富山湾周辺海域における近慣性周期変動に関する研究

内部波は、密度が成層した流体中で発生する波動であり、海洋の鉛直混合を引き起こし、熱塩循環の重要なエネルギー源となっています。特に日本海では、潮汐流よりも気象擾乱に伴って発生する近慣性内部波が卓越しており、そのエネルギー散逸メカニズムを解明することが沿岸域の海洋環境や漁業被害の軽減に繋がると考えられています。本研究の目的は、気象擾乱の通過によって発生した近慣性内部波が沿岸域でどのように振る舞いエネルギーを散逸するのかを明らかにすることです。特に、能登半島東岸から富山湾にかけての海域に注目し、この地域の特徴的な地形と内部波の相互作用を詳細に調べることを目指しました。

本研究では、近慣性内部波が能登半島東岸の地形と相互作用することで、散乱と沿岸捕捉波の形成が確認されました。特に、入善沖における地形変化により、近慣性沿岸捕捉波が強制的に収束し、強流域が形成されることが明らかになりました。また、鉛直高次モードの内部波が能登半島東岸沖で発生し、沖方向へ伝播するビーム構造を持つことが示されました。このビーム構造は、密度成層と波動特性により決定されるエネルギー伝播方向と一致しており、近慣性内部波が大陸棚斜面で散乱する過程を示唆しています。

本研究では、日本海区水産研究所の「リアルタイム急潮予測システム」を用いた高解像度の海洋数値モデルを使用して、2010年に発生した台風4号の事例を解析しました。この数値モデルは、気象庁のGPV-MSMデータを時空間で補間し、九州大学応用力学研究所のDRCモデルに基づいて高解像度でシミュレーションを行います。水平流速やポテンシャル水温、塩分などのデータをもとに、近慣性内部波の伝播や散乱過程を詳細に記述しました。特に、密度偏差や流速の回転スペクトルを用いて、近慣性内部波の水平構造や鉛直モードを分析しました。

本研究の結果から、近慣性内部波が沿岸地形と相互作用し、散乱波や沿岸捕捉波として伝播することが明らかになりました。このプロセスは、沿岸捕捉波や近慣性内部波が沿岸強流現象（急潮）に寄与する可能性を示しています。特に、入善沖での強流域の形成は、近慣性沿岸捕捉波が地形の収束効果と共鳴して強化されたことによるものであり、これにより漁業被害の軽減や急潮防災に繋がる知見を提供します。また、日本海における鉛直混合のエネルギー源として近慣性内部波が大きく寄与する可能性を示唆し、海洋の物理環境の理解に貢献します。

今後の研究では、日本海における近慣性内部波のエネルギー伝播や散乱プロセスの詳細な解明を進める必要があります。特に、観測データとの比較や、シミュレーションデータを用いた鉛直混合へのエネルギー供給の定量化を行うことが重要です。また、異なる季節や気象条件下での近慣性内部波の振る舞いや、特定の海域でのホットスポットの特定とその混合効果の理解を進めることで、海洋環境の変動メカニズムをより深く理解することが求められます。さらに、沿岸域での急潮現象の発生メカニズムを解明し、予測精度の向上に繋げることで、漁業被害の軽減や防災対策に役立てることが期待されます。