵場から成育場ヘ輸送されると考えられてきた。しかし、
本研究で行なった噴火湾及び陸棚上の集中観測と数値モデル計算から、沿岸
親潮の流れは陸棚上で産卵された卵を噴火湾沖合い域ヘ輸送し、湾内への流
れは冬〜春季に卓越する北西風によって励起された吹送流が支配的であるこ
とが示唆された。このことから、産卵場から成育場へのスケトウダラ卵の輸
送過程においては沿岸親潮の存在よりも、むしろ北西風によって励起される
吹送流が重要な役割を果たしていることが推測される。ただし、沿岸親潮と
吹送流との相乗効果によって、卵および仔魚は噴火湾内だけでなく日高湾の
岸沿いの陸棚域にも輸送され、この陸棚域も成育場として重要となる可能性
が示唆された。それ故、今後は噴火湾だけでなく陸棚域をも含めた卵仔稚分
布調査及び海洋観測が必要と考える。本研究では卵輸送過程にのみ注目した
が、資源量変動予測のためには卵輸送後の餌環境や捕食圧などの生態学的な
環境要因を調べていかなければならないと考える。
学位論文審査の要旨 主査
副査 副査 副査
教 授 教 授 助 教 授 助 教 授
大 谷 清 隆 岸 道 郎 磯 田 豊 中 谷 敏 邦
、 学位 論 文 題名
冬 季の 噴 火 湾周 辺 海 域に お ける 海況と ス ケト ウ ダ ラ卵 輸 送 過程 に 関す る研究
北海逝Iy*j)4f瑚5に他lttする心l亅11｜｜｜『から襟裳riiii]こ至る海域は沿J・毒漁業のm要資源 で あ る ス ケ ト ウ ダ ラ の 漁 場 と し て 知1ら れ て い る が 、 特 にI蛾 火iJl d辺 海 域 と1虹 火 湾 山 は 産 卵 場 お よ び 孵 化 後 の 稚ff魚 の 生 育 場 と し て 亜 要 な 存 在 で あ る こ と が 指 摘 さ れ て い る 。 ス ケ ト ウ ダ ラ の 親 魚 は11)Jか ら3Jの 期 ｜ ‖Jに 噴 火 湾 冂 近 く の 犬 隴 棚 斜 i・rIiに 軒 ） う 海 域 で 産 卵 す る が 、 受 精 後 発 生 段 階 の 進 ん だ 卵 は 噴 火 湾 内 に 多 く 分 布 し 、 孵 化 後 の 稚fr魚 も 湾 内 に 初 夏 ま で 滞 イ ・I三 し て い る 。 し た が っ て 、 当 海 域 に は 湾 外 か ら 湾 山 に 受 粃 後 の 浮 遊 卵 を 輸 送 す る 物 理 機 榊 が あ る も の と 考 え ら れ る が 、 こ の 期
‖IIJの 流 動 場 の 弾 翁 ‖ と 流 動 を 生 起 す る 要 因 に つ い て は 不 明 な ま ま に 魁 か れ て い た 。 ホ 匆 f究 は ス ケ ト ウ ダ ラ のm生 産 過 程 に お け る 卵 稚 仔 の 初 期 生 残 に 関 す る 海 水 の 流 動 に エn，¥l¥をirtい て 、 数flI'iモ デ ル 計 算 の 于 法 を 用 い て 研 究 し た も の で あ る 。 ホ ゅf究 で は ま ず 既 往 の 海 洋 構 造 に 関 す る 知 見 と 対 象 海 域 の 海 洋 観 測 結 果 か ら 当 該 海 域 の 数fl虹 モ デ ル を 作 り ， 産 卵 場 で あ る 大 陸 棚 斜 而 海 域 か ら 孵 化 ・ 育 成 場 で あ るI盤 火 湾Iへ 卵 を 輸 送 す る 海 水 流 動 場 と 流 勁 を 坐 じ る 要 因 に つ い て 解 析 し た 。 つ い で ， 既 に 愀0fさ れ て い るI質 火 湾 海 域 の ス ケ ト ウ ダ ラ 卵 の 発 生 段 階 ご と の 分 祢 に 適 合 す る 愉 送 モ デ ル を 作 り 、 湾 外 か ら 愉 送 さ れ る 卵 の 愉 送 過 程 に お け る こ の 期1刊 に ！ ：t越 す る 北 門 蚕 節 風 の 効 果 をI川 ら か に し た 。 数f｜nモ デ ル 解 析 は 冬 期1蝦 火 湾 水 が 滞 在 し て い る 期lllUと こ の 時 期 に 進 行 す る 親 湖 系 水 と の 水 塊 交 替 後 の 海 洋 椛 造 に つ い て ォrっている。ホ研究 で褂られた結果は以下の通 りである。
1） ま ず1噴 火 湾 海 域 の 海 底 地 形 を 取 り 入 れ た 水 平2次 元 数 値 モ デ ル を 作 り 、 産 卵 期 に1・ ；t越 す る 北 西 季 節 風 の 効 果 を 計 算 し た 。 そ の 結 果 、 北 襾 風 に よ っ て 湾 内 北 側 にiK，fl． 回 り 、i側 に 反113オ ｜ ． 回 り の1対 の 渦 流 が 発 生 し 、 こ れ に よ り 風 向 と 反 対 向 き の 湾 外 か ら 湾 奥 にlIか う 流 れ が 湾 巾 火 部 に 出 来 る こ と を 示 し 、 流 速 計 に よ る 測 流 鮎 来 をiば 覡 し た 。 こ の 渦 対 は 湾 山 の 浅 い 軒lJt2に 形 成 さ れ る 境 界 流 の 和B償 流 と し
て ニIこじるとの解釈を新たに 示した。
2） つ い で 冷 即 期 の 海ini冷 即 に よ る 湾 内 外 の 海 水 の 衛 度 変 化 に 伴 う 密 度 流 と さ ら に 北 パ 風 の 外 カ を 加 Iえ た 場 介 に つ い て3次 元6Mモ デ ル を 作 り 計 算 し た 。 海lfi冷 即 の み を 外 カ と し た 場 合 、 湾l・ ・ ．I； 鄒 に 湾Hを 斜 め に 横 切 る フ 口 ン ト が 形 成 さ れ 、 湾 H部 亅 ヒ 側 衷J襾 か ら 流 人 し 、 南 側 底J襾 か ら 流mす る 皋IIf果 が 得 ら れ た が 流 速mnは 測 流 結 果 よ り 小 さ く 底Mの フ 口 ン ト 形 状 も 観 測 結 果 を1ば 胤 し て い な か っ た 。 そ こ で こ れ に 北 灯 風 を 外 カ と し て っ け)JIIえ さ ら に オI‑Oを 行 っ た 結 果 、 観 測 他 とI同 程 度 の 流 迷fii'Lが がi廿 ら れ 、‑ヒ 西 風 が 生 起 す る 流 動 場 がIlnc火 湾 の 海 水 交 換 に 主 要 な 働 き を し て いることを示した。
3） お し ょ ろ 丸 搭II琵 のADCPとCTDを 川 い てlln火 め 海 域 の 沿J仁 胤 潮 の 流 勁 を 観 測 し 、 河1岸 親 潮 が 火 陸 棚 斜in l｜ こ 河1っ て 流 れ るB′F的 流 れ で あ る こ と を1弸 ら か に し 、 こ れ に 从 づ ぃ て 3次 ンC9刷 の 流 況 診 断 モ デ ル に モ デ ル 境 界 か ら の 流HI人 条PIニ を 如Iえ て ォ1． 鎗 を そ ′ っ た 。 軒 ｝ 岸 親 湖 の 流fn人 流 嚴 を0．45svと し た と き 計 鎗 結 果 はADCPに よ る 測流結栄を良く1ば胤し，汀tJ；！親潮の流勁構造を叫 らかにした。
4） そ れ ぞ れ の 流 勁 モ デ ル に ， 輸 送 過ア ｜ ！で 卵発 ±｜ ．： が進 むこ とを 考慮 し たモ デル 粒
・rを 産 卵 海 域 に 投 人 し 、 発 ′Iこ 段 階 別 の モ デ ル 粒rの 輸 送 経 路 と 分 巾 を ；fI． 舛 し た 。 い づ れ の モ デ ル オ ｜ 鎗 に お い て も 、 北 ば 風 がl火 い て い る 条 們 ： 下 で 湾 外 の 産 卵 場 か ら ガ 成 場 で あ る1噴 火 湾 内 に 卵 が 効 果 『r、Jに 輸 送 さ れ 、 允 ′ ．L段 階 別 の 空 川 分 巾 も 観 測 結 果 を良く11 現した。
5）I蝦火湾海域のイIミ級別スケトウダラ漁t獲爪の統｜fI・fl｜ （から求めた各イ｜ミ級7眦りflt残 比 と 北 西 風 の 風 応 カ の 統 計 イIdと を 比 較 し ，3門 に 北 幽 風 がI・ft越 し 、 霜1岸 胤 潮 の 流 人 が 迎 か っ た1980jIミ 級 群 の 如1人 皿 が そ の 後 の 資 源 を 維 持 し た こ と に つ い て 、1q 生 産 過 程 の 初 期 ±Iニ 残 に 関 わ る 季 節 風 に よ っ て ′ ―I三 起 さ れ る 流 勁 場 の 変 化 がm要 な 要 素 になっていることを示した 。
以 ，1： の 結 果 は 尖 測 素Ili栄 の 乏 し い 当 該 海 域 の 流 勁 場 と こ れ を 生 起 す る 要 凶 に 付 い て 新 た な 成 果 を 捉fnし た も の で あ り 、 か つ ス ケ ト ウ グ ラ 資 源 の ・11j！I三 産 過 程 に お け る 初 期 生 残 に 凶 わ る 流 勁 場 と 気 象 変 勁 の 物 理 過 程 のm要 ゼl． 三 を 示 し た も の で あ る 。
こ の 研 究 成 県 は 現 イl三GLOBEC（Globa10ceanEcoSyStemDynamiCS） 研 究 と し て 各 ｜qで 進 め ら れ て い る ， 夂 （ 候 変 動 と 海71q！ 物 資 源 の 応 答 を 主 題 と す る 研 究 の 発 展 に ユIt献 す る 成 栄 で あ る とI評 価 し、 審 かエ ユ・ ．Ildは 参考 論文9縦 を付 けて 捉 むI．jさ れ た ホ 論 文 を 鱒 ：L（ 水 産 学 ） の 学 他 に 紅f当 す る 内 容 を も っ も の で あ る と ｀ 阿 断 し た 。
