伊勢湾口における環境観測について船舶・防災係１．概中村裕二要本研究は，伊勢湾の環境再生にあたって，伊勢湾口のフェリーに水質・流況の測定装置を設置し，伊勢湾口のリアルタイムな塩分・水温，流況データを取得することを目的とした。また，既存の気象・水文データを取得するためのモニタリングシステムの検討を行い，各種データから外洋水の伊勢湾に及ぼす影響を把握して，伊勢湾のリアルタイム流況シミュレーションを開発するための基礎資料を得ることを目的とした。なお、本業務は独立行政法人港湾空港技術研究所海洋・水工部海象情報研究室にて実施されたものである。平成 19 年度の研究内容は以下のとおりである。 ○伊勢湾口モニタリングシステムの検討 (1) 東京湾口での事例について収集整理し，伊勢湾での観測項目・観測機器等について検討を行った。(2) 伊勢湾口の日々の水質・流況を観測する装置を伊勢湾口のフェリーに設置して観測を開始し、表層の塩分水温と湾口での断面流向・流速等を取得した。データは携帯電話等で陸上のサーバーへ転送し，インターネット等で公開できるよう検討を行った。(3) 風向風速や日射量等の気象データや河川局水文データの取得方法について検討を行った。 ○伊勢湾口データの解析伊勢湾のリアルタイム流況シミュレーションのための数値計算プログラムへ組み込まれるように，上述の各種データの処理方法の検討を行うものとした。２．伊勢湾口モニタリングシステムの検討（東京湾口と伊勢湾口におけるシステムについて）東京湾口では，東京湾フェリーの「かなや丸」に ADCP 流向流速計及び水質連続観測装置が図１，図２のように搭載され，2003 年 12 月より東京湾口での水質・流況の長期連続観測を実施されている。これまで東京湾口での連続観測は，日々500 隻以上の船舶が往来するため困難であったが，フェリーを利用した観測によって湾口断面の水質・流況を捉えることが可能となっている。図１東京湾フェリー“かなや丸” 図２，３のように船底から海水をとりこみ、塩分水温、クロロフィルなどの水質が自動的に分析が行われている。また、水質は表層だけしかデータを得ることができないのに対し，流況は断面流速を得ることが可能である。流向流速計としては，RD Instruments 社製船底装備型 ADCP 300kHz を用いており，計測可能最大水深は 175m，ボトムトラックが可能な最大水深は 260m である．流速の鉛直プロファイルは水深 10.59m の位置から層厚 4m で 40 層計測されている．図４はこれまでの観測結果の一例である。日々の塩分水温，クロロフィルのデータの他に，湾口において最も海水交換が大きかった日の流速の断面図を示している。外洋水の流入によって，塩分水温が大きく変化する状況や流況も大きく変化することが分かる。これらのデータをもとに，現在，外洋水の流入と湾奥の貧酸素化，青潮の発生に関する研究が進められている。３．伊勢湾フェリーへの計測機器の設置と観測の開始伊勢湾口モニタリングシステムの概要：湾口モニタリングシステムとして，1 日 8 航海している伊勢湾フェリーに流向流速計（ADCP）と水質計（CTセンサー）を設置し，湾口海峡部の流況水質データを取得するシステムを構築した。図５は伊勢湾フェリーによる湾口モニタリングシステムの概念図である。観測された流況水質データは鳥羽港に寄港した際に無線LANを通じてデータを回収できるようになっている。図６は観測装置の設置場所である。水質観測装置は表層の海水を採取し，船内で水温・塩分を測定している。流況・水質は 500m走行毎に計測し，ADCPは 4mピッチで鉛直方向の流速を計測する。伊勢得湾口モニタリングシステムの設置：モニタリングシステムは，平成 20 年 2 月 19 日から 27 日にかけて，伊勢湾フェリー“伊勢丸”保守のためのドック入渠に際して，設置した。今回のモニタリングシステムは，鳥羽港が研究所から離れているなど，東京湾フェリーの場合と異なり，メインテナンスが十分に行えないことを想定している。そのため，メインテナンスが比較的容易で，環境観測上最も重要な項目にターゲットを絞って装置を設置している。 GPS 真水海水サーバー船底水温 LAN 塩素塩分水温フィルター PC シンク流量 Chl. a ブースターポンプ AD 変換器サンプリング間隔 1 min. ドレインタンク図２水質観測装置概要図水温 (℃) 塩分 (PSU) クロロフィルa (μg/l) 150m 33 31 29 27 56 42 28 14 0 フェリードック期間フェリードック期間・湾口においても，赤潮が発生，クロロフィルaは最大で70μg/l超 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2004 2005 流入流出流入流出 2005年８月19日 2004年10月20日 AM１０：００ 2004-10-20 10:00 (μg/l) 塩分 0.8 水温 1.2 (℃) （PSU) 17 34.7 15 34.1 0.4 クロロフィルa 0 久里浜・湾口においても，塩分が25PSUまで低下（最小値は２１PSU）・荒川，多摩川からの淡水は２日程度で湾口に到達することが分かった黒潮系暖水断面流速 0 水質観測装置 26 22 18 14 流入流出流出図３ 2 4 6 秋季（台風時期）の海水交換重い外洋水が軽い内湾水の下に潜り込む 13,000(t/s)の海水交流猛暑の夏密度成層の発達と強い南よりの季節風で表層の強い吹送流と下層流出 16,000(t/s)の海水交流 13 33.5 8 (km) 10 金谷冬季の海水交換海水交換の大きかった日の状況 ※流況は潮汐を差し引いた残差流成分を表示しているコリオリ力で外洋水が千葉側から流入，32,000 (t/s)もの海水交流図４海水交換が大きかった日の流れの状況インターネット公開結果出力伊勢湾数値モデルデータ入力 Bフレッツ H20年度は港空研サーバーで計算 GPS ADSL 伊勢湾フェリーターミナル無線LAN通信鳥羽伊良湖伊勢湾フェリー“伊勢丸” 1日8航海片道55分 90m 伊良湖水道観測項目流向流速塩分水温 18km 図５伊勢湾フェリーによるモニタリングシステムスケール図６伊勢湾フェリーの観測装置設置場所流量計クリーン測定チャンバーストレイナー泡抜きチャンバーポンプ図７ ADCP 本体図８水質測定装置図９水質測定装置設計図流向流速計（ADCP）は，東京湾フェリーの場合，通常は 300kHz の超音波流向流速計であり，年に 1 回の保守で十分であることが分かっている。水質計測は，海水をくみ上げて実施するため，生物付着や管路の閉塞が問題となる。そのため，今回はそれらに対して比較的強い塩分水温のみを計測することとした。なお，塩分水温は，流動場（密度流）の計算では最も重要な項目である。図９は水質計測装置の設計図である。ポンプによって海水を循環させるシステムになっている。また，何らかの原因で泡が管路内部にあると塩分水温が計測できなくなるため，泡抜き用のチャンバーが設置されている。そのほか，管路の閉塞を防ぐためのストレイナーや電磁式のスケール付着防止装置が設置されている。今回設置した ADCP，塩分水温計の仕様は以下のとおりである。 ○超音波式多層流向流速計（ADCP）流速測定範囲：±20m/sec トランスデューサー ○ 塩分水温計 CT センサー電気伝導度 ○通信システム測定範囲 RDI 製ブロードバンド ADCP 流速測定総数：3～128 ４ビーム FSI 製周波数 300kHz 最大海底探知深度：260m ビーム角：20° Excell Thermosalinograph 0-90mS/cm ・温度測定範囲－5℃ ～ 45℃ 船上とフェリーターミナル間は無線 LAN を、フェリーターミナルと遠隔地間は ADSL 回線を経由した VPN 接続を用いている。観測の開始と観測結果：観測は伊勢丸がドック後，初の就航日である 3 月 17 日の次の日の 18 日より開始した。18 日には，各種機器の動作確認をするとともに，研究所と伊勢丸との間でデータの交換ができることを確認した。図１０は，得られた流向流速・塩分水温データの一例である。流況は鉛直方向に一様な流れになっており、局所的には 2m/sという非常に速い流速が観測されている。塩分水温は全般に伊良湖の方が塩分水温ともに高くなっており，外洋水がコリオリ力の影響で，湾口の東側から流入していることを示している。伊良湖岬周辺では、鳥羽よりも 3℃ほど高い外洋水と考えられる水塊が存在している。 0 Toba Irako depth(m) 20 40 v(cm/s) 150 110 70 30 0 -30 -70 60 80 -110 -150 100 図１０流況・塩分水温観測結果（2008/3/19 14:00） 80 60 40 20 1m/s 0 図１１気象庁 GPV データから得た風況・気圧データ 0 図１２ 20 40 60 80 表層流速の計算結果例（上げ潮最大時） GPVデータの自動処理システム：リアルタイム数値シミュレーション用の予測データとして（財）気象業務支援センターが配信しているメソ数値予報モデルGPVデータ（以下，GPVデータ）を用いる。GPVのデータが取得できるように，平成 20 年 1 月にデータサーバーを構築し，図１１のように現在，1 日 8 回の間隔で気象データを受信できるようになっている。河川局水文データの取得方法について：河川局水文データは，ホームページ国交省水文水質データベース http://www1.river.go.jp/ より，取得できるようにしている。なお，リアルタイムな水文データとしては，流量ではなく水位が与えられているため，流量年表の過去のデータから流量曲線を作成している。これにより，水位を上記ホームページから取得することで，数値計算へ代入するための流量を得ることができる。４．伊勢湾口データの解析図１２は，非静水圧モデルを用いて，湾口の潮汐の条件を与えて試計算を実施した計算結果である。湾口における速い潮汐の流速が再現されている状況が分かる。今後さらに，気象庁 GPV のデータ等の境界条件を入れることで，リアルタイムシミュレーションを実施する予定である。５．まとめ伊勢湾再生にあたっては、伊勢湾の現況の水質・流況パターンの把握が不可欠である。本研究では、この中で最も不足していた伊勢湾口の水質・流況データを取得するため、伊勢湾口のフェリーに水質・流況の測定装置を設置し，伊勢湾口のリアルタイムな塩分・水温，流況データを取得するシステムを開発した。さらに，気象・水文データを取得するシステムの検討を行い，伊勢湾のリアルタイム流況シミュレーションを開発するための基礎資料をそろえた。