東京湾 における底層水塊 の流動 と千葉浚渫窪地 に与える影響
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(2) 1032. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008) け るDOプ. 3. 観 測 結 果 と 考 察. ロ フ ァ イ ル を 図‑4に 示 す.8/30は. で あ る が既 に貧 酸 素 水 塊 は 千 葉 側(N5)で. 青潮 発生 前. 湧 昇 して い た.. (1) 東 京 湾 の底 層 水 塊 の 挙 動 と 青 潮 の 発 生. これ は北 東 風 が8/29頃 か ら連 吹 し始 め た こ と に よ っ て. 8/14〜16(以 下8/15),8/27〜30(以. (図 一5(a)参照),表. の 縦 断 面 分 布 を そ れ ぞ れ 図‑2,3に. 下8/29)の 塩 分 ・DO 示 す(窪 地 周 辺 は水 平. 方 向 の ス ケ ー ル を 大 き く して 表 示 して い る).8/15は. 湾. 層 水 を エ ク マ ン輸 送 に よ り東 京 港 側. へ 輸 送 させ,底 層 水 が 千 葉 側 で 湧 昇 し始 め た もの と考 え られ る.し. か し,青 潮 発 生 時 の9/3で は,北 風 が 連 吹 し. 奥 か ら湾 口 に 向 う につ れ て 塩 分 濃 度 が上 昇 して お り,塩. て い る に も関 わ らず 千 葉 側 の貧 酸 素 水 塊 は下 が り,三 番. 分 濃 度 は全 体 的 に低 い 状 態 で あ っ た.そ れ に対 し,8/29. 瀬(N9)を. は 水 深 お よ そ10m以 深 で 塩 分 が33PSUと. な っ て お り,外. 洋 系 の 高 塩 分 水 塊 が 流 入 して い た.. 論 文 で はDOが2mg/L以. 水 塊 と定 義 す る)が 形 成 され て い た.対 中 央 部 の 中 層,お. 貧 酸素水 塊 がセ ッ. が 指 摘 す る よ う に 内部 ケ ル ビ ン波 に よ る貧 酸 素 水 塊 の 伝. 溶 存 酸 素 は8/15に 湾 中 央 部 の底 層 にDOが2mg/L以 貧 酸 素 水 塊(以 下,本. 中 心 と して 東 京 港 側(N1)へ. トア ップ して い た.こ れ は松 山 ら(1990)や 中辻 ら(1995). 下の. 下 を貧酸素. して,8/29は. 播 と考 え られ る. こ の よ うな 密 度 界 面 の 湧 昇 に は密 度 成 層 が 発 達 して い. 湾. る必 要 が あ り,中 辻 ら(1995)は 降 雨 や 強 い南 風 の連 吹 が. よ び 湾 奥 の底 層 部 に貧 酸 素 水 塊 が 形 成. そ の 役 割 を 果 た して い る と指 摘 して い る.し か し,羽 田. さ れ て い た.貧 酸 素 水 塊 が 底 層 で は な く中層 に形 成 され. で の8/29〜9/2の 積 算 降 雨 は2mmで. あ っ た ため,今. 回の. た理 由 と して,藤 原 ら(2000)は 外 洋 系 の 高 塩 分 水 塊 が 底. 場 合 で は 降 雨 の影 響 は弱 い と考 え られ る.9/2〜3に. 発生. 層 に進 入 して くる こ とで そ れ ま で 湾 中 央 部 の底 層 に 形 成. した 青 潮 の場 合 は,外 洋 水 の 侵 入 に よ る底 層 水 塊 の押 し. され て い た 貧 酸 素 水 塊 が 持 ち上 げ られ,高 塩 分 水 塊 と密. 上 げ が 密 度 成 層 の発 達 を さ らに 促 して い る.ま た,10/1. 度 躍 層 の 間 に押 し上 げ られ る現 象 を 指 摘 して い る.8/29. の青 潮 発 生 時 に も塩 分33PSUの. も外 洋 水 の 侵 入 に よ って,湾. ま で 侵 入 して い る様 子 が 観 測 され た.す. 中央 部 の 中 層 に貧 酸 素 水 塊. 外 洋 系 水 塊 が 湾 奥 部(N3) な わ ち,青 潮 の. が押 し上 げ られ,そ の一 部 は湾 口側 へ 流 出 した状 況 と な っ. 発 生 に は気 象 条 件 の 他 に,外 洋 水 の 侵 入 とい う外 的 要 因. て い る.. が 作 用 す る ケ ー ス が あ る こ とを示 して い る.. 一方. ,青 潮 発 生 前 後 で あ る8/30,9/3の 湾 奥 横 断 面 に お. 以 上 よ り,9/2〜3に. 発 生 した 青 潮 は次 の よ うな シ ナ リ. オ で あ った と考 え られ る.1)湾. 央部 の底層 に形成 され. て い た 貧 酸 素 水 塊 は少 な くと も8/27ま で に 侵 入 して き た 外 洋 水 に よ って 北 上 し,一 部 は湾 央 部 中 層 に押 し上 げ ら れ て 湾 口 側 へ 流 出 した.さ. らに外 洋 水 の 侵 入 は湾 央 部,. 湾 奥 部 に お い て水 深10m付 近 に 強 い 密 度 界 面 を 形 成 させ. (a)DO(mg/L). た.2)8/29か. らの 北 風 の 連 吹 は 表 層 水 を東 京 側 へ 輸 送. させ,下 層 で は底 層 水 塊 が 千 葉 側 で湧 昇 し始 め,青 潮 に 至 っ た.3)湧. 昇 して い た 密 度 界 面 は 内 部 ケ ル ビ ン波 に. よ って 東 京 港 側 へ と反 時計 回 り に伝 播 した. (b)Salinity(PSU) 図‑2. DO・. 塩 分 の 縦 断 面 分 布(8/14〜8/16). (a)8/30DO(mg/L) (a)DO(mg/L). (b)Salinity(PSU) 図‑3. DO・. 塩 分 の 縦 断 面 分 布(8/27〜8/30). (b)9/3DO(mg/L) 図‑4. DOの. 湾 奥 横 断 面 分 布(8/30,9/3).
(3) 1033. 東京 湾 にお ける底層 水塊 の流 動 と千 葉浚 渫 窪地 に与 え る影 響. (a) Windat Haneda. (b) Temp.(℃). (c) Sal.(PSU). (d) σt. (e) DO(mg/L). (f) T‑P(N8). 図‑5. 図‑6. 窪地 にお ける水 質 の時 空間変 動(点 線 は観 測 日を表 す). 窪 地 に お け る 水 質 鉛 直 プ ロ フ ァ イ ル の 変 動(8/30〜9/20).
(4) 1034. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). (2) 窪 地 内 の 水 質 構 造 と 海 水 交 換 窪 地 にお け る水 質 の 時 空 間変 動 を 図‑5に 示 す.窪 地 の 底 層 部 分 に は観 測 を 開 始 した8/15か ら11/21ま で 貧 酸 素 水 塊 が 形 成 さ れ て い た.11月. 末 で の 貧 酸 素 水 塊 の 解 消 は,. 気 温 低 下 に よ る季 節 的 な 鉛 直 混 合 が 発 生 した た め で あ る.. 図‑7. ボ ックスモデ ルの概 念図. 8/30〜9/20の 水 質 の 鉛 直 プ ロ フ ァ イ ル を 図‑6に 示 す. 青 潮 が 発 生 した9/3は8/30と 比 較 して 水 深 お よ そ16m以 浅 で は高 塩 分 ・低 水 温 化 して お り,DOも 貧 酸 素 化 して いた.こ. 表 層1m付. 近 まで. れ は,表 層 付 近 ま で 貧 酸 素 水 塊 が. 湧 昇 し青 潮 に 至 っ た こ とを 表 して い る.し か しな が ら, 水 深16m以 深 で は 塩 分 ・水 温 の変 化 は な か った.よ. って,. 青 潮 発 生 時 で も窪 地 の底 層 水 塊 は停 滞 した ま まで あ り, 図‑8. 9/3の 青 潮 に 寄 与 しな か った こ と を示 して い る. そ の 後 の9/20で は 窪 地 の底 層 まで 塩 分 が 低 くな り,水. 推 定 され た9/20のDOプ ロフ ァイル. は最 深 部 の 値 を 用 い て お り,9/20の. 表 層DOは. 既知 と し. 温 は 高 くな っ た.こ れ は台 風9号 が9/6に 東 京 湾 へ 来 襲 し,. た.9/20の. 窪 地 内 も鉛 直 混 合 され た こ とに よ る.こ の と きの 鉛 直 混. ら9/20のDO変. 合 を1次 元 の ボ ッ ク ス モ デ ル で 考 え る.浚 渫 窪 地 の 水 柱. 9/20で の 水 深15mのDO推. を鉛 直方 向 に ボ ック ス で 区 切 る(図‑7).そ. 台 風9号 の撹 乱 は窪 地 底 層 の 貧 酸 素 水 塊 を 解 消 す る ほ ど. の と きの ボ ッ. ク ス 内 の 濃 度 変 化 を 次 式 で 表 す.. 推 定 値 は実 測 値 と ほ ぼ一 致 して お り,9/3か 化 は 鉛 直 混 合 が 支 配 的 で あ った と い え る. 定 値 は1.25mg/Lで. あ る こ とか ら,. 大 き い鉛 直 混 合 で は な か った. 9/20〜10/1の 水 質 鉛 直 プ ロ フ ァ イ ル を 図‑9に 示 す. 9/20か ら9/27に か け て は窪 地 底 層 で 水 温 が 上 昇 し,水 質. (1). が 変 化 した こ とか ら,窪 地 全 体 の 水 塊 が新 しく流 入 して き た水 塊 と交 換 さ れ て い る.そ. こ こ で,△Vは. ボ ック ス 体 積,△tは. ク ス 内 の 濃 度,Qは 字 は時 間,下. 時 間 間 隔,Cは. 10/1で も,塩 分 ・水 温 が 変 わ って お り,窪 地 の 全 水 塊 が 交 換 され た こ とが 分 か る.10/1の 窪 地 底 層 水 塊 と他 の観. の 添 え 字 は位 置 を 表 す.. ら計 算 し た(図‑8).た. 潮 が 発 生 した. ボ ック ス 間 の流 量 で あ り,上 の添 え. 9/3と9/20の 塩 分 変 化 か ら,式(1)を の 流 量Qを 求 め た.そ. の 後,青. ボッ. 測 点 と比 較 した と こ ろ,9/27のN2,N3の 用 いて ボ ックス間. のQを も と に,9/20のDOを. 式(1)か. だ し,9/3で 深 さが 足 り な い 部 分. 図‑9. 図‑10. 水 温 が 一 致 して い た.よ. っ て,外 洋 系 水 塊 に押 し上 げ ら. れ て北 上 した荒 川 河 口 沖 の 底 層 水 塊 が 窪 地 に流 入 した こ と が 分 か る.9/27のN2,N3の. 底層 は貧酸 素水 塊 であ っ. 窪 地 に お け る水 質 鉛 直 プ ロ フ ァ イ ル の 変 動(9/20〜10/1). 窪 地 で8/30と9/3に. 底 層 と塩 分 ・. 観 測 さ れ た 塩 分 の 極 小 層(8/30の. 濁 度 は 下 軸,9/3は. 上 軸).
(5) 東 京 湾 にお ける底層 水塊 の流動 と千 葉浚 渫窪 地 に与 え る影 響. 1035. た か ら,窪 地 底 層 も貧 酸 素 状 態 は継 続 され た.ま た,窪. る.貯 水 池 で は,こ. 地 底 層 の 全 リ ン濃 度 も10/23に 大 幅 に 低 下 した(図‑5).. 測 され て い る(道 奥 ら,1997).た. そ れ ま で,窪 地 底 層 に 停 滞 して い た 高 濃 度 の栄 養 塩 が 押. 度 差 は250mg/L相. し出 さ れ て 窪 地 外 に 流 出 した も の と推 察 され る.. 必 要 と な って し ま う.濁 度 は あ ま り検 出 さ れ て い な い が,. 9/27と10/1の 現 象 は9/3の 青 潮 と同 様 に 高 塩 分 の水 塊 が 湾 内 に 侵 入 し,さ らに 北 風 が 卓 越 した こ とか ら,比 較 的 高 塩 分 の 水 塊 が 窪 地 に流 入 した も の と考 え ら れ る.9/3 の状 況 と異 な る こ と は窪 地 底 層 部 の 水 塊 が 新 た に 流 入 し て き た 水 塊 に押 し出 され て い る こ とで あ る.窪 地 の 底 層. の よ うな 現 象 は水 温 逆 転 層 と して観 だ し,塩 分 極 小 層 の 密. 当 で あ り,非 常 に高 濃 度 の溶 存 物 質 が. SSに よ る密 度 増 加 の 影 響 も考 え ら れ る.今 後,採. 水を. 行 って 塩 分 極 小 層 の水 質 を調 べ る予 定 で あ る. 4. お わ り に 本 研 究 で は東 京 湾 の 水 質 調 査 を2007年8月 か ら12月 ま. 水 塊 が 押 し出 さ れ た 理 由 は流 入 して くる水 塊 よ り も密 度. で 実 施 し,東 京 湾 の底 層 水 塊 の 挙 動 と青 潮 の 発 生,お. が 軽 か っ た た め で あ り,密 度 が軽 くな っ た理 由 は台 風 に. び それ らが浚 渫 窪 地 に与 え る影 響 な ど を調 べ た.本 研 究. よ. よ る鉛 直 混 合 が 発 生 し た た め で あ る.台 風 の来 襲 に よ っ. で 得 られ た知 見 は 以 下 の 通 りで あ る.(1)外. 洋 水 の湾 内. て,結 果 的 に窪 地 の 底 層 水 塊 が流 出 しやす くな って い る.. 侵 入 は湾 奥 部 の 密 度 成 層 を 発 達 させ るた め に,青 潮 が 発. 佐 々 木 ら(1996)は 窪 地 水 塊 が 押 し出 され て 湧 昇 す る こ と. 生 しや す い状 況 を 作 り 出 す.9/2〜3に. で,青 潮 の規 模 が 拡 大 す る ことを 指 摘 して い る.し た が っ. 洋 水 の侵 入 とそ の後 の北 風 の 連 吹 に よ る もの と推 測 され. 発 生 した 青 潮 は 外. て,台 風 に よ る撹 乱 が そ の後 発 生 す る青 潮 の規 模 を 大 き. た.(2)窪. く して い る こ と も可 能 性 と して考 え られ る.. 合 は青 潮 発 生 時 で も停 滞 した ま ま とな り,青 潮 に寄 与 し. 2007年 に発 生 した 青 潮 と窪 地 の 底 層 水 塊 の 関 係 を ま と め る と以 下 の よ う に な る.1)8月. 中 旬 以 前 に窪 地 に低 水. 地 の 底 層 水 塊 が 高 密 度(低 水 温 ・高 塩 分)の 場. な い.(3)台. 風 が 発 生 して も窪 地 全 層 が 混 合 し な い場 合. は,そ の後 に 発 生 す る 青 潮 時 に底 層 水 塊 が 交 換 さ れ や す. 温 ・高 塩 分 水 塊(水 塊Aと 呼 ぶ)が 流 入 した.2)9/2〜3に. くな る.(4)台. 青 潮 と な った が,水. 川 河 口 沖 の底 層 水 塊 で あ っ た.(5)窪. 塊Aの 密 度 が 重 い の で 停 滞 し,水 塊. Aは 青 潮 に 寄 与 しな か った.3)台. 風9号 が 来 襲 して 窪 地. 風 後 に窪 地 底 層 へ 流 入 して きた 水 塊 は荒 地 の密 度 界 面 付 近. で 塩 分 が極 小 と な る層 が 観 測 さ れ た.. の底 層 も鉛 直 混 合 が 発 生 し,密 度 が 低 下 した 水 塊 と な っ た(水 塊B).た. だ し,窪 地 底 層 の 混 合 度 合 は小 さ く,貧. 酸 素 状 態 は維 持 され た.4)水. 塊Bの 密 度 は軽 い の で,高. 謝 辞:港. 湾 空 港 技 術 研 究 所 の井 上 主 任 研 究 官 に水 質 分 析. につ い て ご協 力 を頂 き,有 益 な助 言 も頂 い た.. い 密 度 の水 塊 が 窪 地 ま で到 達 した と き に水 塊 は交 換 さ れ た.し か し,流 入 して き た水 塊 も荒 川 河 口沖 底 層 の貧 酸 素 水 塊 で あ る か ら貧 酸 素 状 態 は 継 続 され た.5)11月. 末. に 季 節 的 な鉛 直 循 環 の発 生 に よ って 貧 酸 素 状 態 は解 消 さ れ た. (3) 浚 渫 窪 地 内 の 塩 分 極 小 層 今 回 の観 測 で 得 られ た一 つ の 興 味 深 い事 項 と して,窪 地 内 で 塩 分 が 一 時 的 に 低 くな る層 が 観 測 さ れ た.図‑10 は8/30と9/3の 観 測 結 果 で あ る(水 深10〜15m部 は水 深12.7m付 近,9/3は. 分).8/30. 水 深12m付 近 に上 下 の塩 分 よ り. 0.5PSU程 度 低 い層 が 観 測 さ れ た(図‑10の 矢 印).層 と も に0.5m程 度 で あ った.こ. 厚 は. れ を仮 に塩 分 極 小 層 と 名. 付 け る.水 温 と塩 分 よ り現 場 密 度 σtを計 算 す る と,塩 分 極 小 層 は 上 下 層 よ り σtが逆 転 して い る.濁 度 に関 し て は値 が振 動 して い る た め 判 断 が 難 しい もの の 目立 って 高 い濁 度 が そ の 層 で観 測 され る こ とは な か っ た.ま た, 船 上 か ら観 測 を 行 って い るた め に船 の 動 揺 に よ って計 測 機 が 上 下 して い る が,塩 分 極 小 層 の周 辺 水 深 に塩 分 の 低 い水 塊 はな く,船 の動 揺 に よ る影 響 と は考 え られ な い. この 塩 分 極 小 層 の形 成 要 因 は定 か で は な いが,一. つの. 仮 説 と して,底 質 か ら高 濃 度 に鉄 ・マ ンガ ンや栄 養 塩 が 溶 解 す る こ とで 密 度 の 重 い水 塊 とな った こ と が考 え られ. 参. 考. 文. 献. 五 明美智男 ・佐 々木淳 ・磯部雅 彦 (1998): 東京湾湾 奥の凌渫 窪 地 にお ける湧昇現 象の現地 観測, 海岸工学 論文集, 第45巻, pp.981‑985. 佐 々木淳 ・磯部 雅彦 ・渡辺晃 ・五明美 智男 (1996): 東京湾 にお け る青潮 の発生規 模 に関 す る考察, 海岸工 学論文 集, 第43 巻, pp.1111‑1115. 佐 々木淳 (1997): 東京湾 湾奥水塊 の湧昇現 象 と青潮 へ の影 響, 海 岸工学論文集, 第44巻, pp.1101‑1105. 佐 々木淳 ・川 本慎哉 ・吉本侑 矢 ・石井 光廣 ・柿 野純 (2007): 東 京湾 の青 潮 に及 ぼす平場 と窪地水 塊 の影響 評価, 海岸工 学 論 文集, 第54巻, pp.1041‑1045. 千葉 県水産総合研 究セ ンター(2007): 貧酸素水塊速 報. 中辻 啓二 ・尹鐘星 ・湯浅泰三 ・村岡浩 爾 (1995): 東 京湾 にお け る吹送 密度流 と青潮発生 機構 との関連 性, 海岸 工学論 文集, 第42巻, pp.1066‑1070. 藤原 建紀 ・高橋鉄哉 ・山 田佳 昭 ・兼 子昭夫 (2000): 東京湾 の貧 酸素水塊 に外洋 の海 況変動が及 ぼす影響, 海 の研究, Vol.9, pp.303‑313. 松 山優治 ・当麻一良 ・大脇厚 (1990): 東 京湾 の湧昇 に関 す る数 値実験, 沿 岸海洋研究 ノー ト, 第28巻, pp.63‑74. 道 奥 康治 ・神 田徹 ・伊藤 達平 ・西 川孝 晴 ・石 川勝 久 ・東 野誠 (1997): 底部 に逆転 水温層 を有す る部 分循環 貯水池 の水質 構成 に関す る研 究, 土木学会論 文集, No.572/II‑40,pp.33‑48. 八 木宏 ・内山雄介 ・鯉渕 幸生 ・日向博文 ・宮崎早 苗 ・灘 岡和夫 (1997): 東 京湾湾 奥部 におけ る成層 形成期 の水環境 特性 に 関す る現 地観測, 海岸工 学論文集, 第44巻, pp.1076‑1080..
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