河口域における乱流・混合と赤潮の観測及びそのモデル化に関する研究

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東京湾では赤潮の発生は日常的なもののように取り扱われるが、その発生は限定的で湾内の流況と湾内に流れ込む河川による淡水の流入が大きな役割を果たしている。そこで、本研究は湾内の流況を高い精度で定量的に把握するため東京湾の3次元モデルを開発することと、湾内に流れ込む淡水と湾内水の混合を把握するための数値モデルを開発することを目的とした。本研究では、スタンフォード大学の研究グループが開発中の3次元水理モデル(SUNTANS)を導入することにした。はじめに、この水理モデルを用いて東京湾の3次元の海況を数値的に再現することとした。相模湾に面した境界に、布良(房総半島突端)で観測された潮汐データを参考として外力を与え、東京湾内で観測されている潮位のデータをもとに本モデルの検証を行い、湾内の潮位の変動を極めて高い精度で再現できることを確認した。さらに、4河川(荒川、江戸川、玉川、鶴見川)から淡水を流入させ、観測データとの比較を行った。また、湾口周辺で海底地形が急激に変化するために振幅の大きな内部波が発生することが分かってきた。東京湾の数値モデルの開発に加え、密度流の定量的な把握を試みるため水深が100mの10kmx10kmの矩形湖を想定し、密度がもっとも高い(4℃)の淡水を湖に注入し、その広がり方と混合の状態を検証した。この時、湖の成層状態は琵琶湖で観測された1月の水温の分布を用いた。河川からの流入量を現実的な10m^3/s及び30m^3/sとした。本数値モデルの計算結果によれば、いずれの流入量でも河川水は湖底に到達しないことが分かった。すなわち周辺よりも重い河川からの流入水は、湖に入ると重力により急速に加速しながら斜面を降下する。この時、湖内水との間に発生する乱流により、河川水は急速に混合するため、湖底に到達する以前に完全に混合してしまうことが分かった。