燧灘東部海域における貧酸素水塊の長期的発生状況 · 香水試研報第18...
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燧灘東部海域における貧酸素水塊の長期的発生状況
誌名誌名 香川県水産試験場研究報告
ISSNISSN 09107045
著者著者 宮川, 昌志
巻/号巻/号 18号
掲載ページ掲載ページ p. 5-15
発行年月発行年月 2019年2月
農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センターTsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research CouncilSecretariat
香水試研報第18号 (2019)Bull. Kagawa Pre£Fish. Exp. Stn., No.18, 2019 5
隧灘東部海域における貧酸素水塊の長期的発生状況
宮川昌志
Long-term variations on hypoxia generation in eastern part ofHiuchi Nada
Masashi MIYAGAWA
It was suggested that the eastern part of Hiuchi Nada area has environmental condition vulnerable in
oxygen depletion of bottom water due to surface-bottom layer density difference gradually increasing by
the influence of water temperature and salinity from spring to summer. Though, in some years that hypoxic
generation would not progress steadily due to meteorological phenomenon such as temperature decrease
at the beginning of water temperature decent period in the end of August. We must pay enough attention to
that even in years hypoxic would not generated, it was suggested that benthic biota in this sea area would be
considerably affected by the low oxygen concentration in bottom sea water.
キーワード：瀬戸内海煽灘，貧酸素水塊，長期変動
瀬戸内海では，潮流が緩やかな海域を灘と呼び，潮
流が速く上下混合が十分に起こっている瀬戸と区別し
ている。この灘部では，水塊が停滞しやすく，特に夏
季には表底層水温差によって，表底層密度差が強くな
り，成層が発達する特徴がある。このような海況で
は，上下混合が起こりにくく，底層における酸素消費
によって貧酸素水塊が発生しやすいとされている°。
香川県西部の盤灘東部海域（以下，「当該海域」と記
す）では，夏季にこのような貧酸素水塊が発生し，底
生生物に影響を与えていることが懸念されている。本
研究でば浅海定線調査結果から，煽灘東部海域におけ
る貧酸素水塊発生状況を長期的に整理し，その実態を
オ巴握屋しようとした。
材料および方法
香川県水産試験場で実施している浅海定線調査で月
始めに観測している表層と底層の水温，塩分，溶存酸
素量（以下，「DO」と記す）から，まず，夏季の底層
DOの長期変動を把握した。貧酸素水塊とは柳2)によれ
ば， 2ml/L(2.86mg/L) 以下とされており，観測デー
タの最低値がこの値を下回った年を，貧酸素水塊発生
年（以下，「発生年」と記す），それ以外の年を貧酸素
水塊非発生年（以下，「非発生年」と記す）とし，貧
酸素水塊の発生状況を把握した。次に，表層と底層の
密度差を表低層密度差とし，成層の強さの指標とし
た。ただし，本県では，表層と底層の水温・塩分は測
定しているが，密度の測定は行っていない。そのた
め，海洋観測指針で示された密度の定義式を用いて，
水温と塩分の値から密度を得た。本研究では，浅海定
線調査のうち煽灘東部の4定点 (Fig.1)における水温，
塩分，密度の平均を用いて，成層強度と底層DOの長
期変動傾向を評価した。
また，貧酸素形成状況との関連を把握するため，隧
灘東部沿岸の水深約15mの地点に設置されている自動
観測装置 (Fig.1) によって観測された水深I.Smの9時
の水温を，気温，降水量，最大風速は気象庁四国中央
観測所の測定値を用いた。
結果および考察
Fig. 2に1985から2017年各月の底層DO最低値と表底
層密度差の季節変動を示す。底層DOは2月に最高値を
示し，以降9月まで低下し，その後再び2月にかけて上
昇する季節変動を示した。一方，表底層密度差は4月
から上昇傾向が強まり， 8月まで高い値を維持した。
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Fig. 2 Seasonal variation in bottom dissolved oxygen and surface bottom density difference.
Line shows minimum value in bottom dissolved oxygen at Hiuchi Nada from 1985 to 2017. Dotted line shows average of surface bottom density difference.
このことから表底層密度差の上昇によって成層が強く
なり，底層水の貧酸素化が進行していることが考えら
れた。その後， 10月には密度差が僅かとなり底層DO
が回復しており，当該海域では，鉛直混合期は10月で
あると考えられた。なお， 9月には表底層密度差の低
下にも関わらず底層DOはさらに低下しており，密度
差の変動と底層DOの減少傾向にタイムラグが発生し
ていた。
Table. 1に， 1985年から2017年までの各調査年の底
層DO観測値 (4地点の最低値）を示す。調査した33年
のうち発生年22回，非発生年が11回で発生率は67%で
あった。しかし， 1999年までと2000年以降で分けた
場合， 1999年以前の発生率は73%, 2000年以降は61%
と， 2000年以降の発生率はそれ以前より低下してい
た。なお，各年の最低値は， 8から 10月の間に観測さ
れていた。
次に， Fig.3に8月から 10月におけるその年の底層
DO最低値の長期変動を示す。図中の破線は境界値
2.86mg/Lを示しており，当該海域では発生率が67%で
あったことに加え，最低値が2mg/Lを下回ることが多
く，貧酸素化の程度が強かったことが窺える。また，
図中の点線は長期変動傾向（線形1次回帰式）を示し
ており， 2000年以降の発生率はそれ以前より低いもの
の，発生年における底層DO最低値は低下傾向を示し
ていた。
ここで， Fig.4にTable.1に示した全期間のうち貧酸
素化進行期の4月から8月のデータを用いた場合の表底
層密度差と底層DO最低値の関係について示した。回
帰式の相関係数は一0.81で，有意水準1%で負の相関
7
Table 1 Long-term change in minimum value of bottom dissolved oxygen at Huchi Nada.
Bold char~cter in value shows minimum value under 2.86mg/L at Hiuchi Nada. Values with under line shows bottom DO under 3.56 mg/L which cause lethal death to crustacean. Bold characters in calendar year show years hypoxia occurred.
year Jan. Feb. Mar. Apr. May J皿 Jul Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.
1985 6.12 6.60 6.17 5.94 4.87 3.98 3.29 2.31 1.59 4.64 4.64
1986 5.87 6.68 6.79 5.94 5.73 4.10 4.14 4.66 2.50 4.46 5.13 5.68
1987 6.18 6.83 6.66 6.27 5.73 5.30 3.53 3.48 3.76 5.11 5.55
1988 5.97 6.44 6.87 6.36 5.52 5.35 3.83 3.45 3.79 4.19 5.30 5.48
1989 5.69 6.54 6.90 6.35 4.68 4.10 3.73 3.82 2.67 2.95 5.06 5.44
1990 6.02 5.47 5.46 6.49 5.12 4.40 4.24 3.13 4.69 4.82 5.42
1991 6.04 6.55 6.56 6.00 5.11 4.52 3.25 3.23 1.96 4.20 5.38 5.56
1992 5.79 6.30 6.75 5.97 4.41 3.42 4.26 3.97 1.48 4.48 5.17 4.70
1993 6.12 7.09 6.17 5.88 5.14 4.43 3.99 2.93 3.22 2.92 4.38
1994 5.85 5.70 5.76 4.84 4.05 2.81 3.07 2.52 3.92 5.25 5.34
1995 6.13 6.49 6.15 5.36 4.40 2.92 1.91 1.70 3.87 5.34 5.48
1996 6.11 6.78 6.26 5.67 5.05 4.47 3.95 3.50 1.37 4.55 4.55 5.21
1997 5.43 6.58 5.89 5.16 5.51 4.96 4.32 2.90 1.76 4.80 4.81 5.11
1998 5.74 6.13 6.11 5.76 4.95 4.12 3.40 2.52 2.67 3.32 4.60 4.87
1999 5.73 5.83 5.92 5.56 4.64 3.51 3.39 2.83 1.68 2.21 5.00 5.38
2000 6.01 6.70 7.14 5.90 5.32 4.80 4.39 3.41 2.71 3.93 4.15 5.15
2001 6.04 6.07 6.10 5.86 4.71 4.65 4.11 3.92 2.58 4.34 4.96 5.24
2002 6.09 6.49 5.80 5.75 4.62 3.13 3.49 2.72 3.61 4.21 5.07 5.76
2003 6.20 6.80 6.61 5.65 5.29 5.54 4.09 2.42 1.16 4.13 4.23 5.13
2004 5.69 5.97 5.85 5.47 4.35 3.72 3.36 2.95 3.21 3.22 3.94 5.27
2005 5.74 6.04 6.66 5.72 5.02 4.61 4.18 3.66 3.37 3.67 4.60 5.00
2006 6.10 6.83 6.45 5.53 5.13 4.93 3.40 2.70 -3.00 4.26 4.25 5.14
2007 5.70 6.34 6.00 5.28 4.94 4.45 3.41 4.35 3.23 3.70 4.75 5.27
2008 5.88 6.34 6.33 6.01 5.85 5.25 4.21 3.65 3.25 4.14 4.64 5.47
2009 6.35 6.30 5.79 5.36 5.50 4.98 4.12 4.23 3.35 4.10 4.87 5.43
2010 6.05 6.55 6.28 6.04 5.75 4.96 4.45 2.98 3.06 4.31 4.81 5.38
2011 5.84 6.50 6.39 6.00 5.78 5.03 3.48 3.70 3.42 3.86 4.64 5.43
2012 5.93 6.51 6.51 6.10 5.56 4.43 3.68 1.82 1.10 3.93 4.73 5.34
2013 6.15 6.39 6.27 5.01 4.91 4.43 3.21 2.17 1.26 2.25 3.85 5.27
2014 5.90 6.10 5.81 5.67 5.38 4.26 3.47 2.31 1.00 3.21 4.63 5.16
2015 6.09 6.70 6.46 6.23 5.90 4.88 5.15 1.94 3.16 3.57 4.99 5.15
2016 6.02 6.01 5.70 5.63 5.33 3.85 3.02 1.54 3.94 3.07 4.44 5.24
2017 5.92 6.56 6.34 5.48 4.97 3.71 3.75 4.25 1.35 3.99 4.16 5.30
が認められた。このことから，表底層密度差が大き れる。まず， Fig.6に4月から8月の表底層水温の平均
いほど底層DOは低下しやすいと考えられた。次に， の長期変動を示す。 33年間の変動率は，長期変動傾
Fig. 5に4月から8月の表底層密度差の平均の長期変動 向（線形1次回帰式）での1985年の値を基準とした場
を示す。図中の破線で示した長期変動傾向（線形1次 合．表層水温 ：6.7%, 底層水温： 2.5%で僅かながら
回帰式）での1985年の値を基準とした場合，2017年ま 上昇傾向だが，表底層水温差が拡大する傾向にあると
での変動率 ((2017年の値ー 1985年の値） /1985の値 X 考えられた。 このときの表底層水温差の長期変動傾
100) は+22.9%で，増加傾向であると考えられた。 向をFig.7に示す。長期変動傾向（線形1次回帰式）で
表底層密度差増大の要因としては，表層水温上昇に の1985年の値を基準とした場合， 33年間の変動率は
よる表底層水温差の拡大，降雨による表層塩分の低下 23.3%で，上昇傾向であると考えられた。
による表底層塩分差の増大などが要因として挙げら 次に， Fig.8に4月から8月の表底層塩分の平均の長
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Fig.3 Long-term change in minimum value of bottom
dissolved oxygen in summer.
Line shows minimum value of Hiuchi Nada from
July to September. Broken line shows 2.86 mg/L
under which is defined as dissolved oxygen water
mass (hypoxia). Dotted line shows long term
trend.
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Surface-bottom layer density difference
Fig. 4
3.0 Average surface-bottom density difference from April to August
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Relationship between surface-bottom layer
density difference and minimum value of bottom
layer dissolved oxygen between April and August
from 1985 to 2017.
Dotted line shows linear approximation curve.
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Fig. 5 Long-term change in density deference between
surface and bottom in spring and summer.
Line shows average of surface-bottom density
deference in Hiuchi Nada from April to august.
Dotted line shows long term trend.
Fig. 6
6.0
Long-term change in surface and bottom layer
water temperature in spring and summer.
Line shows average of surface water temperature
through April and August. Dashed and dotted
line shows trend of surface water temperature
with equation above. Dotted line shows average
of bottom water temperature. Dashed line shows
trend of bottom water temperature with equation
bellow.
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5
5
0
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Fig. 7 Long-term change in surface-bottom layer water
temperature deference in spring and summer. . _
Line shows average of the surface-bottom
temperature deference in the four sampling sites
through April to August.
期変動を示す。 33年間の変動率は，長期変動傾向（線
形1次回帰式）での1985年の値を基準とした場合，表
層塩分：ー 0.5%, 底層塩分：ー 0.7%で，僅かながら
下降傾向だが，概ね横ばいであると考えられた。こ
のときの表底層塩分差の長期変動傾向をFig.9に示す。
長期変動傾向（線形l次回帰式）での1985年の値を基
準とした場合 33年間の変動率は0.9%でほぼ横ばい
であると考えられた。以上の結果から，表底層塩分差
の長期変動は横ばいであったが，表底層水温差は長期
的に上昇傾向であると考えられた。
また，表底層密度差に対する表底層水温差と表底層
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Fig. 8 Long-term change in surface and bottom layer
salinity in spring and summer.
Line shows average of surface water temperature
through April and August. Dashed and dotted line
shows trend of surface water temperature with
equation above. Dotted line shows average of
bottom water temperature.
Dashed line shows trend of bottom water
temperature with equation bellow.
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Fig. 9 Long-term change in surface-bottom layer salinity
deference in spring and summer.
Line shows average of the surface-bottom salinity
deference in the four sampling sites through April
to August.
塩分差の相関について検討を行った。 Fig.10に4月か
ら8月の各月の表底層水温差と表底層密度差の関係を
示す。このときの相関係数は0.88で，有意水準1%で
正の相関が認められた。一方， Fig.11に4月から8月の
各月の表底層塩分差と表底層密度差の関係を示す。こ
のときの相関係数は0.76で，有意水準1%で正の相関
差が認められた。以上の結果から，当該海域では，表
底層密度差は，表底層水温差と表底層塩分差のいずれ
に対しても有意な正の相関を示しており，水温と塩分
の両方が密度に影響を与えていることが示唆された。
次に，底層DO最低値と，表底層密度差，表底層水
温差，表底層塩分差の実測値の経月変化をそれぞれ
Fig. 12からFig.14に順に示す。図中の矢印は貧酸素水
Fig.10
4.5
Relation between surface-bottom layer density
difference and surface-bottom layer water
temperature difference in spring and summer.
Dotted line shows linear approximation curve.
6.0
4
Fig.11 Relation between surface-bottom layer density
difference and surface-bottom layer salinity
difference in spring and summer.
Dotted line shows linear approximation curve.
塊が発生したことを示している。底層DO最低値が貧
酸素水塊の基準となる2.86mg/Lを下回った年には，表
底層密度差が2kg/m3を超える場合がほとんどであった
が，表底層密度差が2kg/mを超えていても貧酸素水塊
が発生しない場合もあった。同様に，表底層水温差，
表底層塩分差においても，貧酸素水塊の発生と表層と
底層の水温差，塩分差の高まりが一致しない場合が
あった。これは，台風（強風，大雨）等の特異な気象
現象による水塊の攪乱が原因の一つと考えられるほ
か，気温降水量，日照時間などの気象との関係につ
いても検討が必要である。
そこで発生年のうち最も底層DO最低値が低かっ
10
Fig. 12 Long-term change in surface:bottom layer density
difference and bottom layer dissolved oxygen.
Arrows show occurrence of hypoxia. Open
arrows show the worst hypoxia which is selected
for further discussion. Open triangle shows one
of the years hypoxia have not occurred which is
selected for further discussion.
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---Bottom DO -Water temperature difference
Fig. 13 Long-term change in surface-bottom layer water
temperature difference and bottom layer dissolved
oxygen. Black arrow shows occurrence of oxygen
depleted water
た年のうちの3年 (1995, 2003, 2013の各年）と非発
生年のうち，最も底層DO最低値が高かった年のうち
の3年 (1988, 2005, 2011の各年）について，底層DO
最低値表底層密度差，表底層水温差，表底層塩分差
の季節変化を発生年についてFig.15に，非発生年に
ついてFig.16に示した。その結果，発生年，非発生年
のいずれにおいても，表底層密度差最高値は2kg/面を
超えていた。Fig.12でも示したとおり，表底層密度差
が大きい年であっても非発生年である場合も多く，表
底層密度差以外の何らかの要因が加わることで，貧酸
素化が進行し，発生年となると考えられた。 2011年は
Fig. 16に示すとおり表底層密度差が大きく，発生年の
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Fig. 14 Long-term change in surface-bottom layer salinity
difference and bottom layer dissolved oxygen.
Black arrow shows occurrence of oxygen
depleted water.
ような条件であるにもかかわらず，底層DO最低値は
あまり減少せずに非発生年となった。次に，上記の発
生年3年と非発生年3年について，当該海域に面した四
国中央市の気温，降水量，最大風速の7, 8月の観測結
果から経日変化を発生年についてFig.17に，また，
非発生年についてFig.18に示した。発生年では， 2003
年以外は気温が高く，非発生年では2005年以外は気温
が低いと考えられた。また，降水量については発生年
では， 20mm以上の日が非発生年よりも多かった。さ
らに，最大風速については， 8m/sを超える日が，発生
年で数回，非発生年で1回と，発生年で多かった。し
かし，いずれも発生，非発生年で明確に異なる傾向と
は認められなかった。
そこで，気温について，発生年，非発生年のそれ
ぞれの3年平均値の経日変化をFig.19に示した。図中
の実線は発生年 (3年平均），点線は非発生年 (3年平
均），破線は2011年の値を示しており，発生年の8月下
旬ころの値が非発生年より 3℃程度高かった。水温は
気温と密接に関連しながら変動していること”，この
時期が当該海域における水温下降開始期にあたること
(Fig. 20参照。）などから，通常であれば鉛直混合が開
始される時期に，高い気温によって表層水温が高く維
持され，表底層水温差が減少せずに貧酸素化が進行し
ている可能性が考えられた。 2011年は， 8月における
表底層密度差が非発生年の中でも高く，貧酸素化が進
行しやすい年であったと考えられたが， Fig.17に示し
た気温の経日変化では， 8月下旬の気温は発生年に比
べて低く，そのことが貧酸素化しなかったことの要因
ではないかと考えられた。そこで， 2011年の気象デー
タをFig.21に再び示した。この年の気温（日平均気温）
は8月18日付近で5℃以上の低下を示しており，寒気の
影響が窺える。このときの表層水温と気温の推移を
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Fig.15 Seasonal variation on factors related to bottom dissolved oxygen in years hypoxia occurred. Line shows bottom DO. Dotted line shows density difference, broken line shows water temperature difference and dotted broken line shows salinity difference between surface and bottom layer.
Fig. 22に示す。8月18日付近の気温の急減の際に，表
層水温は緩やかに下降し10日間で2.5℃程度低下した。
この表層水温の低下は， Fig.16に示した2011年8月に
5℃程度であった表底層水温差を2分の1程度に減少さ
せ，表底層密度差も同様に減少させたと考えられるた
め，底層における貧酸素化の進行を阻害した可能性が
考えられた。
以上の結果から， 当該海域は表底層密度差が水温と
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Fig.16 Seasonal variation on factors related to bottom dissolved oxygen in years hypoxia not occu汀ed.Line shows bottom DO. Dotted line shows density difference, broken line shows water temperature difference and dotted broken line shows salinity difference between surface and bottom layer.
塩分の両者の影響によって，春季から夏季にかけて
徐々に増大し，そのために底層の貧酸素化が進行しや
すい環境であることが明らかとなった。また，表底層
密度差が上昇傾向にあることから，今後も貧酸素水塊
が発生する可能性があると考えられる。しかし，一方
で貧酸素化がそれほど進行しない年もあり，その場合
は， 8月下旬の水温下降開始期の気温の低下など，気
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Fig.18 Daily change in weather information (mean temperature, precipitation and maximum wind velocity) in 3 years hypoxia not occurred. Line shows mean temperature. Broken line shows maximum wind velocity. Closed bar shows precipitation.
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Fig. 19 Seasonal change of mean temperature in years hypoxia occurred or not occurred in summer. Line shows temperature in years hypoxia occurred (1995, 2003, 2013). Dotted line shows temperature in years hypoxia not occurred (1988, 2005, 2011). Broken line shows temperature in 2011.
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Fig. 20 Daily change of surface water temperature in Hiuchi Nada from 1989 to 2017. Line shows normal value. Dotted line shows maximum value. Broken and dotted line shows minimum value.
象現象が関わっていることが示唆された。今後，気候
変動によって気温の上昇が続くと考えられる 4)ことか
ら，貧酸素水塊はますます発生しやすい環境になって
いくと考えられるので，注意していく必要がある。
本研究では，貧酸素水塊の発生状況として，底層
DO最低値が2.86mg/Lを下回ったケースについて整理
したが，この値を上回っていても当該海域における
夏季の底層DOは生物に悪影響を及ぼしている可能性
が高い。例えば丸茂ら 5)によれば甲殻類の致死濃度
は3.58mg/Lとされており，全ての年で当該海域の夏季
の底層DO最低値は甲殻類の致死濃度を下回っていた
(Table. 1)。このことは，非発生年であっても，当該
海域における底生生物相には，少なからず影響があっ
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Fig. 22 Daily change of mean temperature and water temperature in July and August in 2011. Line shows mean temperature. Broken line shows water temperature of 1.5m depth at Obama located at eastern part ofHiuchi Nada.
たことを示唆している。今後，さらに貧酸素化のモニ
タリングを継続するとともに，生物への影響について
も研究を進め，貧酸素水塊の生物に対する影響緩和策
15
について検討することが求められる。
以上の結果を総合すると，煽灘東部海域は，表底層
密度差が水温と塩分両者の影響によって春季から夏季
にかけて徐々に増大し，底層の貧酸素化が進行しやす
い環境であること， 8月下旬の水温下降開始期の気温
の低下など気象の変化によって貧酸素化が大きくは進
行しない年があること，貧酸素水塊が発生していない
年であっても，当該海域における底生生物相には，少
なからず影響がある可能性が考えられた。
謝辞
本研究は，長年にわたる浅海定線調査と水温定置観
測業務の成果を活用したものであり，これら調査に携
わった全ての関係者に対し心より謝意を表する。ま
た，有益なご助言をいただいた香川大学農学部多田邦
尚教授，国立研究開発法人水産研究・教育機構瀬戸内
海区水産研究所阿保勝之博士に感謝の意を表する。
文献
1) 柳哲雄： 2004, 貧酸素水塊の生成・維持・消滅機
構と化学• 生物的影響．海の研究. 13 (5), 451-
460.
2) 柳哲雄： 2008, 瀬戸内海の海底環境. 1, 株式会
社恒星社厚生閣，東京， 77.
3) 和西昭仁： 2004, 山口県周防灘海域における最近
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4) 奥野員敏： 2016, 気候変動に対応した作物育種．
沙漠研究. 26-1, 27-34.
5) 丸茂恵右・横田端郎： 2012, 貧酸素水塊の形成お
よび貧酸素の生物影響に関する文献調査．海生研
研報 15, 1-12.
要 旨
隧灘東部海域における貧酸素水塊発生状況を長期的
に整理・検討した結果，当該海域では表底層密度差が
水温と塩分両者の影響によって春季から夏季にかけて
徐々に増大し，底層の貧酸素化が進行しやすい環境で
あること， 8月下旬の水温下降開始期の気温の低下な
ど気象の変化によって貧酸素化が大きくは進行しない
年があること，貧酸素水塊が発生していない年であっ
ても，当該海域における底生生物相には少なからず影
響がある可能性があることなどが明らかとなった。