二台同時自由落下曳航観測手法を用いたマルチスケール混合現象とその影響に関する研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01965
• 研究機関: 東京海洋大学
• 研究代表者: 長井 健容 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (90452044)
• 研究分担者: 長谷川 大介 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, 主任研究員 (10624728) ; 山崎 秀勝 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80260537) ; 井上 龍一郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 主任研究員 (80624022)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 自由落下曳航 / 二台準同時 / 乱流観測 / 生物化学センサー / 断面観測 / 高解像度

研究実績の概要

海洋はメソスケール(数100km)の渦で埋め尽くされ、その渦の周りではサブメソスケール(数100m-数km)の流動が海水の攪拌や混合に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。また、近年の理論的な研究や、研究代表者らの高解像度乱流観測によって、サブメソスケールの流動が、マイクロスケールの乱流現象と密接に関わっていることが明らかとなりつつある。しかし、このマルチスケールで発生する混合現象が、水塊変質や栄養塩供給などに及ぼす影響は、フロント構造と乱流を数値モデルで同時に解像することが未だ困難であり、且つ現場で乱流と生物化学的要素の観測を、サブメソスケールを解像しながら実施することが困難であるため、未だ不明瞭である。そこで本研究では、サブメソスケールのフロント流動・熱塩構造、乱流微細構造や栄養塩などの生物化学的要素を同時に水平解像度1km程度で観測する手法を確立し、サブメソスケール現象によって発生した乱流混合の影響を明らかとすることを目的とした、現場観測を主体とした研究を実施している。今年度は、2018年6月および11月に鹿児島大学かごしま丸において、自由落下曳航式乱流観測装置と並行した自由落下曳航式生物化学センサー観測装置を用いた実験を実施した結果の一部をGoephysical Research Lettersに掲載した。また、2019年7月には台湾東方沖における自由落下曳航式現場観測を実施した。さらに同月後半には白鳳丸、9月には新青丸、11月にはかごしま丸における自由落下曳航式二台同時現場観測を実施した。また、硝酸塩のデータを測定できるセンサーとバッテリーを小型CTDに抱かせて観測する手法を考案し、現在メーカーと打ち合わせし、開発中である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画した自由落下曳航式観測を二台で実施する観測が複数回実現さて、硝酸塩濃度を高解像度に断面観測できる目処もたち、現在システムを開発中である。また、昨年度実施した観測結果からインパクトファクターの比較的高い国際誌に論文が受理されているためそのように判断した。

今後の研究の推進方策

今後は、開発中の硝酸塩濃度を高解像度断面観測できるシステムを用いて乱流微細構造と硝酸塩濃度を水平高解像度に観測し、フロント域での硝酸塩の乱流拡散供給を詳細に明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Multiscale Routes to Supply Nutrients Through the Kuroshio Nutrient Stream (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takeyoshi、Clayton Sophie、Uchiyama Yusuke
  • 雑誌名: Kuroshio Current: Physical, Biogeochemical and Ecosystem Dynamics 巻: 243 ページ: 105～125
  • DOI: doi:10.1002/9781119428428.ch6
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Research Advancements and Historical Episodes brought by the Kuroshio Flowing across Generations (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takeyoshi、Otsuka Kazuyuki、Nakano Hiroshi
  • 雑誌名: Kuroshio Current: Physical, Biogeochemical and Ecosystem Dynamics 巻: 243 ページ: 13～22
  • DOI: doi:10.1002/9781119428428.ch2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mixing Associated with Submesoscale Processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Tandon Amit、Nagai Takeyoshi
  • 雑誌名: Encyclopedia of Ocean Sciences, Third Edition 巻: na-na ページ: 567～577
  • DOI: DOI: 10.1016/B978-0-12-409548-9.10952-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] How the Kuroshio Current Delivers Nutrients to Sunlit Layers on the Continental Shelves With Aid of Near‐Inertial Waves and Turbulence (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takeyoshi、Duran Gloria Silvana、Otero Diego Andre、Mori Yasutaka、Yoshie Naoki、Ohgi Kazuki、Hasegawa Daisuke、Nishina Ayako、Kobari Toru
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 ページ: 6726～6735
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2019GL082680
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On the Future of Argo: A Global, Full-Depth, Multi-Disciplinary Array (2019)
  • 著者名/発表者名: Roemmich Dean、Alford Matthew H.、et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 6 ページ: na-na
  • DOI: https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00439
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Global Perspectives on Observing Ocean Boundary Current Systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Todd Robert E.、Chavez Francisco P.、Clayton Sophie、et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 6 ページ: na-na
  • DOI: https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00423
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] センサによる硝酸塩鉛直乱流拡散フラックスの計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川大介, 田中雄大, 松野健, 千手智晴, 堤英輔, 中村啓彦, 仁科文子, 小針統, 吉江直樹, 郭新宇, 長井健容, 奥西武, 安田一郎
  • 雑誌名: 沿岸海洋研究 巻: 57 ページ: 59-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] 黒潮上流から続流の鉛直混合過程とその影響に関する考察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長井健容
  • 雑誌名: 沿岸海洋研究 巻: 57 ページ: 43-58
  • 査読あり
• [学会発表] Nutrient Supply Caused by Submesoscale and Microscale Mixing Processes in the Upstream Kuroshio (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeyoshi Nagai, Daisuke Hasegawa, Eisuke Tsutsumi, Hirohiko Nakamura, Tomoharu Senjyu, Takahiro Endoh, Takeshi Matsuno, Ryuichiro Inoue, Amit Tandon, Naoki Yoshie, Kazuki Ohgi, Ayako Nishina, Toru Kobari, Gloria Silvana Duran Gomez and Diego Andre Otero
  • 学会等名: Ocean Science Meeting 2020, San Diego
  • 国際学会
• [学会発表] How the Kuroshio enriches the southern coast of Japan and its downstream regions (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeyoshi Nagai, Gloria Silvana Duran Gomez, Diego Andre Otero Huaman, Yoshie Naoki, Kazuki Ohgi, Daisuke Hasegawa, Sophie Clayton, Yusuke Uchiyama
  • 学会等名: PICES Annual Meeting 2019, Victoria, Canada
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physical and biogeochemical processes from winter to spring in the south of the Kuroshio Extension (2019)
  • 著者名/発表者名: 鋤柄 千穂、井上 龍一郎、長井 健容、Andrea Fassbender、Yuichiro Takeshita、Stuart Bishop、岡 英太郎
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Multiscale transport, stirring, and mixing processes to supply nutrients through the Kuroshio nutrient stream (2019)
  • 著者名/発表者名: 長井 健容、Clayton Sophie、内山 雄介
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 日向灘沖の陸棚斜面近傍を流れる黒潮において、水平30km、鉛直200m規模で観測された著しく強い乱流混合 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長井 健容、Duran Silvana、Otero Diego、森 泰貴、吉江 直樹、大城 一輝、長谷川 大介、仁科 文子、小針 統
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Turbulent mixing and near-inertial internal waves induced by the Kuroshio over seamounts in the Tokara Strait (2019)
  • 著者名/発表者名: 長井 健容、長谷川 大介、堤 英輔、中村 啓彦、仁科 文子、千手 智晴、遠藤 貴洋、松野 健、井上 龍一郎、Amit Tandon
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [図書] Kuroshio Current: Physical, Biogeochemical and Ecosystem Dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeyoshi Nagai, Hiroaki Saito, Koji Suzuki, Motomitsu Takahashi
  • 総ページ数: 326
  • 出版者: AGU-Wiley
  • ISBN: 1119428343
• [備考] 長井健容のウェブサイト
  • URL: www.takeyoshi.net