現場の証言と実データを使ったブルーム開始診断

Marine

ブルーアース21くまもとご協力の下、現場の証言と予測が合うのか検証してみました。

春霞は、いつ始まったのか

Marine J
Marine J

前回の記事で「成層が形成されれば霞む」って分かったけど、今年の牛深のブルームは具体的にいつ始まったの?

J
J

それを実際のデータで追いかけてみたよ。使ったのはERA5——欧州中期予報センター(ECMWF)が公開している再解析データだ。1940年代から現在まで、地球全体の大気・海洋の状態を復元した、海洋研究でも広く使われているデータセットだ。

Marine J
Marine J

難しそう……でも「予測できる」ってこと?

J
J

「予測」というより「診断」に近い。起きたことを後から数字で確認することで、次の予測の精度を上げていく——それが今回の試みだ。


今回は、前回紹介したChiswell(2011)のOSH(Onset of Stratification Hypothesis)を使って、2026年の牛深沖のブルーム開始日を実データから算出した。その結果と、現場の証言との照合を報告する。


使ったデータと計算方法

ERA5から取り出した4つの熱フラックス

ERA5から牛深港に最も近い解析点(32.25°N, 130.00°E : 牛深港から北に約7 km)の2026年1〜4月のデータを取得した。取り出した変数は以下の4つだ。

変数記号意味
正味短波放射Qsw日射による加熱
正味長波放射Qlw海面からの熱放出
顕熱フラックスQsh大気との直接熱交換
潜熱フラックスQlh蒸発による熱の持ち去り

これら4成分の合計が「正味熱フラックス(NHF)」だ。

NHF = Qsw + Qlw + Qsh + Qlh
(ERA5はすべて下向きを正、つまり海面加熱方向を正と定義)

NHFが正 = 海が正味加熱される = 成層化が始まる条件が整う、という判定基準だ。

ブルーム開始日の判定基準

NHFの7日移動平均(中心化)が正に転じた状態が3日以上継続した最初の日を、ブルーム開始日と定義した。単日の変動ではなく7日平均を使うことで、天候の一時的な乱れを除外している。


月別NHFの推移:春への転換

ERA5実データから算出した月別平均NHFは以下のとおりだ。

月別平均 NHF状態
1月−301.8 W/m²冷却(強)
2月−151.9 W/m²冷却
3月−89.2 W/m²冷却(弱まる)
4月+16.2 W/m²加熱 ✅
J
J

1月は日射より冷却が圧倒的に上回っていて、海は毎日300 W/m²以上の熱を失い続けていた。3月になると冷却は弱まるものの、まだ負のまま。4月に入ってようやく正に転じる。

Marine J
Marine J

3月はまだ「成層が始まっていない」状態だったんだね。

J
J

そう。NHFで見ると、3月の霞がなかった理由がよく分かる。


予測結果:ブルーム開始は4月11日

NHFの推移をグラフで見ると(下図)、4月11日にNHF 7日移動平均が正に転じ、3日以上継続する条件が成立した。

ブルーム開始予測日:2026年4月11日

予測と現場の証言

J
J

今回はブルーアース21くまもとのRIEさんにお越しいただきました。実際に海が霞始めた日を教えてください!

RIEさん
RIEさん

こんにちは~🌊 写真見返してみたら4月17日から本格的に霞み始めてたよ~!📷

J
J

データと突き合わせてみます!

Marine J
Marine J

アメダスを見直したら12-15日までは曇りや雨だ。日射が十分でなかったのかな。

J
J

そうだね。11日には条件が揃って、NHFとしては正の状態が続いていても、光合成に必要な光量が不足していたことになる。4月16日に快晴が戻り、ブルームが顕在化、そして翌17日にRIEさんが透明度の低下を観測。つじつまが合いそうだね!

RIEさん
RIEさん

なんと~~!こちらで感じていた感覚とデータがちゃんと一致しているなんて凄い!!🌊🌟

J
J

私たちもびっくりです!こうやって現場の生の声を聴けるのはほんとうにありがたいです!

RIEさん
RIEさん

またいろんな海の現象の調査よろしくね!


4月17日の熱フラックス詳細

証言のあった4月17日のデータを確認する。

成分方向
Qsw(短波放射)+108.2 W/m²加熱
Qlw(長波放射)−29.4 W/m²冷却
Qsh(顕熱)+14.0 W/m²加熱(大気→海)
Qlh(潜熱)−81.5 W/m²冷却
NHF+11.3 W/m²✅ 加熱継続
NHF 7日平均+38.3 W/m²安定した加熱

4月17日はNHFが正で、7日平均も+38 W/m²と安定している。成層化は継続中でブルームが維持される条件が揃っていた。


まとめ:ブルーム開始は数字で捉えられる

今回の試みで分かったことを整理する。

ERA5の熱フラックスデータとChiswell(2011)のOSHを組み合わせることで、スプリングブルームの開始日を事後的に特定できた。予測日(4月11日)と実観測日(4月17日)の差は6日で、その間の曇天による光不足が遅延の原因として説明できる。

J
J

NHFが正に転じた日はあくまで成層化の始まりを示す指標だ。ブルームの顕在化には、成層化に加えて十分な日射が必要だということも、今回の比較で見えてきた。「NHFが正に転じてから晴天が続く」という条件が重なったとき、霞の可能性が高くなる。逆に言えば、そのタイミングを外せば春でもクリアな海に潜れるかもしれない。


技術的補足

データ取得方法

ERA5データはCopernicus Climate Data Store(CDS)から無料で取得できる。CDS APIキー(無料登録)を取得後、以下の変数を指定してNetCDF形式でダウンロードする。

  • surface_net_solar_radiation
  • surface_net_thermal_radiation
  • surface_sensible_heat_flux
  • surface_latent_heat_flux

今後の課題

日照時間データ(アメダス等)をNHFと組み合わせることで、「成層化の開始」と「ブルームの顕在化」の両方を統合した予測モデルに発展させられる可能性がある。また、複数年のデータを蓄積することで、牛深付近のブルーム開始日の年々変動と気候変動との関係も追えるようになる。


参考文献・資料

論文

  • Sverdrup, H. (1953). On conditions for the vernal blooming of phytoplankton. Journal du Conseil International pour l’Exploration de la Mer, 18, 287–295.
  • Chiswell, S. M. (2011). Annual cycles and spring blooms in phytoplankton: don’t abandon Sverdrup completely. Marine Ecology Progress Series, 443, 39–50.

データ

  • ERA5 再解析データ(Copernicus Climate Data Store) https://cds.climate.copernicus.eu/
  • 気象庁「海水温・海流の知識 表層混合層」 https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/data/db/kaikyo/knowledge/mixedlayer.html

前回の記事

  • 「なぜ4月の海は白く霞むのか」──牛深・水中春霞の正体を成層から読み解く

Special thanks:ブルーアース21 くまもと

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